UV-B辐射诱导芒果叶片抗氧化响应研究

为了解增强UV-B辐射诱导芒果叶片抗氧化响应的机制,以?台农1号?芒果(Mangifera indica?Tainong No. 1?)成年树为材料,以自然光为对照(CK),设置24和96 kJ/(m~2·d)两个增强UV-B辐射处理水平,观测叶片生理生化指标的动态变化。结果表明,24k J/(m~2·d)处理的芒果叶片MDA含量、相对电导率、净光合速率、抗氧化酶活性、多酚、Vc和芒果苷含量均与对照没有显著差异,而类黄酮和还原型GSH含量显著高于对照;而96 kJ/(m~2·d)处理的芒果叶片MDA含量、相对电导率、抗氧化酶活性及多酚、类黄酮、还原型GSH、芒果苷等还原型保护成分的含量均显著高于对照,而净光合速率和Vc含量均显著低于对照。因此,24 kJ/(m~2·d) UV-B辐射未引起?台农1号?芒果成年树损伤,可能是通过提高类黄酮和还原型GSH的含量来清除活性氧自由基;96 kJ/(m~2·d)处理则引起叶片活性氧损伤,但仍可能以两种机制减轻损伤,一是通过增强抗氧化酶活性和提高还原性成分含量来清除活性氧自由基,二是利用芒果苷、类黄酮和还原型GSH等成分吸收UV-B辐射。     

增强UV-B辐射对喜树生理指标及喜树碱含量的影响（英文）

喜树(Camptotheca acuminata Decne.)隶属于蓝果树科(Nyssaceae)喜树属(Camptotheca),为抗癌药物喜树碱的主要资源,提高喜树碱的积累以满足临床需求是喜树碱开发的重要途径。该研究运用UV-B辐射对2年生喜树进行每天8h辐射处理,对1年生喜树分别设置每天2h、4h、6h和8h的辐射处理,连续处理12d后分别测定各处理喜树叶的叶绿素、MDA、游离脯氨酸(Fpro)含量和SOD活性,以及幼叶、幼枝和根中喜树碱含量,分析UV-B辐射对喜树生理指标和次生代谢物的影响,以揭示喜树碱为喜树适应UV-B辐射逆境的防御产物。结果显示:(1)2年生喜树经UV-B每天8h辐射处理12d后,叶绿素含量较对照显著降低,而MDA、Fpro和喜树碱含量均增加,说明每天8hUV-B辐射对2年生喜树产生了较强的胁迫伤害。(2)1年生喜树经UV-B辐射处理12d后,随着每天UV-B辐射时间的增加,叶绿素含量不断降低,Fpro含量显著增加;每天2~6h处理的MDA含量与对照无显著差异,但总体随处理时间增加呈上升趋势;每天8hUV-B辐射的MDA含量较对照显著增加;SOD活性随每天处理时间的延长呈先下降、后上升、再下降的变化趋势,说明每天8h的UV-B辐射对一年生喜树也产生了胁迫伤害。(3)1年生喜树幼叶、幼枝和根中喜树碱含量随着每天UV-B辐射时间的延长均呈递增趋势,而且每天8h辐射处理的喜树碱含量均最高,其中幼叶和幼枝中喜树碱含量显著高于根中含量。实验结果表明,增强UV-B辐射对喜树造成了一定的伤害,而喜树通过改变生理以及次生代谢机制,以进一步产生喜树碱来响应增强UV-B的胁迫。     

紫外辐射诱导植物叶片DNA损伤敏感性差异

单细胞凝胶电泳(彗星检测, comet assay)技术已广泛应用于动物细胞DNA损伤检测, 但在植物细胞DNA损伤检测中的应用尚不多见。本研究通过对动物细胞彗星检测方法的改进, 利用植物细胞原生质体作为材料, 研究了不同发育期九里香(Murraya panicuata)叶片对UV-B诱导的DNA损伤的敏感性差异。彗星检测结果表明, 九里香叶片DNA的损伤程度与UV-B辐射的剂量呈正相关; 在相同UV-B辐射剂量下, 九里香幼嫩叶片比成熟叶片的DNA损伤量大, 表明其幼嫩叶片对UV-B辐射的敏感性比成熟叶片高。     

