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1.
有害的中波紫外线(ultraviolet B,UV-B;280~320 nm)辐射影响植物的生长与发育。但也有研究证明,UV-B辐射可诱导生物碱合成。然而,UV-B辐射能否提高颠茄(Atropa belladonna L.)中托品烷类生物碱(tropane alkaloids,TAs)的含量尚未见报道。本研究以颠茄实生苗为材料,研究UV-B不同照射度强、时间(d数)对颠茄的氮代谢、生物碱含量及TAs代谢途径中的几个关键酶基因表达量的影响。结果表明,随着辐射天数的增加(5~30 d),低强度(LU,5μW/cm^2)UV-B处理与对照(无辐射)比较,硝态氮、莨菪碱、东莨菪碱含量无显著差异。然而,中等强度(MU,10μW/cm^2)和高强度(HU,15μW/cm^2)UV-B辐射,明显增加硝态氮含量,谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase,GS)、谷氨酸脱氢酶(glutamine dehydrogenase,GDH)活性明显高于对照。重要的是,中、高强度UV-B辐射显著降低了颠茄的叶片与茎中莨菪碱和东莨菪碱含量。荧光定量PCR揭示,莨菪碱合成的关键酶腐胺N-甲基转移酶(putrescine N-methyltransferase,PMT)编码基因、莨菪碱-6-β-羟化酶(hyoscyamine-6-β-hydroxylase,H6H)基因表达呈高度组织特异性,主要是在根部表达。与对照比较,低强度照射25 d引起pmt在根部的表达量显著上调,而中、高强度照射导致其下调;h6h在根部的相对表达量随着处理强度的增加逐渐降低;托品酮还原酶Ⅰ(tropinone reductaseⅠ,TRⅠ)编码基因在叶片中的表达量较高,随照射强度的增加而升高。上述结果表明,低强度UV-B辐射促进氮代谢,有利于莨菪碱合成;而长期中、高强度UV-B辐射,尽管促进了谷氨酸代谢,但却使pmt和h6h表达降低,不利于莨菪碱和东莨菪碱的积累。总之,本研究结果显示,不同UV-B辐射强度和时间,对颠茄合成TAs的影响不同,可为大田试验生产莨菪碱提供有益的参考。 相似文献
2.
为了解药用植物菥蓂(Thlaspi arvense)在紫外线(UV-B)辐射增强下生长及响应规律,以2月龄菥蓂幼苗为研究对象,在自然光照基础上人工增补3.26μW·cm-2(T1)和9.78μW·cm-2(T2)2种不同辐射强度处理,以自然光照下生长的菥蓂幼苗为对照,研究菥蓂幼苗中光合指标和叶绿素荧光参数、光合色素(叶绿素a和b)含量、渗透调节物质(丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸)含量、抗氧化酶(超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化氢酶)活性和总黄酮、总酚和黑芥子苷等次生代谢产物含量对不同UV-B辐射强度的响应。结果表明:2种辐射强度下净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间二氧化碳摩尔分数、最大荧光(Fm)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)和PSⅡ潜在光化学效率(Fv/Fo)均随辐射强度增大而降低;叶绿素a和叶绿素b、可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸等渗透调节物质、超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过... 相似文献
3.
UV-B辐射增强对陆地植物次生代谢的影响 总被引:10,自引:6,他引:10
平流层臭氧的减薄已导致地表中波紫外辐射(UV-B,280~320nm)增强,由于UV-B能被许多生物大分子如蛋白质和核酸吸收并引起分子构象的变化,因此可对植物的各方面产生影响。本文将近年来特别是近5年的UV-B辐射增强对植物次生代谢物影响的研究工作进行了综述。主要包括:UV-B辐射增强对植物紫外吸收物的影响和可能的机制;环境因子的复合作用对植物紫外吸收物的影响和可能的机制;UV-B辐射增强对次生代谢物影响的生态学意义。并对该领域未来的研究作了展望。 相似文献
4.
