UV-B辐射增强对植物影响的研究进展

UV-B辐射的增强对植物的影响是目前科学研究的热点之一。本文综述了国内外有关UV-B辐射增强对植物影响的研究现状与动态,讨论了在增强了UV-B辐射时,植物在生长发育、生理形态、光合作用、物质次生代谢、抗氧化系统和分子防御反应等多个层次的变化,同时还探讨了UV-B辐射与其它环境因素联合作用对植物的影响。并展望了UV-B辐射对植物的影响领域中值得深入探讨的问题。     

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。     

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。     

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.     

氮沉降背景下土壤微生物对入侵植物乌桕叶绿素荧光特征的影响

植物入侵会造成入侵地生态系统功能和稳定性的破坏。与原产地种源相比,入侵种源植物在生理学特性方面有所不同,使其在资源利用和抵抗环境胁迫具有较强的竞争优势。叶绿素荧光特性与植物光合作用效率密切相关,对植物生长具有重要作用。氮沉降加剧是全球变化的一个重要因子,土壤微生物对植物吸收利用土壤养分至关重要。通过施用细菌抑制剂（链霉素）和真菌抑制剂（扑海因）选择性抑制的土壤微生物活性,开展乌桕盆栽实验,在模拟氮沉降背景下,研究不同微生物群落如何影响入侵乌桕叶绿素荧光特性,有助于理解入侵植物的进化特征和入侵机制,为有效防控入侵植物并降低其对生态系统危害提供理论依据。以原产地地和入侵地两个种源乌桕（Triadica sebifera）为研究对象,在氮沉降条件下,通过调控土壤细菌和真菌,探讨两个种源乌桕叶绿素荧光参数差异。结果显示：氮沉降显著增加乌桕相对叶绿素含量（SPAD）、光系统II的最大量子产率（F_v/F_m）、非光化学猝灭（NPQ）和半饱和光强（I_k）。入侵种源乌桕比原产地具有较低SPAD。氮沉降与细菌抑制剂共同作用显著增强了F_v/F_m、NPQ和I_k,显著减弱了光能利用率（α）和SPAD。细菌抑制剂减缓了本地种源乌桕α,真菌抑制剂促进本地种源乌桕I_k,抑制入侵种源乌桕I_k,细菌和真菌抑制剂可显著降低原产地乌桕α。氮沉降与生物抑制剂可显著作用于乌桕叶片SPAD。氮沉降、土壤微生物和不同乌桕种源可共同作用于光系统Ⅱ实际光合量子产率Y（Ⅱ）,α和潜在最大相对电子传递速率（ETR_max）。因此,氮沉降与生物抑制剂对乌桕叶绿素荧光特性具有协同作用,入侵种源乌桕对土壤微生物控制的响应不明显,在微生物控制条件下依然具有较强的适应能力,因而具有较强的入侵能力。     

增强UV-B辐射和干旱对春小麦光合作用及其生长的影响

在室外盆栽条件下研究了UV-B辐射和土壤干旱对春小麦 '和尚头'生长和光合作用的影响.结果显示:(1)干旱、UV-B辐射、干旱+UV-B(复合)处理均可使叶片类黄酮含量增加,且干旱+UV-B处理增加显著高于其他处理(P<0.05).UV-B辐射和干旱单独处理均能显著降低叶片光合色素含量,但UV-B辐射的副作用大于干旱,复合处理对光合色素的影响介于UV-B和干旱之间.(2)各处理间的光合速率日均值大小次序为:对照>UV-B+干旱>UV-B>干旱;增强UV-B对净光合速率的抑制作用大于干旱,而UV-B+干旱处理的抑制作用较二者单独处理有所减轻.(3)UV-B辐射和干旱单独处理后总生物量比对照减少15%,且抑制作用为:干旱>UV-B>复合处理; UV-B辐射和干旱胁迫不但影响春小麦的生物量,而且影响小穗特征和产量.研究表明,UV-B辐射和干旱之间存在交互作用,说明一种胁迫可以减缓(轻)另外一种胁迫对春小麦的抑制作用.     

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。     

植物对增强UV-B辐射的防御机制研究进展

由于大气同温层的臭氧层逐渐被破坏变薄,增加了太阳UV-B辐射抵达地球表面的强度,对植物产生不同程度的影响.本文综述了近年来有关植物对增强UV-B辐射的防御机制,包括植物在生长、繁育与次生代谢过程中存在的防御机制、植物体内生物大分子对于UV-B辐射增强的防御和不同植物对于UV-B辐射增强的防御能力的差异,以及如何有效地利用该机制;同时提出了今后研究的方向和重点.     

