烤烟叶片光合气体交换参数对滤减UV-B辐射强度的响应

以烤烟品种'K326'为试验材料,通过覆盖不同的透明薄膜滤减UV-B辐射处理方式,并应用多元统计的岭回归分析方法,研究了100%(CK)、75%(A)、50% (B)、35%(C)自然UV-B辐射处理下烤烟成熟初期叶片的光合气体交换参数与50 cm和150 cm高度UV-B辐射强度的关系.结果表明:对于净光合速率,不同高度的UV-B辐射对A、B、C处理的抑制强度都是A>C>B;3个处理的瞬时水分利用效率(WUE)受UV-B辐射抑制强度为B>C>A;在A、C处理条件下,影响烟叶净光合速率变化的主要是气孔因素,而B处理条件下却主要是非气孔因素.可见,'K326'烤烟叶片的光合气体交换参数对不同的UV-B辐射强度响应区间的敏感性存在一定的差异.     

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.     

烟草形态和光合生理对减弱UV-B辐射的响应

在云南较高海拔烟区,通过大棚覆膜减弱UV-B辐射,研究了烟草品种K326生理成熟期、工艺成熟期和生理成熟向工艺成熟的过渡期形态和光合生理对减弱UV-B辐射(T₁ 75.74%、T₂ 70.08%、T₃ 30.39%)的响应.结果表明： 减弱UV-B辐射显著增加了K326的茎高和节间距,在T₂下茎高和节间距较大;与自然环境处理（CK）相比,T₁和T₂降低了K326的净光合速率、同化能力、水分利用率、内在水分利用率、光合色素和类黄酮含量及比叶重等,但T₁各指标大于T_2.影响T₁和T₂净光合速率的因素有气孔因素和非气孔因素,以非气孔因素为主,气孔调节能力较低导致的蒸腾速率增大是造成两处理水分利用率较低的主要原因.T₃处理在生理成熟期和过渡期对净光合速率、同化能力、水分利用率、内在水分利用率和光合色素均有一定的促进作用,而比叶重和类黄酮则处于最低水平,工艺成熟期的光合色素降解也较其他处理快.     

滤减UV B辐射对烟叶可溶性蛋白、〖HJ*3〗〖HJ*2〗光合色素和类黄酮的影响

在云南玉溪烟区种植烤烟海拔最高(1806.0m)的通海县,通过盆栽烤烟K326试验,研究了在滤减自然的太阳UV-B辐射强度25%、50%和65%条件下,UV-B辐射对烟叶发育过程中可溶性蛋白、光合色素和类黄酮的影响。结果表明:随叶龄增加,可溶性蛋白含量下降,光合色素降解,类黄酮在老叶中积累,蛋白质在生理成熟期对UV-B辐射最敏感。与对照相比,减弱UV-B辐射处理降低了烟叶类黄酮和可溶性蛋白含量,但光合色素含量上升;较低的UV-B辐射降低了叶绿素的降解速度。结果从一侧面说明UV-B辐射对烟叶蛋白质的合成是有益的,类黄酮和叶绿素的变化是对UV-B辐射变化的适应性反应,类黄酮与蛋白质之间可能存在一定的偶联关系。     

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。     

云杉幼苗对气候变暖和UV-B辐射增强的光合响应

采用开顶式有机玻璃罩(OTCs)及紫外灯分别模拟气候变暖和紫外辐射B(UV-B)增强,对位于气候变暖和UV-B增强突出的青藏高原东缘、高山峡谷地云杉(Picea asperata)幼苗的光合气体交换和叶绿素荧光参数进行测定分析,探讨云杉幼苗对气候变暖和UV-B增强的光合响应特性。结果显示:(1)UV-B辐射增强显著抑制了云杉幼苗茎和根的伸长生长以及生物量的累积,显著降低了云杉幼苗的净光合速率(Pn)、最大光合速率(Pmax)和表观量子产量(Φ),但是提高了光补偿点(LCP);UV-B辐射增强导致了云杉幼苗光合系统Ⅱ(PSⅡ)的光抑制,使PSⅡ有效量子产量(ΦPSⅡ)显著降低。(2)单纯OTC模拟增温显著提高了云杉幼苗的Pn和Pmax,而对气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和Φ无显著影响。(3)模拟增温缓解了UV-B增强对云杉幼苗光合作用的抑制作用,显著提高了UV-B胁迫下幼苗的Pn、Pmax、PSⅡ的潜在量子效率(Fv/Fm)和有效量子产量(ΦPSⅡ),并且提高了UV-B胁迫下幼苗茎、根的生长以及生物量的累积。研究表明,在未来气候变暖和UV-B辐射增强同时存在时,气候变暖能够在一定程度上缓解UV-B增强对云杉林光合作用的抑制作用。     