为了研究不同浓度AgNO_3对颠茄毛状根生长过程中托品烷类生物碱及影响其合成关键酶基因表达的影响,该研究使用五种不同浓度的AgNO_3处理黑暗培养12 d的颠茄毛状根,2 d后收集毛状根并测定其鲜、干质量、托品烷类生物碱的含量、部分生理指标(MDA、Pro、可溶性糖、可溶性蛋白)、关键酶基因(pmt、trI、h6h)表达量。结果表明:AgNO_3虽然抑制了颠茄毛状根的生长,但却促进了托品烷类生物碱的积累,与对照相比,50、100、150μmol·L~(-1)处理均显著性地提高了托品烷类生物碱的产量。同时在150μmol·L~(-1)处理下,毛状根代谢途径中MDA与对照相比均具有显著性的提高,脯氨酸含量在150μmol·L~(-1)下也有了显著性提高,达到了5.92μg·g~(-1)FM,是对照的2.91倍。可溶性糖与可溶性蛋白含量在150μmol·L~(-1)浓度下处理时其含量分别是对照的1.55倍和1.67倍。托品烷类生物碱合成过程中关键酶基因(pmt、trI、h6h)的表达量在不同浓度AgNO_3处理下均有不同程度的提高。由此可以推断,AgNO_3在150μmol·L~(-1)处理下,可能通过调控脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖这几种初级代谢产物或某几种关键酶基因的表达来影响颠茄毛状根托品烷类的合成。 相似文献
5.
增强UV-B辐射及氮水平对长春花生长和生理代谢的影响 总被引:2,自引:0,他引:2
郭晓瑞;汪红玲;王化楠;段喜华 《植物研究》2011,31(5):592-596
地表UV-B 辐射增强和氮沉降增加目前已成为影响植物生长的重要生态因子。本文以药用植物长春花(Catharanthus roseus)为材料,研究UV-B辐射和氮供应增加对长春花生长、生理及长春碱含量的协同效应。研究结果表明,紫外辐射增加对长春花生长和生物量积累具有显著的抑制作用。同时外源增加氮供应能明显缓解紫外辐射引起的生长抑制效应。紫外辐射引起的叶片膜脂过氧化胁迫导致了长春花叶片丙二醛含量显著增加,但同时增加氮供应能显著降低丙二醛水平。增强UV-B辐射处理显著促进长春花叶片UV-B吸收化合物合成积累,并随氮供应增加其含量进一步增加;氮供应增加和UV-B辐射增强共同作用时,长春花叶片中长春碱的含量较其单独作用时均显著增加。上述结果表明,增加氮供应不但可以缓解紫外辐射引起的生长抑制和生理伤害,同时对长春花叶片中生物碱的合成积累具有协同促进效应,其原因可能是增强UV-B辐射能促使长春花利用更多的氮源合成积累长春碱。 相似文献
6.
增强UV-B辐射和氮素互作对植物生长代谢影响的研究进展 总被引:4,自引:0,他引:4
不同氮源条件下,UV-B辐射增强能改变植株对氮的吸收利用以及植株叶片的碳氢比和碳氮比,增加氨基酸的生物合成.缺氮条件下, UV-B辐射增强使植物叶片中SOD、POD活性增强,MDA含量增加;氮素过量时,UV-B辐射增强会降低植物对UV-B辐射的耐性.UV-B辐射增强和氮缺乏相互作用会降低叶片的光合速率、叶绿素含量、可溶性糖及淀粉含量,从而抑制植物的生长,降低生物量.该文对近年来国内外有关UV-B辐射增强与氮素相互作用对植物抗氧化系统、氮代谢、光合作用、生物量和形态结构的影响进行综述. 相似文献
7.
增强UV-B辐射对喜树幼苗生物量和两种生物碱含量的影响 总被引:1,自引:0,他引:1
通过盆栽试验,以自然辐射为对照,研究人工增强UV-B辐射下(5.0 μW/cm2)喜树幼苗生物量和各器官中喜树碱、10-羟基喜树碱含量的变化,试验结果表明:(1 )UV-B辐射处理前20d,处理组幼苗的全株以及各器官的鲜重与对照相差很少.至辐射处理的40d,处理组幼苗的全株以及各器官的生物量均高于正常条件的幼苗.试验后期,处理组单株生物量降低,长时间的UV-B辐射使喜树植株矮化、基茎加粗,同时还改变了喜树生长过程中干物质的分配,较多的干物质分配到喜树的茎和根中,而较少进入叶中;(2)UV-B辐射增强能明显增加喜树地上器官中喜树碱的含量,而对10-羟基喜树碱含量影响不明显.(3)各器官中生物碱含量与生物量的积累速率具有一定的相关性,生物量增长过快时单位质量植物体中的生物碱含量下降. 相似文献
8.