增强UV-B辐射与其它因子复合作用对植物生长的影响研究

增强UV-B辐射与其它因子复合作用对植物的影响研究是扩展UV-B辐射效应研究的重要途径,有着广阔的研究空间,并已成为目前UV-B辐射研究新的发展趋势.本文较为全面地综述了目前国内外有关增强UV-B辐射与其它因子（包括CO2、O3、水分、温度、有效辐射、重金属、盐分、矿质营养、酸雨、铈、镧、硒以及某些物理因子）复合作用对植物影响的研究进展,提出了目前该领域研究的一些不足并对未来发展提出了展望.     

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     

氮添加背景下土壤真菌和细菌对不同种源入侵植物乌桕生长特征的影响

为了解氮添加背景下土壤真菌和细菌对不同种源入侵植物生长的影响,该实验以本地和入侵地种源不同种群乌桕(Triadica sebifera)为研究对象,通过氮添加处理,施用细菌抑制剂(链霉素)和真菌抑制剂(扑海因)调控土壤细菌、真菌活性,探究土壤细菌和真菌对不同种源乌桕生长的影响,以揭示乌桕成功入侵机制,为有效预测和管理入侵植物提供理论依据。结果表明:1)入侵地种源乌桕在株高、叶片数和生物量方面均显著高于本地种源,入侵地种源乌桕相较于本地种源具有显著生长优势。2)添加细菌和真菌抑制剂显著降低了乌桕地上生物量,且乌桕生长对土壤细菌的依赖性更强。3)氮添加及其与土壤细菌和真菌的交互作用对于乌桕生长和资源分配有显著影响,增强了乌桕对资源的竞争优势,可能是影响乌桕入侵成功的重要因素。     

UV-B辐射对远志生长和生产力的影响

以药用植物细叶远志Polygala tenuifolia Willd.为实验材料,研究了在大田种植实验条件下,长期调节中波紫外辐射(UV-B,280~320 nm)对细叶远志植株生长发育、植株形态、生物量分配的影响。结果表明,增加UV-B辐射远志叶面积下降37.4%,植株生长缓慢,叶片形态和生物量分配改变,而滤除紫外辐射,远志主根比显著下降,不利于药用部位的形成。该研究为远志栽培提供参考。     

紫外辐射增强对植物生长的影响

就紫外辐射增强对植物生理,生化以及生长发育可能产生的影响进行了综述。     

模拟氮沉降对恶性入侵植物刺苍耳幼苗生长特征的影响

刺苍耳(Xanthium spinosum)为伊犁河谷地区常见的恶性入侵植物,研究其幼苗在氮沉降下的生长、分配特征,将有助于了解该物种对氮沉降的响应规律。实验设置4个氮沉降水平(0、0.18、0.72、2.88 g N·m^-2·week^-1),探索刺苍耳幼苗的形态特征、构件的生物量及生物量分配的响应特征。结果表明:(1)相对于对照组和低沉降组,中等水平的氮沉降(0.72 g N·m^-2·week^-1)下幼苗的主根伸长、株高增高、叶片数增多、基径加粗、刺增多;高氮沉降(2.88 g N·m^-2·week^-1)下,除主根长显著伸长外,幼苗的株高、叶片数、基径和刺数均显著降低;(2)在高氮环境中,根、茎和叶的生物量均显著下降,但根生物量比和根冠比则显著增高;(3)幼苗的生长对不同氮沉降水平具有时间响应特征,中氮条件下的幼苗在取样中期表现为生长缓慢,在末期则迅速生长,而高氮条件下则恰好相反。这些结果表明,中等水平的氮沉降能在一定程度上促进刺苍耳幼苗的生长,提高其潜...     

陆生植物体内酶系统对UV-B辐射增强的响应

臭氧层减薄导致地表中波紫外线UV-B(280～320 nm)辐射的增强,UV-B辐射能量远高于可见光,且能被植物体内蛋白质和核酸等生物大分子吸收.酶是植物体内起催化作用的一类蛋白质,酶的数量和活性对UV-B辐射增强有强烈的响应.本文将近年来增强UV-B辐射对植物体内酶影响的研究工作进行了综述.主要包括抗氧化酶、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶、硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶.并就今后该方面的研究提出建议.     

