He-Ne激光对小麦幼苗增强UV-B辐射损伤的修复研究

分别采用5mW·mm-2He-Ne激光辐照和增强UV-B辐射(10.08kJ·m-2·d-1)及其二者组合对晋麦8号小麦幼苗进行处理,5d后测定各处理幼苗叶片可溶性蛋白、硝酸还原酶和谷氨酸脱氢酶活性的变化以分析He-Ne激光对小麦幼苗受增强UV-B损伤的修复作用.结果显示:He-Ne激光辐照可使UV-B辐射后小麦幼苗叶片的可溶性蛋白含量增加,谷氨酸脱氢酶活性增强,而使硝酸还原酶活性先升高后降低.表明小麦幼苗叶片可溶性蛋白、谷氨酸脱氢酶、硝酸还原酶的变化同小麦幼苗损伤修复的能力相关,一定剂量的He-Ne激光辐照可部分修复增强UV-B对小麦幼苗氮代谢水平的辐射损伤.     

He-Ne激光和增强UV-B辐射对小麦幼苗蛋白质代谢的影响

采用He-Ne激光(5 mW.mm-2)和增强UV-B(10.08 kJ.m-2.d-1)辐照‘晋麦8号’小麦幼苗,5 d后测定各处理组小麦叶片的蛋白酶、转氨酶活性以及可溶性蛋白质含量与组成的变化。结果显示,增强UV-B辐射使小麦叶片蛋白酶活性极显著升高,转氨酶活性降低,可溶性蛋白质含量极显著下降,蛋白质谱带增加;单独He-Ne激光处理使蛋白酶活性下降,转氨酶活性升高,可溶性蛋白质含量增加,对蛋白质条带影响不明显;与单独UV-B辐射相比,经He-Ne激光辐照和UV-B辐射复合处理后,蛋白酶的活性明显降低,转氨酶的活性增加,可溶性蛋白质含量增加,并且使UV-B辐射诱导出的新带减弱或消失。研究发现,增强UV-B辐射能减弱小麦幼苗蛋白代谢中正常基因的表达,但又激活了一些抗性基因的表达而诱导产生新的胁迫蛋白;一定剂量的He-Ne激光辐照可解除UV-B对小麦幼苗正常基因表达的抑制而使其蛋白质代谢加强。     

植物响应UV-B辐射的研究进展

地表UV-B辐射的增强对植物的生长生理产生了多方面影响。随着研究的不断深入, 人们认识到UV-B辐射不仅是一种胁迫因子, 而且是一个重要的信号调节分子。该文论述了近年来植物响应UV-B辐射研究的一系列成果, 包括UV-B辐射对植物形态建成、生理代谢、UV-B光受体UVR8蛋白、细胞程序性死亡、细胞骨架和细胞周期的影响, 及其它因素与UV-B复合处理对植物的作用; 并对植物响应UV-B辐射研究进行了望。     

He—Ne激光辐照与UV-B辐射对小麦幼苗细胞器中Na^＋／K^＋-ATP酶活性的影响

分别采用5mJ·s^-1·mm^-2He-Ne激光辐照、10．08kJ·m·^-2,d^-1增强UV-B辐射及二者组合对小麦（Triticum aestivum）晋麦8号（Triticum aestivum‘Jinmai8’）幼苗进行处理。第5天开始测定各处理小麦幼苗叶片中线粒体、叶绿体及细胞溶质中Na^＋／K^＋-ATP酶活性的变化。结果表明,随着处理天数的增加,小麦幼苗叶片线粒体、叶绿体及细胞溶质中Na^＋／K^＋-ATP酶活性均在第6天下降,第7天升高,而后又逐渐下降。在处理的第7天,仅He—Ne激光辐照可使小麦幼苗叶片线粒体、叶绿体及细胞溶质中Na^＋／K^＋-ATP酶活性升高：增强UV-B辐射使各细胞器中Na^＋／K^＋-ATP酶活性下降：复合处理后小麦各细胞器中Na^＋／K^＋-ATP酶活性均高于UV-B单独辐射处理。实验结果表明,一定剂量的He-Ne激光辐照能够部分修复UV-B辐射对小麦幼苗细胞器中Na^＋／K^＋-ATP酶造成的损伤。     