以谷子(Setaria italica(L)Beauv.)为对象,从拔节期开始持续给予低氮(1.875 mmol/L)和高氮(15 mmol/L)两种氮供应条件并从抽穗期开始进行26 d两种强度(4.29、7.12 kJ·m-2·d-1)的增强UV-B辐射处理,研究了谷子叶中光合色素含量、类黄酮含量和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的变化.结果表明:与高氮供应条件相比,低氮供应条件明显降低了谷子叶中光合色素含量但提高了类胡萝卜素/叶绿素含量比值;在开花期中段和灌浆期中段,高氮供应条件下谷子叶中光合色素含量对增强UV-B辐射比低氮供应条件下的谷子更敏感.从灌浆期开始到处理结束,两种影响因子对谷子叶中类黄酮含量均有显著影响,增强UV-B辐射导致谷子叶中类黄酮含量逐渐升高,且相同增强UV-B辐射强度下低氮供应条件下的谷子叶中类黄酮含量明显高于高氮供应条件下的谷子.谷子叶中PAL活性对两种影响因子的响应较类黄酮含量更加敏感,低氮供应条件使谷子叶中PAL活性明显提高.结合上述指标的相关性分析结果可知,低氮供应条件加强了处于繁殖期主要阶段的谷子叶中类黄酮的积累,并使谷子叶中的类胡萝卜素/叶绿素含量比值明显提高,进而有助于维持谷子叶中光合色素含量在增强UV-B辐射条件下的相对稳定性,对植株抵抗UV-B辐射伤害有利. 相似文献
9.
UV-B辐射增强对水稻多胺代谢及内源激素含量的影响 总被引:22,自引:4,他引:22
研究表明,在处理前期(7-14d),增强的UV-B辐射能使供试水稻汕成63(Sy63)的精氨酸脱羧酶(ADC)、鸟氨酸脱羧酶(ODC)和s-腺苷蛋氨酸脱羧酶(SAMDC)活性分别平均增加165.74%、104.60%和89.60%,南川(NC)的这3种酶活性分别增加59.91%、41.30%和23.68%,IR65600-85只表现出ADC和ODC活性分别平均提高115.93%、14.45%,SAMDC活性却下降33.01%,在处理后期(21-28d),Sy63的ADC-ODC活性分别对照平均增加89.72%、3.71%,NC则分别增加73.95%、27.38%,IR656000-85表现为ADC活性增加94.41%,ODC活性却下降13.57%,就SAMDC而言,处理后期(21-28d),三者分别下降40.06%、19.20%和38.21%,多胺氧化酶(PAO)活性变化趋势恰好相反,从而引起多胺(PA)含量特别是腐胺(Put)含量明显上升,此外,UV-B辐射增强能使IAA和GA11/3含量在整个处理期间(7-28d)供试水稻品种(组合)Sy63分别平均下降58.92%和45.48%,NC分别减少43.31%和56.20%,IR65600-85则分别降低38.69%和47.33%,所有供试水稻品种(组合)的ZRs含量表现为处理前期(7-14d)有所降低,处理后期(21-28d)则明显提高,就ABA含量而言,整个处理时间(7-28d),3个品种(组合)均比对照显著或后期(21-28d)则明显提高,就ABA含量而言,整个处理期间(7-28 d),3个品种(组合)均比对照显著或极显著增加,三者分别提高了14.4%、99.6%和56.7%,从而显著降低IAA/ABA、GA1/3/ABA和ZRs/ABA的比值,影响水稻生长发育。 相似文献
10.