He-Ne激光对增强UV-B辐射后小麦幼苗光合作用的影响

以"晋麦8号"小麦幼苗为研究材料,分别采用He-Ne激光(辐照剂量为5 mW·mm-2)、增强UV-B(辐射剂量为10.08 kJ·m-2·d-1)以及二者的复合辐照进行处理.循坏处理不同天数(4、5、6、7、8 d)后,利用电导仪、低温荧光测定法检测了小麦叶绿体电子传递速率、膜透性和荧光发射光谱的变化;采用紫外分光光...     

滤减UV-B辐射对烤烟蛋白质组变化的影响

为研究不同UV-B辐射强度对烤烟生理代谢及调控途径的影响,应用蛋白质双向电泳联用质谱技术,以云南普遍种植的烤烟K326为试验材料,通过覆盖不同透明薄膜滤减UV-B辐射的方式,对75.8%(聚乙烯膜,处理1)和37.5%(麦拉膜,处理2)UV-B辐射透过率处理下K326的蛋白质组和相关生理性状进行了比较。结果表明:在蛋白质组中有10个蛋白在这两类处理下蛋白差异表达显著;与处理1相比,在处理2的K326叶片中有5个蛋白上调表达,5个蛋白下调表达;通过质谱分析共鉴定出8种功能明确的蛋白质,其中差异表达的10个蛋白中有3个与氧化还原相关,3个与光合作用相关,1个是参与能量代谢的激酶蛋白,1个是RNA结合蛋白,另外还有2个未知功能的蛋白待探明,在蛋白质组水平对不同UV-B辐射强度与烤烟生长发育的关系进行了初步研究;而在K326的生理成熟期、过渡期及工艺成熟期,处理2的净光合速率(Pn)均高于处理1,这与所鉴定出的3个与光合作用有光的蛋白在处理2中上调表达趋势一致;相比之下,处理1的K326发育进程较快,茎粗等形态指标及比叶重均比处理2高。     

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.     

长期增强UV-B辐射对高寒矮嵩草草甸植物光合作用的影响

以高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸地区的强光和天然太阳短波辐射为背景,在植物生长季每天人工增补15.8 kJ·m-2的辐射剂量,模拟平流层臭氧破坏5%时近地表面增加的太阳UV-B辐射强度,探讨高寒矮嵩草草甸植物光合作用对UV-B辐射增强的响应.结果显示:(1)长期增强UV-B辐射对高寒矮嵩草草甸大多数植物的光合作用没有明显的负面影响;其中异针茅(Stipa aliena)、苔草(Carex atrofusca)、黄芪(Astragalus sp.)的光合作用受到抑制,但棘豆(Oxytropis ochrocephala)、异叶米口袋(Gueldenstaedtia multiflora)、鹅绒委陵菜(Potentilla anserina)、柔软紫菀(Aster flaccidus)、羌活(Notoperygium forbesii)的净光合速率和表观量子效率增加,这与它们的形态特征,气孔因素以及水分利用效率有关.(2)长期增强UV-B辐射使高寒矮嵩草草甸大多数植物的类胡萝卜素含量增加,叶绿素a/叶绿素b比值和类胡萝卜素/叶绿素比值升高,这更有利于植物吸收更多的紫外辐射,减少UV-B辐射增加对高寒矮嵩草草甸植物的伤害,起到了光合保护的作用,有利于植物光合作用的进行,也是高寒矮嵩草草甸植物适应环境的一种策略.研究表明,长期增强UV-B辐射不会减少高寒矮嵩草草甸生态系统的初级生产力.     

