O3浓度升高和UV-B辐射增强对大豆叶片叶绿素含量和活性氧代谢的影响

以大豆栽培品种铁丰29为试验材料,利用开顶式气室研究O₃浓度升高和UV-B辐射增强复合胁迫对大豆叶片叶绿素（Chl）含量、膜脂过氧化程度、活性氧产生速率、抗氧化酶活性和籽粒产量的影响.结果表明:在大豆整个生育期内,与对照相比,O₃和UV-B单一胁迫及其复合胁迫下的大豆叶片Chl（a+b）、Chl a和Chl b含量均呈下降趋势;相对电导率、丙二醛含量增大,活性氧产生速率和H₂O₂含量增加,超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性下降,产量降低.O₂和UV-B复合胁迫加剧了大豆叶片膜脂过氧化程度,促进大豆体内活性氧自由基的产生,使大豆抗氧化能力减弱,叶绿素含量降低,对大豆表现为协同效应.O₃胁迫对大豆叶片的影响与复合胁迫更相近,其原因可能是在复合胁迫中臭氧起主要作用.     

UV-B辐射增强和O3浓度升高对大豆叶片内源激素和抗氧化能力的影响

揭示大豆叶片内源激素对UV-B和臭氧胁迫的代谢机制和响应方式,为从分子水平研究植物内源激素对UV-B(Ultraviolet-B)和O3(Ozone)胁迫的适应机制奠定基础。以大豆(Glycine max.)为试验材料,利用开顶式气室研究UV-B(0.32W/m2)和O3((110±10)nmol/mol)复合胁迫对大豆叶片内源激素含量及活性氧代谢系统的影响。结果表明:在大豆整个生育期内,与对照相比,UV-B胁迫使大豆叶片ABA(Abscisic acid)含量、ZR(Zeatin riboside)含量和IAA(Indoleacetic acid)含量显著降低,IAA/ABA、ZR/ABA、(IAA+ZR)/ABA比值升高,O·-2(Superoxide anion free radical,O·-2)产生速率和MDA(Malonaldehyde)含量升高,SOD(Superoxide dismutase)、CAT(Catalase)和POD(Peroxidase)活性显著降低;高浓度O3胁迫下,大豆叶片ABA和IAA含量显著下降、ZR含量显著增加,IAA/ABA、ZR/ABA、(IAA+ZR)/ABA值显著升高,O·-2产生速率和MDA含量增加,SOD、CAT和POD活性显著降低;UV-B和O3复合胁迫下,大豆叶片ABA含量、ZR含量和IAA含量降低,ZR/ABA、(IAA+ZR)/ABA值下降,而IAA/ABA值升高,O·-2产生速率和MDA含量显著增加,SOD、CAT和POD活性显著降低。UV-B辐射增强和O3浓度升高单一及复合作用使大豆叶片内源激素间平衡改变,进而影响大豆叶片的代谢水平。持续胁迫下,植株抗氧化能力下降,对大豆表现为伤害效应。UV-B和O3复合胁迫比单独胁迫时的影响有所加深,但是小于两者单独作用时影响的简单累加。     

二氧化碳和臭氧浓度升高对春小麦生长及次生代谢的影响

通过开顶式气室(OTCs)研究了OTC对照（自然CO₂浓度约342 μmol·mol^-1,O₃浓度约30 nmol·mol^-1）、高浓度CO₂（550 μmol·mol^-1）、高浓度O₃（浓度为80 nmol·mol^-1）及其交互作用（CO₂ 550 μmol ·mol^-1,O₃ 80 nmol·mol^-1）对春小麦不同发育时期生物量、总酚量、黄酮含量及成熟期产量性状的影响.结果表明：CO₂浓度增加条件下,春小麦生物量和产量性状都显著高于OTC对照（P<0.05）;而O₃浓度升高条件下,小麦生物量降低,株高、穗长、穗粒质量及千粒重也显著低于对照;CO₂和O₃交互作用下各项指标处于二者之间.说明CO₂可以缓解O₃对小麦的负效应,而O₃对CO₂的正效应具有削弱作用,但二者的作用并非简单的叠加.CO₂、O₃浓度增加及其交互作用显著增加了春小麦叶片中的总酚含量,其中两者交互作用的效应更大,但在小麦生长后期,总酚含量增加量比对照有所降低.在小麦生长前期,各处理总黄酮含量均低于对照;而在成熟期,各处理都显著高于对照.     