UV-B辐射对南方红豆杉生活史型和紫杉烷类含量的影响 总被引:2,自引:0,他引:2
运用植物生活史型的理论与方法,研究了UV-B辐射增强对南方红豆杉Taxus chinensis var. mairei表型性状和紫杉烷类次生代谢产物的影响。结果表明,随UV-B辐射强度增加,南方红豆杉无性生殖表型性状(C)明显增强(z值由0.18增加到0.52),营养生长表型性状(V)相应降低(x值由0.82降低至0.48);3.25 μW · cm-2 · nm-1UV-B辐射处理较对照组和9.76 μW · cm-2 · nm-1 UV-B辐射处理组生物量增量更高;增补UV-B辐射处理显著促进了南方红豆杉叶片中紫杉醇(Taxol)的积累,但对10-去乙酰基巴卡亭Ⅲ(10-deacetylbaccatin Ⅲ,10-DAB)、7-木糖-10-去乙酰基紫杉醇(7-xylosyl-10-deacetyltaxol,7-xyl-10-DAT)有一定的抑制效应,其中3.25 μW · cm-2 · nm-1UV-B辐射处理对紫杉醇诱导效果最为明显。结果表明,在南方红豆杉田间栽培中应注意上层树种搭配、修剪,从而形成适当的UV-B辐射胁迫以诱导紫杉醇含量及生物量增量,达到高产、优质的生态培植目标。 相似文献
11.
The effect of Tiron, a water soluble radical scavenger, on growth, morphology and alkaloid content of adventitious roots in Atropa belladonna 总被引:2,自引:0,他引:2
The effect of Tiron (disodium 1,2-dihydroxybenzene-3,5-disulfonate) on the growth, morphology and alkaloid content of adventitious
roots in Atropa belladonna was investigated. High concentrations of Tiron had an inhibitory effect on growth of the root. The appearance of cultured
roots was significantly changed from rough roots accompanied with callus-like tissue in control cultures to fine roots without
callus formation. Alkaloid content was drastically increased by the addition of 1 mM Tiron to the medium. The influence of
NAA, which has an inhibitory effect on alkaloid production, was partially restored by Tiron treatment, indicating that this
radical scavenger may affect the production of alkaloids through modulation of the mode of action of auxin. Glutathione content
of the root was not influenced by Tiron.
Received: 3 June 1999 / Revision received: 28 September 1999 / Accepted: 30 September 1999 相似文献
12.
13.
Influences of UV-B radiation on Rhizophora apiculata were studied in terms of chlorophylls, their presence in protein complexes of the chloroplast, PS I and PS II photochemical activities, in vitro absorption spectrum of the chloroplast, in vivo leaf fluorescence and UV absorbing compounds. The seedlings were exposed to the various levels of UV-B radiations, equivalent to 0 (control), 10, 20, 30 and 40% stratospheric ozone depletion of the study area. The low doses of UV-B (10 and 20%) increased the reaction centre chlorophyll (10 and 8%) and activities of PS-I (98 and 39%) and PS-II (77 and 38%) respectively; whereas, 30 and 40% UV-B treatments decreased the reaction centre chlorophylls by 11 and 33% and PS II activity by 0 and 20%; while PS I activity did not show any inhibitory effect. Chloroplasts isolated from control and 10% UV-B treated plants exhibited the same level of absorption at 676 nm. In vivo leaf fluorescence was found to be diminished with UV-B radiation and at the 10% UV-B, variable fluorescence was promoted significantly by 10%. The content of UV-absorbing compounds was progressively enhanced with doses of UV-B radiation along with higher absorption at 276 and 330 nm. 相似文献
14.
Recent global climate models predict a further significant loss of ozone in the next decades, with up to 50% depletion of
the ozone layer over large parts of the Arctic resulting in an increase in ultraviolet-B radiation (UV-B) (280–315 nm) reaching
the surface of the Earth. The percentage of total annual ecosystem N input due to biological nitrogen fixation by cyanobacteria
might be as high as 80% and the contribution to total annual N uptake by plants up to 20%. A possible reduction of nitrogen
fixation raises serious concerns about already nutrient impoverished plant communities. This review shows that nitrogen fixation
by moss-associated cyanobacteria in arctic vegetation was dramatically reduced after six years of exposure to enhanced UV-B
radiation. In subarctic vegetation, nitrogen fixation activity of moss-associated cyanobacteria was not affected by 6 years
of enhanced UV-B radiation. However, a 50% increase of summer precipitation resulted in a 5- to 6-fold increase in activity.