紫外辐射诱导植物叶片DNA损伤敏感性差异

单细胞凝胶电泳（彗星检测,cometassay）技术已广泛应用于动物细胞DNA损伤检测,但在植物细胞DNA损伤检测中的应用尚不多见。本研究通过对动物细胞彗星检测方法的改进,利用植物细胞原生质体作为材料,研究了不同发育期九里香（Murraya panicuata）叶片对UV-B诱导的DNA损伤的敏感性差异。彗星检测结果表明,九里香叶片DNA的损伤程度与UV-B辐射的剂量呈正相关：在相同UV—B辐射剂量下,九里香幼嫩叶片比成熟叶片的DNA损伤量大,表明其幼嫩叶片对UV-B辐射的敏感性比成熟叶片高。     

芒果老叶在增强UV-B辐射处理下的损伤和保护反应

以‘台衣一号’芒果盆栽苗离体老叶为试材,研究增强UV—B辐射条件下芒果老叶的损伤和保护反应。结果表明：UV—B辐射处理使芒果叶片MDA含量和相对电导率升高、叶绿素含量和叶绿素a／b降低,表明叶片受到损伤,且随处理时间延长叶片损伤加重。UV—B辐射处理叶片可溶性蛋白含量、抗氧化酶（SOD、CAT、POD）活性、保护色素（类胡萝卜素、类黄酮）和还原型GSH含量显著高于对照叶片,UV—B辐射处理叶片维生素C含量显著低于对照叶片,表明增强UV—B辐射可诱导叶片细胞通过提高活性氧清除能力和积累保护色素而直接吸收部分UV—B辐射来提高抗增强UV—B辐射损伤的能力。     

大田条件下增强UV-B辐射对元阳梯田2个地方水稻品种叶片形态解剖结构的影响

研究了大田原位种植条件下,人工模拟UV-B辐射增强(0、2.5、5.0、7.5kJ·m-2)对元阳梯田2个地方水稻品种——月亮谷、白脚老粳分蘖期、拔节期和孕穗期的叶片形态解剖结构的影响。结果表明:(1)UV-B辐射增强导致2个供试水稻叶片的叶长、叶宽和单叶面积逐渐减小;叶片厚度显著或极显著增加;叶片上表皮厚度不同程度的增加和下表皮厚度显著或极显著减小;叶片上、下表皮角质层厚度显著或极显著增加;(2)对叶片解剖结构观察进一步发现,UV-B辐射增强导致水稻叶肉细胞排列疏松,细胞间隙增大;(3)2个供试水稻相比,只有5.0与7.5kJ·m-2UV-B辐射处理的白脚老粳叶片下表皮角质层厚度显著大于月亮谷,其他处理均没有显著性差异;(4)各辐射处理间的抑制率相比,2个供试水稻5.0和7.5kJ·m-2UV-B辐射处理的叶长、叶片上表皮厚度和下表皮角质层厚度以及白脚老粳7.5kJ·m-2UV-B辐射处理的单叶面积和叶片上表皮角质层厚度显著或极显著大于2.5kJ·m-2UV-B辐射处理,其他处理均无显著性差异。表明UV-B辐射增强对元阳梯田地方水稻品种叶片的形态、解剖结构有显著影响。     