He-Ne激光对增强UV-B辐射小麦幼苗多胺氧化酶和过氧化物酶活性的研究

采用He-Ne激光辐照对增强UV-B辐射后小麦幼苗的损伤修复作用进行了研究。小麦种子在盛有湿滤纸的培养皿内25℃下进行萌发。萌发后小麦幼苗在经10.08 kJ·m^-2·d^-1的增强UV-B辐射,然后再用5 mW·mm^-2的He-Ne激光进行辐照。通过小麦幼苗叶片游离脯氨酸含量、多胺氧化酶和过氧化物酶的活性变化,测定了He-Ne激光对小麦UV-B损伤的修复情况。结果表明,游离脯氨酸、多胺氧化酶、过氧化物酶的变化同小麦幼苗损伤的修复的能力相关联。He-Ne激光辐照可使由增强UV-B辐射后诱导叶片升高的游离脯氨酸含量降低。增强UV-B辐射对多胺氧化酶（PAO）活性和过氧化物酶（POD）活性呈促进的作用。辐射6 d后PAO和POD总的活性呈正相关性,PAO和POD活性都呈现B组最高,L组最低,且差异显著。显示He-Ne激光对两种酶由于增强UV-B辐照造成的伤害有一定的修复。     

He-Ne激光对增强UV-B辐射下小麦幼苗膜脂过氧化的缓解作用

采用He-Ne激光(5 mW/mm2)辐照增强UV-B辐射(10.08 kJ/m2.d)的晋麦8号小麦幼苗,通过测定小麦幼苗叶片细胞质膜透性、丙二醛(MDA)的含量以及脂氧合酶(LOX)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷光苷肽过氧化物酶(GPX)的活性变化,研究He-Ne激光对增强UV-B辐射的小麦幼苗膜脂过氧化的影响。结果显示,He-Ne激光辐照可使经UV-B辐射后小麦幼苗叶片质膜相对透性、MDA含量、LOX活性降低,而使CAT、APX和GPX的活性均升高。分析表明UV-B辐射增强可导致膜脂过氧化加剧,而一定剂量的He-Ne激光能够通过促进酶促抗氧化系统酶的活性来缓解紫外线辐射下小麦幼苗的膜脂过氧化作用。     

He-Ne激光和增强UV-B辐射对小麦幼苗类囊体捕光色素的影响

采用5mW.mm-2He-Ne激光辐照、10.08kJ.m-2d-1UV-B辐射及二者组合对冬小麦幼苗进行处理。通过测定叶绿体捕光色素含量和色素蛋白组成的变化,进一步探讨He-Ne激光对增强UV-B辐射后小麦幼苗类囊体捕光色素损伤的修复效应。循环处理小麦幼苗4d,利用90%乙醇和80%丙酮分别提取各处理组小麦幼苗叶片中的叶绿素,通过纸层析和分光光度法检测捕光色素含量的变化,并探讨不同处理对叶绿素与蛋白质结合牢固性的影响。利用柱层析法测定色素蛋白的主要成分。研究表明:与对照组相比,增强UV-B辐照后小麦幼苗捕光色素总含量降低了17.76%,叶绿素和蛋白质结合牢固度显著降低,色素蛋白的组成也发生变化,D1和D2蛋白质条带消失;而一定剂量He-Ne激光辐照可使增强UV-B辐射后的叶绿体色素含量增加约10.64%,但仍低于ck组约8.12%,叶绿素和蛋白质结合牢固度也显著高于B组,色素蛋白的组成与对照组相似。因此,低剂量的He-Ne激光辐照对增强UV-B辐射后小麦幼苗类囊体捕光色素的损伤具有促进修复效应。     

NO对He-Ne激光和增强UV-B辐射小麦幼苗气孔运动的作用机理研究

为探讨NO对He-Ne激光和增强UV-B辐射小麦（Triticum aestivuml）气孔运动的作用机理,采用低剂量（5 mW.mm-2）He-Ne激光和增强（10.08 kJ.m-2.d-1）UV-B辐射并结合药理学实验和激光共聚焦显微技术,对ML7113小麦的叶片及表皮条进行不同的处理,结果显示：（1）UV-B辐射既可诱导小麦叶片气孔关闭,又能够明显增加气孔保卫细胞和叶片的NO水平,且NO清除剂明显抑制了UV-B辐射诱导的小麦叶片气孔关闭,同时气孔保卫细胞和叶片内的NO含量明显减少。（2）一氧化氮合酶（NOS）抑制剂L-NAME对经UV-B辐射诱导的小麦幼苗气孔开度及保卫细胞和叶片内NO含量的抑制程度明显大于硝酸还原酶（NR）抑制剂NaN3对其的抑制程度,说明一氧化氮合酶（NOS）合成途径是小麦叶片经UV-B辐射后NO的主要产生途径。（3）就气孔开度而言,L〉CK〉BL〉B。就小麦叶片及保卫细胞内NO含量而言,B〉BL〉CK〉L。就硝酸还原酶（NR）和一氧化氮合酶（NOS）的活性而言,B组NR活性最低,NOS活性最高,L组NR活性最高,NOS活性最低。表明经He-Ne激光和增强UV-B辐射诱导的小麦气孔开度的变化确实与保卫细胞及叶片中NO含量的多少有关,气孔开度的减小及增大对应于NO含量的增多或减少,同时进一步证实了小麦叶片经He-Ne激光单独辐照后,NO的主要合成途径也来源于NOS途径。     