冬小麦幼苗生长和化感物质对CO2和O3浓度升高的响应

利用开顶式气室(OTC), 采用盆栽试验研究了CO₂浓度为550 μL·L^-1、O₃浓度为60 μL·L^-1及CO₂浓度为550 μL·L^-1+O₃浓度为60 μL·L^-1对7个冬小麦品种幼苗生物量和化感物质丁布(DIMBOA)的影响.结果表明：在高CO₂浓度下,冬小麦幼苗地上生物量与丁布含量在品种间存在显著差异,品种碧蚂1号幼苗和根干质量比对照（CO₂浓度为370 μL·L^-1,O₃浓度为40 μL·L^-1）增加了36.8%和24.7%;丁布含量增幅为5.7%~184.6%.除碧蚂1号和陕139外,高浓度O₃导致冬小麦生物量降低,但使所有品种丁布含量显著增加,变幅为0.5~3倍.交互作用下所有品种根干质量降低,长武134地上部质量、根质量和丁布含量降幅最大,分别为82%、27.9%和35.5%;与长武134、远丰175和兰考217丁布含量降低相反,陕139丁布含量增加84.6%.聚类分析显示,不同处理和不同品种均显著影响丁布含量,陕139、兰考217和长武134在高CO₂和O₃浓度处理下聚为一类,而陕139在所有处理中丁布含量均表现为增加.表明化感物质丁布可以作为气候变化条件下,尤其是CO₂和O₃变化下抗性育种的特定指标.     

地表UV-B辐射增强对土壤-大豆系统N2O排放的影响

通过大田试验和室外盆栽试验,采用人工增加紫外辐射的方法模拟UV-B辐射增强,用静态箱-气相色谱法测定N_2O排放通量,研究地表UV-B辐射增强对土壤-大豆系统N_2O排放的影响.结果表明:在相同的气象条件和田间管理措施下,UV-B辐射增强没有改变土壤-大豆系统N_2O排放通量的季节性变化规律.但从植株结荚到成熟,UV-B辐射增强降低了土壤-大豆系统N_2O排放通量,进而降低了N_2O的累积排放量.收割实验发现,在分枝开花期,UV-B辐射增强对土壤N_2O排放影响明显,降低了土壤N_2O排放通量;从结荚至鼓粒期,UV-B辐射增强主要通过降低植株地上部分N_2O排放通量来降低土壤-大豆系统的N_2O排放.UV-B辐射增强显著降低了植株的生物量,并影响到植株的氮代谢和土壤NH_4~+-N与微生物氮.UV-B辐射增强可能会导致农田生态系统N_2O排放量降低.     

连续两年UV-B辐射增强对割手密叶绿素含量的影响

研究了大田栽培和自然光条件下,连续两年模拟紫外辐射(UV-B,280~315 nm)增加对92-11和93-25两个割手密无性系叶绿素含量的影响。结果表明,割手密92-11在UV-B辐射的影响下,叶绿素含量降低,而割手密93-25抗性很强,在增加了5 kJ/m2UV-B辐射下,其叶绿素含量增加。割手密叶绿素含量对UV-B辐射的响应具有种内差异。割手密92-11对紫外辐射的抗性在2004年比2003年强,而割手密93-25则相反。生育期中开花期受UV-B辐射影响最大,然后是分蘖期,伸长期抗性较强。     

大气CO2和O3浓度升高对水稻根际土壤胞外酶活性的影响

大气二氧化碳(CO₂)和臭氧(O₃)浓度升高是全球气候变化的主要特征之一。土壤胞外酶作为维持土壤生态系统服务功能的重要参与者,其活性对于大气CO₂和O₃浓度升高的响应特征及驱动机制研究,以及应对并缓解未来全球气候变化具有重要意义。本研究采用开顶式气室(OTCs)分别模拟大气CO₂浓度升高(环境大气+200μmol·mol^-1,eCO₂)、大气O₃浓度升高(环境大气+0.04μmol·mol^-1,eO₃)及其交互处理(环境大气+200μmol·mol^-1 CO₂+0.04μmol·mol^-1 O₃,eCO₂+eO₃),探究水稻根际土壤胞外酶活性对大气CO₂和O₃浓度升高的响应。结果表明：与对照(环境...     

