增强的UV-B辐射对植物影响的研究

综述了国内外有关UV－B辐射对植物影响的研究现状与动态,讨论了增强的UV－B辐射对植物生长及形态结构、植物生理生化代谢、植物遗传物质、UV－B吸收物质及某些基因表达和种群及生态系统的影响。展望了增强的UV－B辐射对植物影响领域中值得深入探讨的问题。     

UV-B辐射增强对水稻生长发育及其产量形成的影响

在盆载条件下,研究UV-B辐射（280-320nm）增强对3个不同类型水稻品种（组合）的生长发育及其产量构成的影响。结果表明,UV-B辐射增强明显抑制水稻生长,使株高变矮、分蘖数减少、叶面积和干物质量下降,但其抑制程度依品种、水稻所处的生长阶段的不同而不同;株高在苗期下降幅度最大,为9.4%-12.2%,干物质量在分蘖期下降幅度最大,地下部和地上部干物质量分别下降45.3%-59.8%、54.9%-59.0%,增强的UV-B辐射使水稻主茎不同叶位的出叶时间延迟,生育期延长,汕优63、南川、IR65600-85的抽穗时间分别比对照延迟2d、3d和7d,成熟期分别推迟3d、4d和9d,UV-B辐射增强明显降低水稻叶片的叶绿素和类胡萝卜素含量,叶片叶绿素a荧光诱导动力学参数Fv、Fv/Fm、Fv/Fo下降,与对照相比,汕优6.3、南川、IR65600-85叶片的净光合速率分别下降了11.9%、12.8%、29.7%,UV-B辐射增强使水稻每株有效穗、每穗总粒数、结实率、千粒重下降,最终导致水稻籽粒产量下降25.2%-31.1%。     

UV-B辐射对番茄花粉生活力的影响与内源激素和多胺的关系

以成熟期不同的两个番茄品种同辉(早熟型)和霞光(晚熟型)为试材,模拟兰州地区12％和20％臭氧层减薄时增强的UV- B辐射(分别为T1=2．54 KJ·m-2·d-1和T2=4．25 KJ·m-2·d-1),研究了大田条件下增强UV-B辐射对其花粉生活力的影响以及雄蕊中4种内源激素(IAA、GAs、ZR和ABA)和多胺(Put、Spm和Spd)及脯氨酸的变化。结果表明:辐射抑制了同辉的花粉萌发和花粉管伸长,但只降低了霞光的花粉萌发率;两种辐射明显降低了两品种番茄雄蕊中的GAs含量,同时造成同辉雄蕊中Put和Spd含量明显增加,Spm和Put／Spd+Spm比值显著降低;霞光中3种多胺含量都显著减少,导致高辐射时Put／Spd+Spm比值上升;同辉番茄雄蕊的脯氨酸含量不受影响,但高辐射使霞光番茄雄蕊的脯氨酸含量降低。实验表明,两品种番茄花粉生活力的变化与增强UV-B辐射下雄蕊中GAs水平、Spm含量以及脯氨酸含量的减少有关。雄蕊中多胺和脯氨酸含量变化对UV- B辐射的响应说明霞光品种对UV-B辐射更敏感。     

UV-B 辐射对番茄花粉生活力的影响与内源激素和多胺的关系

以成熟期不同的两个番茄品种同辉(早熟型)和霞光(晚熟型)为试材, 模拟兰州地区12%和20%臭氧层减薄时增强的UVB辐射(分别为T1=2.54 KJ.m-2.d-1和T2=4.25 KJ.m-2.d-1), 研究了大田条件下增强UV-B辐射对其花粉生活力的影响以及雄蕊中4种内源激素(IAA、GAs、ZR和ABA)和多胺(Put、Spm和Spd)及脯氨酸的变化。结果表明: 辐射抑制了同辉的花粉萌发和花粉管伸长, 但只降低了霞光的花粉萌发率; 两种辐射明显降低了两品种番茄雄蕊中的GAs含量, 同时造成同辉雄蕊中Put和Spd含量明显增加, Spm和Put/Spd+Spm比值显著降低; 霞光中3种多胺含量都显著减少, 导致高辐射时Put/Spd+Spm比值上升; 同辉番茄雄蕊的脯氨酸含量不受影响, 但高辐射使霞光番茄雄蕊的脯氨酸含量降低。实验表明, 两品种番茄花粉生活力的变化与增强UV-B 辐射下雄蕊中GAs水平、Spm含量以及脯氨酸含量的减少有关。雄蕊中多胺和脯氨酸含量变化对UVB辐射的响应说明霞光品种对UV-B辐射更敏感。     