花生叶片蛋白组对UV-B辐射增强的响应

为揭示UV-B辐射增强处理降低花生光合速率和花生抵御UV-B辐射增强的分子机制,应用蛋白质双向电泳与质谱联用技术对自然光环境下补增UV-B辐射(54μW/cm2)处理24h的苗期花生叶片差异表达蛋白质变化进行了分析。结果表明:补增UV-B处理下,花生叶片中共检测到丰度变化在2.5倍以上的差异表达蛋白点39个(其中22种蛋白质表达下调,17种表达上调),经过MALDI-TOF-TOF分析及数据库检索,成功鉴定出其中的27种蛋白质。被鉴定的27种蛋白质按其功能大致可归为8类,第Ⅰ类:光合作用相关的蛋白质,包括质体蓝素、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶小亚基、放氧复合物增强子蛋白1、PsbP结构域蛋白6和果糖二磷酸醛缩酶;第Ⅱ类:糖代谢相关蛋白质,包括苹果酸脱氢酶;第Ⅲ类:能量合成相关蛋白质,包括ATP合酶;第Ⅳ类:氨基酸代谢相关蛋白质,包括半胱氨酸合成酶;第Ⅴ类:蛋白质加工相关蛋白质,包括热激蛋白;第Ⅵ类:蛋白质翻译相关蛋白质,包括核糖体循环因子;第Ⅶ类:防御相关蛋白质,包括几丁质酶、过氧化物酶、Cu-Zn超氧化物歧化酶、二羟肉桂酸3-O-转甲基酶和类萌发素蛋白;第Ⅷ类,未知功能蛋白质。这些研究结果为进一步研究花生抵御UV-B辐射的分子机理提供了有意义的线索。     

茉莉酸对小麦幼苗UV-B抗性的生理学效应研究

以小麦品种‘西农88’(Triticum aestivum L.,cv.Xinong 88)为材料,研究了外源施加不同浓度茉莉酸(1、2.5、5、10 mmol/L)对UV-B辐射(1.5 kJ·m-2·d-1)下小麦幼苗光合色素、抗氧化酶、丙二醛、游离脯氨酸、紫外吸收物、花青素、根系活力等生理指标以及对其生长的影响,探讨了茉莉酸在UV-B辐射胁迫中的可能作用及其作用机制.研究结果表明,外源茉莉酸对小麦幼苗生理指标产生显著影响,并且表现出浓度效应,其中较低浓度的茉莉酸(1 mmol/L和2.5 mmol/L)能明显提高小麦幼苗的UV-B抗性.表现为低浓度茉莉酸显著提高UV-B辐射下小麦幼苗叶片中的总叶绿素含量、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性.并且外源施加的茉莉酸还能够增加小麦幼苗的游离脯氨酸含量,降低脂质过氧化水平,提高花青素含量,增强根系活力.可见,茉莉酸通过提高小麦幼苗的抗氧化酶活性,增加渗透调节物含量以及保护性色素含量,从而缓解膜脂过氧化程度和提高防御物质含量,进而增强植物抵抗UV-B辐射胁迫的能力,保证小麦幼苗正常生长.     

UV-B辐射增强和氮沉降对入侵植物乌桕生长的影响

外来植物入侵是全球性问题,严重威胁入侵地生态系统功能和稳定性。入侵植物与其在原产地生长特征的不同,使其在抵抗胁迫生境和利用资源方面具有较强的竞争能力,从而具有较高的入侵潜力。UV-B辐射增强和氮沉降加剧作为两种全球变化因子,可能与土壤微生物共同作用于植物入侵的整个过程。了解UV-B辐射增强和氮沉降加剧是如何直接或间接影响微生物介导的植物生长,有助于揭示全球变化背景下的植物入侵机理,为有效控制植物入侵并降低其对生态系统功能的危害提供理论依据。该试验采用四因素裂区设计,以入侵美国的中国乌桕(Triadica sebifera)为研究对象,通过模拟UV-B辐射增强和氮沉降加剧,在土壤微生物控制条件下,研究三者对不同种群乌桕生长的影响。结果显示:UV-B辐射增强、氮沉降加剧和土壤微生物可能共同作用于乌桕成功入侵的整个过程。UV-B辐射增强导致乌桕形态学和生物量分配发生变化,大部分的资源分配给叶片以抵抗外界UV-B辐射胁迫。氮沉降使得乌桕将更多资源分配至地上部分,特别是叶片,减少了对地下生物量的分配。原产地土壤微生物对乌桕生长具有显著正效应,同时,氮沉降增强了该效应而UV-B辐射增强对该效应没有影响。氮沉降没有减缓UV-B辐射对乌桕的胁迫作用。入侵地乌桕种群相比于原产地乌桕种群在株高、叶生物量和总生物量方面已经进化出了较为明显的优势,此外,入侵地乌桕种群相比于原产地乌桕种群减弱了在根冠比和根生物量方面对原产地土壤微生物的依赖性,但是增强了在叶面积比方面的依赖性。     