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。     

NaCl胁迫对滨藜生长及其根和叶中无机离子含量的影响

用不同浓度的NaCl溶液处理滨藜（Atriplex undulata）植株后发现：100mmol/L NaCl促进滨藜地上部及根部生物量积累,高于100mmol/l NaCl,抑制其生长。各部位的Na^ 和Cl^-含量随着NaCl浓度的升高明显增加。NaCl处理下,叶片的Na^ 和Cl^-含量高于根部,幼叶高于老叶,且叶片的K^ （除500mmol/L NaCl处理的老叶外）,根部的K^ 、Ca^2 和NO3^-无显著变化。叶片的Na/K比随NaCl浓度的升高而增加,但较高浓度时下降（在老叶中）或维持稳定（在幼叶中）。随着处理浓度的增加,各部位对K^ 的选择性（相对于Na^ ）增加,渗透调节能力增强,渗透势降低。另外,还讨论了滨藜对盐渍生境的适应特征。     

滤除自然光中UV-B辐射成分对高山植物美丽风毛菊光合生理的影响

采用滤除自然光谱中UV-B辐射成分的方法, 探讨了高山植物美丽风毛菊(Saussurea superba)光合机构对青藏高原强UV-B辐射的响应和适应特性。结果表明, 强太阳光中的UV-B成分能引起净光合速率的降低。连续16天不同天气下的观测表明, 滤除UV-B处理时3 min暗适应的光化学量子效率有升高的趋势; 晴天下稳态光化学效率的分析也显示滤除UV-B处理的实际光化学量子效率和光化学猝灭系数有升高趋势, 意味着自然光中的UV-B成分可限制美丽风毛菊叶片PSII反应中心的激发能捕获效率。PSII有效光化学量子效率的增加和非光化学猝灭系数的降低进一步表明, UV-B辐射能导致有效光化学效率的降低和非光化学能量耗散的增加。由上可知, 自然强UV-B辐射是限制美丽风毛菊叶片光合作用的一个因素。滤除UV-B辐射处理对光合色素含量的影响较小, 无论以叶面积还是叶鲜重为基础的滤除UV-B处理仅有微弱的增加趋势, 说明强UV-B辐射具有加速光合色素的光氧化进程, 促进细胞成熟和叶片衰亡的潜在作用。同样UV-B吸收物质的含量也几乎没有变化, 表明强太阳辐射环境下生活的高山植物美丽风毛菊叶表皮层中已具有较多的紫外线屏蔽物质, 足以抵御目前环境中强太阳UV-B辐射可能引起的伤害, 较少受UV-B辐射波动的影响。     

UV-B辐射对杜英凋落叶化学组成及其分解的影响

采用模拟UV-B辐射增强方法研究了UV-B辐射对中国亚热带常见树种杜英(Elaeocarpus sylvestris)叶片化学组成及其凋落后分解和养分释放的影响。结果表明:增强的UV-B辐射显著增加了杜英凋落叶中的N含量,显著降低了凋落叶中的C、P、K、木质素含量和C∶N、木质素∶N;在分解过程中,对照和UV-B辐射增强处理凋落叶的分解差异不显著,在前10个月的分解过程中均发生了N的富集,且对照凋落叶的N富集程度显著强于UV-B辐射增强处理;2组处理下凋落叶均发生了P和K的释放,但处理间差异不显著。     

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.     

UV-B辐射引起的绿豆幼苗叶片Rubisco量降低与H2O2含量升高有关

为了探讨UV-B辐射引起的Rubisco含量降低的可能机制,研究了两个绿豆品种(秦豆-20和中绿-1)幼苗在UV-B辐射下叶片Rubisco含量、蛋白水解酶活性和H2O2含量的变化.结果表明:UV-B辐射显著加速了两个绿豆品种幼苗叶片H2O2含量和蛋白水解酶活性上升,使Rubiscco含量下降.秦豆-20品种在UV-B辐射下H2O2含量和蛋白水解酶活性的上升程度明显大于中绿-1,相应其Rubisco含量的下降程度也大于中绿-1.抗坏血酸处理能明显降低UV-B辐射下两品种幼苗叶片H2O2含量,同时明显抑制蛋白水解酶活性的上升及Rubisco含量的下降.结果说明UV-B辐射诱导Rubisco含量的降低可能通过提高H2O2水平从而加强蛋白水解酶系统的活化而加速了Rubisco的降解.     