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。     

He-Ne激光和增强UV-B辐射对小麦幼苗叶绿素荧光特性的影响

选用"ML7113"小麦幼苗为材料,分别采用He-Ne激光(5mW·mm-2)和增强UV-B(10.8 kJ/m-2·d-1)辐射以及两者的复合辐照进行处理,利用PAM-2100便携式叶绿素荧光仪测定小麦幼苗在不同处理天数(5、6、7、8)下叶绿素荧光特性的变化。结果表明:增强UV-B辐射后,随着处理时间的延长,小麦幼苗的Fo、Fm、Fv/Fm、qP、ФPSⅡ、叶绿素含量的值均逐渐下降,qN值均逐渐升高,从而不断减弱小麦幼苗的叶绿体荧光特性;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所造成的损伤。     

CO2和O3浓度升高及其复合作用对玉米（Zea mays L.）活性氧代谢及抗氧化酶活性的影响

为了揭示CO2和O3浓度升高及其复合作用对植物活性氧(ROS)代谢及抗氧化酶活性的影响机理,以玉米(Zea mays L.)为研究材料,利用开顶式气室(OTCs)研究了CO2和O3浓度升高及其复合作用下,玉米叶片活性氧产生速率、含量,膜脂过氧化程度,抗氧化酶活性,净光合速率及玉米籽粒产量的变化.结果表明,在整个生育期内,与对照相比,高浓度CO2((550±20)μmol · mol-1)处理下,玉米叶片净光合速率升高,O- ·2 产生速率、H2O2含量下降, MDA含量、相对电导率减小,SOD、CAT、POD活性增强,玉米百粒重和穗粒数增加;而在O3浓度为(80±10)nmol · mol-1的条件下,玉米叶片净光合速率下降,O- ·2 产生速率、H2O2含量升高,MDA含量、相对电导率增大,SOD、CAT、POD活性减弱,玉米百粒重和穗粒数降低;CO2和O3浓度升高复合((550±20)μmol · mol-1 (80±10)nmol · mol-1)处理下,玉米叶片的净光合速率、H2O2含量、SOD活性先升高后降低, MDA含量、相对电导率、CAT活性增加,POD活性减弱,而O- ·2 产生速率几乎不变化,且玉米的百粒重和穗粒数略低于对照.以上结果说明,CO2浓度升高抑制了玉米叶片活性氧的代谢速率,提高了抗氧化酶的活性,从而增强了光合作用,使玉米籽粒产量增加,对玉米表现为保护效应,而O3浓度升高促进了玉米叶片活性氧的代谢速率,降低了抗氧化酶的活性,抑制了光合作用,使玉米籽粒产量下降,对玉米表现为伤害效应.在CO2和O3浓度升高复合处理下,CO2浓度升高在一定程度上缓解了O3浓度升高对玉米的伤害效应,而O3浓度升高亦在一定程度上削弱了CO2浓度升高对玉米的保护效应.     

CO2和O3浓度倍增及其复合作用对大豆叶绿素含量的影响

利用开顶箱(OTC)法研究了在CO2和O3浓度倍增及其复合作用下,大豆叶片叶绿素含量及叶绿素a／b值的变化规律。结果表明,不同生育时期大豆叶片中叶绿素含量不同,Chla、Chlb和ChlT都表现出低．高一低的趋势,而且不同处理间变化不同步。不同处理间比较,O3处理的植株叶绿素含量下降最为明显,其次是复合处理的影响,而CO2浓度倍增对提高叶片叶绿素含量有一定的作用。Chla/b呈下降趋势,受CO2倍增影响最明显,有利于提高作物的光合性能。     