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

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.     

外源NO对不同UV-B辐射天数处理的小麦叶片总蛋白的影响

研究外源NO对不同UV-B辐射天数处理的小麦叶片总蛋白的影响.采用蒸馏水和0.1 mmol/L 硝普钠（SNP,一种NO供体）浸种24 h,试验设置不同的处理组：CK、CK＋B、SNP、SNP＋B.待幼苗生长7天后取其叶片进行总蛋白的提取及SDS-PAGE凝胶图像的分析.不同处理对叶片总蛋白含量、电泳图谱及电泳条带数目的影响不同;外源NO能显著增加不同UV-B处理天数下小麦叶片总蛋白的含量,且SNP和SNP＋B处理组的电泳条带均较CK和CK＋B处理组的电泳条带变宽且颜色变深.外源NO能显著增加UV-B辐射下小麦叶片的总蛋白含量.同时,不同处理组电泳条带数目的变化反应出一些蛋白的降解和合成,最终也体现了不同处理组蛋白含量的变化.     

增强UV-B辐射对柚树苗生长和生理特性效应研究

增强的UV-B辐射明显降低柚树苗的株高,叶面积,比叶面积,增加叶片厚度和叶肉密度.柚树苗叶片叶绿素,可溶性蛋白含量和硝酸还原酶活性降低,可溶性糖含量上升.不同品种柚苗对UV-B辐射反应存在差异,酸柚抗性较强.经UV-B增强处理后,叶片Pn值下降,Rd先上升后恢复原有水平.Fv/Fm,ΦPSⅡ,qP均有不同程度的降低,而qN和KD升高,表明增强UV-B导致PSⅡ失活,PSⅡ原初光化学效率、开放PSⅡ中心数目和非环式电子传递效率下降.部分激发能通过非光化学荧光猝灭形式耗散.UV-B辐射使叶片膜脂过氧化产物MDA含量大幅度上升.SOD和APX活性在处理初期提高,随后下降,初步推测:增强UV-B辐射诱导膜脂过氧化作用,攻击光合作用中心靶点并导致PSⅡ失活,进而降低植物光合能力和物质代谢强度,最终导致柚树苗生长受到抑制.     

He-Ne 激光辐照与UV-B 辐射对小麦幼苗细胞器中Na+/K+-ATP 酶活性的影响

分别采用5 mJ.s^-1.mm^-2 He-Ne激光辐照、10.08 kJ.m^-2.d^-1增强UV-B辐射及二者组合对小麦(Triticum aestivum)晋麦8号(Triticum aestivum ‘Jinmai8’)幼苗进行处理。第5 天开始测定各处理小麦幼苗叶片中线粒体、叶绿体及细胞溶质中Na⁺/K⁺-ATP酶活性的变化。结果表明, 随着处理天数的增加, 小麦幼苗叶片线粒体、叶绿体及细胞溶质中Na⁺/K⁺-ATP酶活性均在第6天下降, 第7天升高, 而后又逐渐下降。在处理的第7天, 仅He-Ne激光辐照可使小麦幼苗叶片线粒体、叶绿体及细胞溶质中Na⁺/K⁺-ATP酶活性升高; 增强UV-B辐射使各细胞器中Na⁺/K⁺-ATP酶活性下降; 复合处理后小麦各细胞器中Na⁺/K⁺-ATP酶活性均高于UV-B单独辐射处理。实验结果表明 , 一定剂量的He-Ne激光辐照能够部分修复UV-B辐射对小麦幼苗细胞器中Na^+/K⁺-ATP酶造成的损伤。     