增强UV-B辐射对小麦叶片内源ABA和游离脯氨酸的影响

研究温室种植的小麦在０（ＣＫ）、８．８２ＫＪ／ｍ＾２（Ｔ１）和１２．６ＫＪ／ｍ＾２（Ｔ２）３种剂量的ＵＶ－Ｂ辐射下其内源ＡＢＡ和游离脯氨酸含量的变化。ＵＶ－Ｂ辐射导致叶绿体膜脂脂肪酸配比改变和ＩＵＦＡ降低,叶片ＭＤＡ含量升高及ＡＢＡ和游离脯脯氨酸积累。分析表明,ＵＶ－Ｂ辐射对膜系统的损坏也许是内源ＡＢＡ和游离脯氨酸含量增加的原因之一,而后者也是植物抵抗ＵＶ－Ｂ胁迫所做出的适应性反应。     

增强UV-B辐射对高山植物歪头菜生长及内源激素变化的影响

以青藏高原野生豆科牧草歪头菜(Vicia unijuga A.Br.)为材料,模拟甘南夏季晴朗无云天空平流层臭氧衰减9%的UV-B辐射强度(6.4 kJ/m²),分析增强UV-B辐射条件下植株内源激素水平和全氮含量随时间变化及其与生长特性的关系。结果显示:(1)来自高寒地区野生歪头菜在增强UV-B辐射的最初阶段(10 d左右)会产生对紫外胁迫的应激性响应,其内源生长激素吲哚乙酸(IAA)、玉米素(ZT)、赤霉素类(GAs)和6-苄氨基嘌呤(6-BA)含量水平以及全氮含量均明显高于对照,生长指标也相应升高。(2)随着处理时间延长,歪头菜内源生长激素含量开始迅速降低,并于处理后30 d时降至最低,处理后40 d时全氮含量也显著低于对照;同时,随着生长激素和全氮含量降低,植株生长也受到强烈抑制。(3)在处理后40 d时歪头菜内源ABA才被检测到,说明细胞膜伤害发生的时间相对较晚。研究表明,来自高寒环境的植物种歪头菜经历长期自然选择和适应,形成了对强UV-B辐射的应激响应机制,使辐射伤害延迟,内源激素含量变化与该应激响应有密切关系。     

UV-B辐射对蚕豆叶膜脂过氧化的影响及其机制

温室种植的吞豆在0（CK）,8．82kJ/m2(T1)和12．6kJ/m2(T2)3种剂量的紫外线B（UV－B）辐射引起膜脂变化及其机制的研究结果表明,UV0B处理后,蚕豆叶片中丙二醛（MDA）和H2O2含量升高,膜脂肪酸不饱和度指数（IUFA）降低,脂氧合酶（LOX）活性升高,超氧歧化酶（SOD）活性稍有波动,而3种多胺－腐胺（Put)精胺（Spd)和尸胺（Spn)在照射7天后均有积累,但在处理后期（21d)有所回落,推测由LOX主导的酶促膜过氧化作用和氧自由基引起的非酶促过作用在膜结构的破坏中起重要作用,SOD活性和多胺含量的变化蚕豆对UV－B胁迫的一种适应性生理反应。     

UV-B辐射增强对陆地植物次生代谢的影响

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。     

增强的UV-B辐射和其它因子的相互作用对植物的影响

全球变化中的平流层臭氧层耗损引起到达地球表面的紫外线-B(280～320 nm)辐射的增强,给人类健康,动物、植物、微生物的生命活动,生物地化循环,材料及大气质量等带来重大影响[1]。因此,近30年来,平流层臭氧层减薄和UV-B辐射增强对植物影响的问题引起人们的关注,并进行了大量的研究[1～4]。我国在这方面的研究刚刚起步[5]。但是,针对UV-B辐射增强和其它非生物因子如CO2浓度升高、全球变暖、干旱、矿质营养亏缺和空气污染物等的复合作用对植物生长、发育、繁殖及生态系统影响的研究较少[1～3]。在自然界,各种环境因子常常是相互作用共同影响植物及生态系统,因此,仅研究单因子的作用很难正确评估由于全球变化而产生的种种生物学和生态学效应[1,2]。本文就近年来关于UV-B辐射增强和其它非生物因子的复合作用对植物影响的研究进展作一介绍,并对其发展前景作了展望。1 UV-B辐射与矿质营养     

增强UV-B辐射对小麦体细胞分裂的影响

采用增强紫外线B(UV B)辐射处理 ,对冬小麦细胞染色体畸变及分裂的影响进行了研究。结果表明 :10 0 8kJ·m-2 ·d-1增强的UV B能抑制小麦细胞的有丝分裂频率 ,产生落后染色体、染色体桥、游离染色体、核变形等畸变。其中落后染色体和游离染色体较普遍 ,分别占总畸变率的 32 8%和 2 6 6 %。并在UV B诱导的小麦根尖细胞中发现染色体在有丝分裂的后期到末期分成 3束、4束和 6束等异常分裂现象 ,将之称为体细胞染色体的“多束分裂”(Multi bundledivision)或“分束分裂”(Partition bundledivision)。它们大体分布在两极 ,但两极上染色体“束”数有可能不同 ,同一“束”上染色体的数量也不完全相等。“束”之间未见有细胞壁的形成 ,因而导致产生“多束体”。     