大气CO2浓度升高对绿豆叶片光合作用及叶绿素荧光参数的影响

利用FACE系统在大田条件下通过盆栽试验研究了大气CO₂浓度升高\[CO₂浓度平均为（550±60) μmol·mol^-1\]对绿豆叶片光合生理和叶绿素荧光参数的影响.结果表明： 与对照\[CO₂浓度平均为（389±40）μmol·mol^-1左右\]相比,大气CO₂浓度升高使花荚期绿豆叶片净光合速率(P_n)和胞间CO₂浓度(C_i)分别升高11.7%和9.8%,气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)分别下降32.0%和24.6%, 水分利用效率(WUE)提高83.5%;在蕾期,CO₂浓度升高对绿豆叶片叶绿素初始荧光(F_o)、最大荧光（F_m）、可变荧光（F_v）、F_v/F_m和F_v/F_o没有显著影响;在鼓粒期,CO₂浓度升高使绿豆叶片F_o增加19.1%,F_m和F_v分别下降9.0%和14.3%,F_v/F_o和F_v/F_m分别下降25.8%和6.2%.表明大气CO₂浓度升高可能使绿豆生长后期光系统Ⅱ反应中心结构受到破坏,叶片的光合能力下降.     

Cd胁迫和增强UV-B辐射对大豆根系分泌物的影响

 镉（Cd）污染和增强紫外线-B（UV-B）辐射对大豆(Glycine max)根系分泌物变化的研究表明,Cd污染促进了大豆根系有机化合物（如有机酸、氨基酸、多肽和酰胺等）的分泌,但该分泌作用受增强UV-B辐射的抑制。根系有机硫分泌只受较强胁迫条件促进,较高浓度Cd和较强的UV-B辐射对大豆根系有机硫分泌有协同促进作用。氮素含量主要受Cd胁迫影响,其变化可能有两方面原因：1) Cd胁迫下根系对有机含氮化合物,主要是多肽、氨基酸和酰胺的分泌增加;2) Cd胁迫减少了根系对氮素的吸收,引起根际环境中残留氮素的升高。增强UV-B辐射对根际环境中氮素有一定影响,但不显著。研究结果表明了增强UV_B辐射在一定程度上影响Cd胁迫下大豆根系有机化合物的分泌作用,而且可能与大豆根系对重金属毒害的抗性有关。     

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

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.     

O3浓度升高对植物活性氧代谢系统影响的研究进展

为了揭示臭氧（O3）浓度升高对植物活性氧代谢系统的影响机理,从代谢生理角度,总结了近年来国内外关于臭氧浓度升高对植物活性氧自由基代谢速率、细胞膜脂过氧化程度、抗氧化系统及生物量和产量影响的研究进展,同时,就臭氧浓度升高与二氧化碳浓度升高的复合作用对植物活性氧代谢系统的影响,及阐明二者相互作用对植物抗氧化系统影响机理的研究进行了综述。在此基础上指出在未来研究中,要在分子水平上进一步深入研究植物活性氧代谢系统对高浓度臭氧、二氧化碳复合作用的响应机理,并应加强高浓度二氧化碳对臭氧胁迫下植物抗氧化系统影响的研究,为解决如何减轻臭氧浓度升高对植物造成的氧化伤害提供基础理论依据。     

增强UV-B辐射对蚕豆叶片微粒体膜一些性质的影响

温室条件下,用0（Control）、8．65kJm－2d－1（TI）及11．2KJm－2d－1（t2）不同剂量的UV－B辐射处理蚕豆幼苗。Ca2 ．ATPase及Mg2 －ATPase的活性在辐射处理期间下降。在处理21d,T1和T2微粒体膜的MDA含量明显高于对照,同时IUFA急剧下降,且呈明显的剂量效应。14及21d时,膜磷脂的含量也明显下降。脂氧合酶（Lox）活性在第7及14天与对照相比都显著升高,而21d后迅速下降。结果表明,增强UV－B对微粒体膜的伤害可能是一方面导致正常酶合成与分解之间的平衡失调,另一方面导致了膜脂过氧化作用。     