Long-term effects of UV-B radiation on nitrogen fixation activity have been examined only in two lichens, giving contrasting
results. Peltigera aphthosa (L.) Willd., having external cephalodia, experienced a significant reduction, whereas Peltigera didactyla (With.) J.R. Laudon, having cyanobacteria in the photobiont layer below the upper cortex, did not experience any changes
due to radiation regimes. The difference is probably related to the location of the cyanobacteria. While the Nostoc cells are protected by the fungal, melanized upper cortex in P. didactyla, they are exposed and unprotected in P. aphthosa, and their own synthesis of UV-B absorbing compounds appears to be low. Under certain environmental conditions, an increasing
UV-B radiation will dramatically affect nitrogen fixation in arctic tundra vegetation, which in turn may have severe influence
on the nitrogen budget in these environments. Further long-term studies are necessary to conclude if these effects are temporal
and how concurrent climatic changes will influence the nitrogen balance of the ecosystem. 相似文献
15.
Bean ( Phaseolus vulgaris L. ) seedlings were grown in a greenhouse condition under UV-B (280 ~ 320 nm) radiation and an UV-B-free control condition. At early stage of bean growth, UV-B radiation(UV- BBE: 16 kJ·m-2·d-1 ) increased the synthetic rate of protein in bean leaves. UV-B radiation decreased the synthetic rate of protein and the content of soluble protein, increased the activities of caseolytic enzymes and the content of total amino acids in bean leaves at later growth stage. The results of SDS-PAGE indicated that UV-B radiation increased the contents of polypeptide in a range of 99 kD, 88 kD, 76 kD, 42 kD, 35 kD and 33 kD at the early stage, and increased that of 10 ~ 14 kD, 29 kD, 33 kD and 35 kD at later growth stage. It is suggested that the increase of these polypeptides is an adaptation response of plants to the enhanced UV-B radiation. 相似文献
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酸雨和UV-B对玉米幼苗光合速率和抗氧化酶活性的影响 总被引:5,自引:0,他引:5
以玉米( Zea mays L.)的两个品种渝糯7号和苏玉糯为研究材料, 研究酸雨与UV-B辐射单一因子和复合处理对植物光合作用及抗氧化酶活性的影响机理, 模拟酸雨[pH6.5(A0), 4.5(A1)和3.5(A2)]和增强UV-B辐射[0(B0), 2.88(B1)和5 76(B2)kJ·m-2·d-1]及其复合作用下, 玉米叶片光合速率, 膜脂过氧化程度, 抗氧化酶活性的变化.结果表明, 与对照相比, 酸雨或增强UV-B辐射单因素处理下两个品种的玉米幼苗所测生理指标有相似的变化, 基本表现为: 净光合速率和过氧化氢酶(CAT)活性降低, 质膜透性与丙二醛(MDA)含量增加, 过氧化物酶(POD)活性亦增加, 超氧化物歧化酶(SOD)活性随处理时间延长先升高后降低.复合处理下, 两个品种的玉米幼苗所测生理指标与对照相比也与单因素处理表现相似, 且随处理组合的不同, 复合胁迫下各指标的效果可能表现为协同效应, 但更多地表现为拮抗作用.以上结果说明, 模拟UV-B辐射升高和酸雨pH值降低促进了玉米叶片活性氧的代谢速率, 导致了抗氧化酶系统的紊乱, 抑制了光合作用.在复合处理下, 两个因子对不同指标在不同处理时间和复合水平下, 表现出一定的协同或拮抗效应可能与作物对环境变化产生一定的抗逆性和适应性有关.在不同时期两玉米品种对紫外辐射与酸雨敏感性不同.与苏玉糯相比, 渝糯7号对外界环境变化的抗性更大. 相似文献