增强UV-B辐射与不同水平氮素对谷子（Setaria italica (L.) Beauv.） 叶片保护物质及保护酶的影响

研究了生长在1.875 mmol·L-1和15 mmol·L-1硝态氮素水平条件下的谷子(Setaria italica(L.)Beauv.)开花期间在进行强度为7.12 kJ·m-2.d-1增强UV.B辐射处理时叶片类黄酮含量、苯丙氨酸解氨酶(PAL)和保护酶活性变化差异.主要结果表明在开花期无论是否进行增强UV-B辐射处理,较低水平氮素均比较高水平氮素更有利于提高谷子叶片PAL活性;叶片类黄酮含量除在进行增强UV-B处理时较低氮素条件下生长的谷子在开花末期显著高于较高氮素条件下生长的谷子外,受氮素水平影响不甚明显.而在开花期不进行与进行增强UV-B辐射处理,氮素水平对叶片保护酶的影响有所差异:不进行增强UV-B辐射处理,整个开花期氮素水平对谷子叶片SOD活性有显著影响而对ASP活性无显著影响,对CAT和POD活性则在开花期部分阶段有显著影响.进行增强UV-B辐射处理,整个开花期氮素水平对谷子叶片SOD与CAT活性有显著影响而对ASP、POD活性影响不显著.     

乙烯对UV-B辐射诱导蚕豆气孔关闭的调控效应(英文)

UV-B辐射作为一种重要的环境信号影响着植物的生长与发育,它能够调控气孔运动和诱导乙烯产生.该试验利用乙烯生物合成抑制剂和乙烯受体抑制剂处理蚕豆叶片表皮条,结合气孔开度分析和乙烯释放量测定,研究乙烯在UV-B辐射调控表皮条气孔运动中的作用.结果发现,将蚕豆叶片表皮条置于0.8 W·m-2的UV-B辐射下1～4 h,乙烯生成和气孔关闭均被显著诱导,且乙烯释放峰先于气孔关闭的起始;乙烯生物合成抑制剂和乙烯受体抑制剂处理均能显著逆转UV-B辐射诱导的气孔关闭;外源乙烯处理也能模拟UV-B辐射的效应诱导可见光下蚕豆表皮条的气孔关闭.可见,乙烯介导了UV-B辐射诱导的蚕豆气孔关闭.     

增强UV-B辐射对3种芦荟蒽醌类物质含量的影响

以中华芦荟、库拉索芦荟和木立芦荟为试验材料,采用HPLC技术,研究了增强UV-B辐射对3种芦荟叶片中主要药用成分总蒽醌、芦荟素和芦荟大黄素含量的影响。结果显示:增强UV-B辐射20 d,每天处理6 h,库拉索芦荟和木立芦荟叶中总蒽醌、芦荟素、芦荟大黄素的含量增加,叶提取物中出峰数量增多,总峰面积增大;而中华芦荟中蒽醌类物质含量显著降低,叶提取物中出峰数量减少,总峰面积减少。研究表明,增强UV-B辐射能刺激库拉索芦荟和木立芦荟叶片中蒽醌类物质的积累和新物质的合成,而不利于中华芦荟蒽醌类物质的积累。     