增强UV-B辐射对彩色马铃薯叶片中相关保护酶活性的影响

以种植于大田中的马铃薯品种'云南转心乌'(块茎紫皮紫环,以下简称'转心乌')和 '大西洋'(块茎白皮白肉)为材料,分别采用自然太阳光照(0～10 W/m2)、2 W/m2和4 W/m2 UV-B辐射进行20～80 d的照射处理,测定了马铃薯叶片内过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性以及总叶绿素和丙二醛含量的变化.结果表明:随着UV-B处理时间的延长,'转心乌'和'大西洋'叶片中CAT、POD、SOD、PAL活性均表现出先升后降的趋势,而总叶绿素含量持续降低,丙二醛含量逐渐增加;在增强UV-B辐射条件下,上述指标在处理时间和剂量间大多差异显著,且'转心乌'叶片的各保护酶活性和总叶绿素含量显著高于'大西洋',丙二醛含量则显著低于‘大西洋'.可见,长时间大剂量的UV-B辐射对马铃薯叶片的叶绿素合成代谢和保护酶活性具有一定的抑制作用,从而影响作物正常的生长发育;马铃薯对于紫外线辐射的响应具有品种间差异,'转心乌'较'大西洋'更耐UV-B辐射,其更适合种植在UV-B辐照较强的高海拔地区.     

不同氮供应下增强UV-B辐射对谷子叶片重要生理指标的影响

以谷子(Setaria italica(L.)Beauv.)为研究材料,从拔节期开始持续浇灌1.88、15mmol·L-12种氮供应水平营养液,从抽穗期开始对材料进行增强UV-B辐射处理(14.7μW·cm-2),研究了谷子叶片中总叶绿素、可溶性物质及紫外吸收物质的含量在开花期期间的变化。结果表明:与较高氮供应水平相比,无论是否进行增强UV-B辐射,较低氮供应水平明显降低了谷子叶中总叶绿素、可溶性蛋白的含量,但提高了其紫外吸收物质的含量;与较低氮供应水平相比,较高氮供应水平下的谷子叶中总叶绿素含量在开花期初期和中期,可溶性蛋白含量在开花期中期对增强UV-B辐射处理更敏感;氮供应水平虽然对开花期中期至末期的谷子叶片可溶性糖含量有显著影响,但在整个增强UV-B辐射处理期间,该指标对增强UV-B辐射并不敏感。上述结果表明,较低氮供应水平可促进谷子叶片在开花期期间紫外吸收物质的积累,有利于增强其抵抗UV-B辐射能力,但仍应寻求一个合理范围的氮供应水平,以平衡谷子生殖生长和提高对UV-B辐射抗性的需求。     

O3和CO2浓度升高对油松针叶抗氧化系统的影响

利用开顶箱模拟大气O3与CO2浓度升高,对油松进行了连续4个月的熏蒸实验,探讨了油松针叶抗氧化系统化系统的响应.结果表明:1)高浓度O3显著增加了油松针叶过氧化氢的积累,到处理后期过量的过氧化氢显著地抑制了抗氧化酶活性,如SOD和APX,并且抗坏血酸被耗竭,加剧了膜质过氧化,最终导致了严重氧化伤害;2)高浓度CO2处理中油松针叶抗氧化酶活性普遍低于对照,ASA含量显著高于对照,可能是高CO2浓度促进ASA合成,或者是ASA的消耗减少,到处理后期使H2O2含量比对照降低了15.5%,从而减轻了膜质过氧化产物丙二醛含量,减轻了氧化伤害;3)与O3单因素相比,在协同处理中油松针叶具有较高的抗氧化酶活性和ASA含量,说明高CO2浓度减轻了高O3对抗氧化酶活性的抑制作用,并且提高了针叶内ASA含量,增强了针叶的抗氧化能力,有效地控制了ROS的产生与清除平衡,缓解了高O3带来的氧化伤害.     

O3浓度升高对植物活性氧代谢系统影响的研究进展

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