川草2号老芒麦（Elymus sibiricus L.）UV-B辐射敏感基因rbcL的克隆及其调控表达研究

rbcL是编码光合关键酶1,5-二磷酸核酮糖羧化酶（Rubisco）大亚基的基因。本文运用mRNA差异显示技术（DDRT-PCR）并通过5ˊRACE (Rapid Amplification of cDNA Ends) 从高原植物川草2号老芒麦（Elymus sibiricus L. cv. 'chuancao No.2'）中获得了受增强UV-B辐射抑制的rbcL基因,该基因全长cDNA为1.51kb,开放阅读框（ORF）长1.434kb,编码477个氨基酸。氨基酸序列与Elymus trachycaulus中的Rubisco大亚基具有97％的同源性、与Triticum aestivum和Hordeum comosum的Rubisco大亚基同源性均为 98％。Northern杂交分析表明,增强UV-B辐射后6h,rbcL基因表达受到强烈抑制,处理后60h,其表达几乎完全被抑制,表明即使是长期生长在高原地区、强UV-B辐射条件下的高原物种,在受到较强的UV-B辐射后,其rbcL基因的转录也会受到抑制。     

麻花艽叶片光合色素含量及厚度对UV-B辐射的响应

以中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站自然生长的麻花艽(Gentiana straminea Maxim.)为材料,进行了不同月份和草盛期不同天数的短期增补和过滤UV-B辐射试验,比较分析叶片光合色素含量和叶片厚度等的变化.结果表明:(1)生长季内麻花艽叶片叶绿素a+b含量呈波动变化的趋势,7月份含量均较高;草盛期不同天数处理时,UV-B辐射对麻花艽叶片叶绿素a+b含量的影响不大.(2)生长季内麻花艽叶片类胡萝卜素含量也是7月份较高,短期增补UV-B辐射有降低其含量的趋势.(3)增加UV-B辐射能够降低Chl a/b值;自然UV-B辐射下Car/Chl比值能维持一个较高水平,是对强辐射的适应.(4)随处理时间延长,麻花艽叶片厚度有降低趋势,其叶缘出现一些发黄、变黑、变透明等受害症状,叶片能通过增加叶片厚度来适应增强的UV-B辐射.可见,生长于高海拔地区的植物麻花艽虽然对UV-B辐射表现出诸多的生理适应特性,但依然不可避免地受到其损伤.     

增强UV-B辐射及氮水平对长春花生长和生理代谢的影响

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。     

He-Ne激光和增强UV-B辐射对小麦幼叶叶绿素荧光和Rubisco活化酶的影响

选用小麦‘ML7113’品种为材料,人工模拟He-Ne激光(5mJ·s-1·mm-2)、增强UV-B(10.8kJ·m-2·d-1)辐射及两者复合辐照进行处理,利用叶绿素荧光仪、考马斯亮蓝G-250染色法和PCR技术研究7d龄小麦幼苗叶绿素荧光特性、Rubisco活化酶含量、基因表达量及其基因序列的变化。结果表明:(1)与对照组相比,增强UV-B辐射后,小麦幼苗叶绿素荧光特性减弱,Rubisco活化酶含量及其基因表达量均下降;而低剂量的He-Ne激光辐照后能够在一定程度上修复经UV-B辐射后对小麦幼苗叶绿素荧光特性所造成的损伤,且使Rubisco活化酶含量及其基因表达量上升。(2)与对照组相比,经He-Ne激光和增强UV-B辐射以及两者复合辐照处理后基因序列均出现两个相同的点突变,但并未造成氨基酸序列的变化。研究认为,低剂量He-Ne激光辐照能够在一定程度上修复受UV-B辐射小麦幼苗叶绿素荧光活性、Rubisco活化酶含量及其基因表达量的降低;He-Ne激光和增强UV-B辐射对小麦幼苗Rubisco活化酶活性的影响可能发生在其转录水平,从而使小麦光合能力发生相应的变化。     

增强UV-B辐射和He-Ne激光对小麦原生质体微管骨架的影响

以小麦叶片原生质体为材料,采用间接免疫荧光定位法标记其微管系统,并利用激光共聚焦扫描显微系统进行观察。研究了低剂量He-Ne激光(5mW.mm-2)、增强UV-B辐射(10.08kJ.m-2.d-1)及二者的复合处理对小麦幼苗叶肉细胞中微管骨架的影响。结果表明,增强UV-B辐射后,小麦叶片细胞中微管骨架发生解聚,呈短棒状或点状分布,微管束弥散且荧光强度减弱;而增强UV-B辐射后再施以He-Ne激光处理,小麦叶肉细胞微管骨架有部分断裂,但较单独UV-B处理组的损伤程度轻,说明低剂量的He-Ne激光可以部分修复增强UV-B辐射对微管骨架的损伤,且对微管的聚合有促进作用。