水稻对低剂量UV-B辐射胁迫的分子应答研究

采用mRNA差异显示技术,分析了水稻幼苗受低剂量UV-B辐射的mRNA表达丰度差异,获得了18个差异片段,其中15个差异片段在表达水平上有差别,1条为被抑制表达,而UV—B诱导特异表达的为2条．将这2条片段进一步回收、重扩增发现确为特异带型．对其中的一个差异片段RUVB2进行序列测定和国际互联网查询结果表明,该序列位于Oryza sativa第10染色体的OSJNBb0091N21BAC上(登录号：AC091122),且该cDNA片段与水稻的3个EST序列有95％以上的同源性,而与其它序列同源性较低．     

Regulation of sugar metabolism in rice (Oryza sativa L.) seedlings under arsenate toxicity and its improvement by phosphate

The effect of arsenate with or without phosphate on the growth and sugar metabolism in rice seedlings cv. MTU 1010 was studied. Arsenate was found to be more toxic for root growth than shoot growth and water content of the seedlings gradually decreased with increasing concentrations. Arsenate exposure at 20 μM and 100 μM resulted in an increase in reducing sugar content and decrease in non-reducing sugar content. There was a small increase in starch content, the activity of starch phosphorylase was increased but α-amylase activity was found to be decreased. Arsenate toxicity also affected the activities of different carbohydrate metabolizing enzymes. The activities of sucrose degrading enzymes viz., acid invertase and sucrose synthase were increased whereas, the activity of sucrose synthesizing enzyme, viz. sucrose phosphate synthase declined. The combined application of arsenate with phosphate exhibited significant alterations of all the parameters tested under the purview of arsenate treatment alone which was congenial to better growth and efficient sugar metabolism in rice seedlings. Thus, the use of phosphorus enriched fertilizers may serve to ensure the production of healthy rice plants in arsenic contaminated soils.     

紫外辐射增强对植物糖代谢的影响

综述了UV-B辐射增强对植物叶片、茎、根、果实以及籽粒中糖含量影响的研究现状与动态,从生理学角度分析了UV-B辐射对植物糖含量和糖代谢相关的一些重要反应及其影响植物糖含量和糖代谢的关键酶的响应,并从植物的光合碳固定、糖的合成与分解等方面阐述了UV-B影响糖含量及糖代谢的可能机理。展望了今后紫外辐射增强对植物糖代谢影响的研究重点和研究方向。     

Genetics of gel consistency in rice (Oryza sativa L.)

Inheritance of gel consistency in rice was studied in crossés involving highamylose, low-gelatinizalion temperature parents with hard, medium, and soft gel consistency. The results of single-grain analysis of parents, F₁, F₂, B₁F₁, B₂F₂, and their reciprocal crosses from a single-season harvest showed that the differences between hard and soft, hard and medium, and medium and soft gel consistency are under monogenic control and that modifiers affect the expression of the trait. Multiple alleles at the same locus, hereby designated asgec ^a for medium gel consistency andgec ^b for soft gel consistency, were recessive to the wild type allele for hard gel consistency andgec ^a was dominant overgec ^b. The results indicate that selection for desired gel consistency can effectively be done in early segregating generations.     

水稻砷污染及其对砷的吸收和代谢机制

水稻是当今世界大部分地区(尤其是东南亚)的主要的粮食作物之一,同时也是砷(As)进入食物链的主要途径之一。日益严重的水稻田As污染,不但影响了稻米的产量和品质,而且通过食物链威胁着人体健康。如何减少水稻地上部(尤其是米粒)As的含量和降低其毒性,及提高水稻As耐性是亟需解决的世界食品安全问题。深入了解水稻对As的吸收、积累和代谢的生理及分子生物学机制是解决水稻As污染的关键途径。综述国内外研究,对今后深入研究提出建议。     

Water-use efficiency in rice (Oryza sativa L.) in relation to resistance to salinity

Abstract The effects of sodium chloride on water-use efficiency of a number of varieties of rice have been investigated. Sensitivity to salinity in rice arises in large part from excessive rates of sodium ion transport to the shoot consequent upon high rates of transpirational water loss. Varietal differences in water-use efficiency were found: these were greater when measured for whole shoots over a period of one week, than when made as instantaneous measurements on individual leaves. Salinity had rather little effect on water use efficiency but overall resistance of seedlings to salt was, in general, greater the greater the water-use efficiency. The reasons for the differences between varieties are discussed in terms of differences in growth pattern: among the seven varieties investigated, water-use efficiency and salt-resistance were lower in dwarfed as opposed to non-dwarfed varieties.