柚树(Citrus grandis)叶片光合作用对补增UV-B辐射的响应

生长在人工光照 4 0 0μmol m- 2 s- 1 下的柚树幼树光合速率的最大值为 1 0 .2± 0 .5μmol m- 2 s- 1 ;而补增UV-B辐射 ( 3.8-4 .2μW cm- 2 ,2 4 5～ 2 97nm,4 5d)的叶片则为 6.4± 0 .8μmol m- 2 s- 1 ,较对照植株降低37.2 %。对照植物的表观量子产率 (固定 mol CO2 mol- 1量子 )为 0 .0 75± 0 .0 1 2 ,而经 UV-B辐射处理植株则为0 .0 4 1± 0 .0 0 8,明显较对照植株低。UV-B辐射处理使植株叶片的光呼吸和不包括光呼吸的 CO2 补偿点增高。对照植株叶片的最大值的 CO2 羧化速率 (μmol m- 2 s- 1 )为 57.1± 1 .5μmol m- 2 s- 1 ,较 UV-B辐射处理的高30 .9% ,而 UV-B辐射处理的植株的光合电子传递速率较对照低 30 %。同时 UV-B辐射植株叶片有较低的光能转化效率 ,其较对照低 39.1 % ,叶片亦含有较低的叶绿素含量。结果表明 ,UV-B辐射明显抑制叶片光合羧化速率和光合电子传递速率 ,UV-B辐射可能抑制包括 Rubisco羧化作用在内的多个光合生理过程 ,降低叶片光合速率。柚树叶片对 UV-B辐射敏感 ,选育抗 UV-B辐射的柚树品种势在必行。     

UV-B辐射增强对反枝苋形态、生理及化学成分的影响

通过大田盆栽实验,研究了2种增强的UV-B辐射对双子叶C4植物反枝苋(Amaranthus retroflexus)形态、生理、生物量分配及化学成分的影响.结果表明:增强UV-B辐射处理下分枝数、叶片数、高度和基径均没有显著变化.高、低剂量的UV-B处理均导致过氧化氢酶(CAT)活性显著高于对照组(P＜0.05),但对超氧化物歧化酶(SOD)活性无影响,低剂量辐射下过氧化物酶(POD)活性显著高于对照而高剂量辐射下无显著变化,同时丙二醛(MDA)含量随辐射剂量的增加而显著增加(P＜0.05).收获期低剂量辐射处理下的资源分配模式发生变化,分配到叶片的生物量比例显著增加,而分配到根的比例显著减小,但高剂量辐射对生物量分配无影响.UV-B辐射处理下根、茎、叶部所检测的大多数化学成分与对照相比均有显著变化:叶片中可溶性蛋白、木质素和脂肪,根中木质素,茎中纤维素、木质素含量在辐射处理下显著高于对照;叶片中淀粉,茎中可溶性糖、淀粉和脂肪含量在辐射处理下显著低于对照(P＜0.05).     

UV-B增加对玉米花粉抗氧化能力及授粉后籽粒发育的影响

在玉米散粉期,收集花粉进行UV-B辐射增强处理后进行人工授粉研究,结果表明,随着UV-B辐射时间的增加,玉米花粉的SOD、POD和CAT活性都呈明显下降的趋势,而MDA含量则呈相应上升的趋势;玉米每穗粒数与花粉抗氧化酶活性呈正相关、与MDA含量呈负相关关系,并随UV-B辐射时间延长呈下降趋势,且辐射超过2h后下降达到显著水平;玉米百粒重随UV-B辐射时间的延长明显下降,但辐射花粉1~2h对其无显著影响;UV-B辐射花粉对籽粒的可溶性糖、淀粉、脂肪及粗蛋白含量等营养成分无显著影响。     

增强UV-B辐射和氮对谷子叶光合色素及非酶促保护物质的影响

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.     

UV-B辐射对窄叶野豌豆生长繁殖的影响

采用增补和滤除掉部分自然UV-B辐射的模拟试验,研究了增强和近环境UV-B辐射对高寒草甸一年生牧草窄叶野豌豆生长和繁殖的影响.结果表明:增补UV-B辐射处理后,窄叶野豌豆的株高、生物量、分配向果实的生物量、总花数和种子百粒重均显著下降,花期延迟,开花集中度和繁殖成功率有所提高,而种子产量无显著变化.相对于减弱UV-B辐射处理,近环境UV-B辐射使窄叶野豌豆的株高先降后升,分配向果实的生物量减少,花期、花数和种子产量无显著变化,种子百粒重减小.增强和近环境UV-B辐射对窄叶野豌豆的生长和繁殖有一定的抑制作用,且增强UV-B辐射的影响更大.