补充UV-B辐射对浙贝母生长和光合作用的影响

通过模拟西安地区自然光中U V2B辐射,增大辐射剂量对浙贝母生长和光合作用的影响进行研究.3个增强的U V2B辐射2.54、4.25及5.31k J·m-2处理导致浙贝母株高、叶面积、单株干重、叶绿素含量降低,而茎粗增加.在3个U V2B处理中,生物效应以5.31k J·m-2处理为最大,2.54k J·m-2处理影响最小.同时增加的U V2B还使浙贝母的光合速率、蒸腾速率、水分利用率下降,作用效果与辐射强度呈正相关.分析认为,浙贝母对U V2B辐射具有一定的敏感性.     

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.     

长期增强UV-B辐射对高寒草甸植物光合速率和抗氧化系统的影响

研究了在野外自然条件下,长期增强UV-B辐射对高寒草甸3种典型植物矮嵩草（Kobresia humilis）、垂穗披碱草（Elymus nutans）和钉柱委陵菜（Potentilla saundersiana）光合放氧速率、光合色素和抗氧化系统的影响。结果表明：长期增强UV-B辐射对3种植物的净光合速率没有明显影响。增强UV-B辐射下,3种植物的叶绿素含量变化不同,Chla／b值,类胡萝卜素（Car）含量,Car／Chl值与对照相比都有升高,说明植物叶片的光合能力、吸收紫外线的能力增强以及忍受逆境能力均有增强,从而产生光保护,有利于光合作用正常进行。由于3种植物膜脂过氧化程度的不同及SOD活性的普遍抑制,植物经受了氧化胁迫。垂穗披碱草叶片GSH含量显著七升,矮嵩草的形态矮小及钉柱委陵菜GSH含量与POD活性显著上升,都能减轻它们所经受的氧化胁迫,使光合器官免受损伤。所以,这些保护性色素的积累和抗氧化系统内部的协同作用可能是高寒草甸植物光合作用正常进行的重要原因。     

模拟氮沉降对外来入侵植物互花米草生长及化感作用的影响

通过设置室内模拟实验, 从生长特性和化感作用的角度, 探讨了氮沉降对外来入侵植物互花米草入侵潜力的影响。结果表明, 低氮沉降和高氮沉降处理都明显促进了互花米草地上和地下部的生物量累积, 其中低高氮沉降分别使地上部生物量增加161.15%和120.20%, 使地下部生物量增加128.43%和71.06%。而氮沉降使叶面积和叶重也显著增加, 这将增强其对资源的捕获和利用能力。而不同氮沉降处理下互花米草的叶、根水浸液对莴苣种子萌发和幼根生长具有化感抑制作用, 当浸提液浓度相同时, 低氮沉降比其他氮处理有更强的综合化感效应。互花米草叶和根的综合化感效应分别在低氮沉降处理下浸提液浓度为0.02 g⋅mL–1 和0.04 g⋅mL–1 时最大。高氮沉降处理下互花米草各项指标并不完全优于低氮沉降处理, 这可能由于高氮沉降处理下其生长已不处于氮限制状态。全球氮沉降是一个漫长的过程,在目前的氮沉降条件下, 加强对互花米草的防治和管理迫在眉睫。     

UV-B辐射增强对拟南芥表皮蜡质的影响

以野生型拟南芥、蜡质不同程度缺失突变体CER1、CER3、CER4、CER6、CER10、CER20及KCS1为试验材料,通过施加50μW/cm2、长达10 d的UV-B辐射,研究了拟南芥表皮蜡质晶体结构、组分及蜡质基因对UV-B辐射的响应机制。结果表明:UVB辐射增强改变了拟南芥表皮蜡质晶体结构,表皮蜡质松针状(CER1)、柱状、杆状(CER3、CER10与KCS1)晶体结构显著减少,球状蜡质晶体类型出现在CER6表面,无规则片状、膜状结构覆盖在KCS1与CER10茎表面。野生型拟南芥蜡质晶体结构类型无明显变化,但在部分区域积累了大量水平杆状、管状结构,增加了蜡质层厚度。UV-B辐射增强也改变了拟南芥表皮蜡质组分的分泌量。野生型在UV-B处理后一级醇、酸、醛含量显著上升,烷、次级醇及酮含量显著下降,蜡质总量增加不显著。一级醇含量的增加及酮和次级醇含量的减少在拟南芥各材料响应UV-B辐射中具有普遍性。UV-B辐射增强诱导了野生型CER3、CER4、KCS1基因表达的上调,其中CER4大量表达,促进了蜡质组分中一级醇、酸和醛含量的积累;CER1在UV-B处理后表达量下调,可能导致烷合成下游分支途径相关产物(烷类、次级醇及酮类)的减少。WIN1表达量的下调对蜡质总量没有显著影响。UV-B辐射增强使蜡质前体从烷合成分支途径更多地转向一级醇分支途径。