UV-B辐射增强对马铃薯叶片结构及光合参数的影响

叶片作为植物进行光合作用的主要器官,在长期进化过程中形成了对不同光照环境条件的形态可塑性和相应的适应机制,以保证植物能在变化的、非适宜环境下的生存与繁衍。随着大气臭氧层衰减引起地表UV-B辐射增强,其对植物叶片结构和光合作用的影响显著,但这种气候变化趋势对马铃薯叶片形态结构、光合作用的影响尚不明确。设置增强UV-B辐射2.5 kJm~(-2)d~(-1)(T1)、5.0 kJm~(-2)d~(-1)(T2)、自然光(CK)3个处理,以6个马铃薯品种(系)为材料,研究增强辐射对不同基因型马铃薯叶片结构和光合参数的影响。结果表明:增强的UV-B辐射使马铃薯叶片解剖结构不同程度增厚,叶片厚度增加;叶片气孔和非腺毛的密度增加明显,腺毛有增多倾向。扫描电镜显示处理后的近轴面叶片角质层厚度增加,蜡质晶体增多,但表皮细胞变小且失水萎缩,细胞轮廓模糊;气孔、腺毛及非腺毛附属结构受胁迫影响呈萎缩状态。透射电镜显示处理后的叶肉细胞中基粒类囊体肿胀,结构层次紊乱,胁迫引起细胞质壁分离,细胞壁扭曲并有较多的沉淀物;部分品种过氧化物酶体可见清晰的过氧化氢酶晶体。叶片缩小增厚、腺毛增多、角质层和蜡质增厚、胞内积累过氧化氢酶的形态适应和生理响应并未能有效减少UV-B辐射对光合参数和光合效率的影响,合作88、丽薯6号、师大6号的净光合速率、气孔导度等参数均受到抑制,光能利用效率明显降低,属于UV-B辐射敏感型品种;剑川红21-3、21-1和转心乌3个品种(系)的相关光合特性几乎不受影响,显示云南地方品种具有较强的UV-B辐射耐受性,有待于进一步从生理生化和分子水平探究更多的适应机制。     

盐胁迫下水稻叶片光合参数对光强的响应

以耐盐性不同的两个水稻品种秋光和辽盐2号为试材,在设定条件下测定长时间NaCl胁迫下水稻剑叶的净光合速率(P_n)、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）和胞间CO₂浓度（C_i）在不同光照强度（PFD）诱导下的反应差异与水稻抗性的关系.结果表明,在不同浓度NaCl胁迫下,随着PFD的升高,两品种的P_n和G_s均呈上升趋势,与对照相比,耐盐品种辽盐2号的P_n增加了14.87%,而秋光的P_n则下降了17.91%.C_i、L_s及P_n/G_s比值的变化趋势表明,气孔因素和非气孔因素对辽盐2号的光合变化起到了积极作用,而气孔因素则是引起秋光光合变化的主要原因.     

滤减UV-B辐射对烟叶腺毛发育和密度动态变化的影响

以烟草品种"K326"为材料,盆栽种植于自然环境条件下(CK)和覆盖不同厚度透明薄膜,分别滤减25%(T1)、50%(T2)和65%(T3)UV-B辐射的大棚中,在"K326"开花期至工艺成熟后期的4个生育期,通过扫描电镜观察了各处理烟叶腺毛形态和密度动态变化特征,并首次报道了"K326"中存在分枝腺毛。结果表明:上表皮腺毛在开花期、生理成熟期和工艺成熟前期对UV-B辐射敏感,下表皮则在开花期和工艺成熟后期对UV-B辐射敏感;T3处理腺毛密度低且延缓腺毛的发育,T1和T2处理腺毛密度较高,在工艺成熟期出现二次发育现象;各处理烟叶腺毛以长柄腺毛为主,CK、T1、T2下表皮腺毛总密度大于上表皮,而T3上、下表皮差异不大;滤减UV-B辐射有利于烟叶下表皮长柄腺毛发育,而引起腺毛二次发育的腺毛类型依处理和时期而异;适当较高强度的UV-B辐射对烟叶腺毛发育有促进作用,在研究地减弱25%～50%的UV-B辐射强度对烟叶腺毛发育较为合适。     

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.     

Effects of supplemental UV-B radiation on growth and leaf photosynthetic reactions of soybean (Glycine max)

Experiments were conducted under greenhouse conditions to investigate the effects of enhanced UV-B radiation (280 to 320 nm) on height, fresh and dry weights, leaf chlorophyll and carotenoids, CO₂ uptake rates, and Hill activity in soybean ( Glycine max L. cv. Bragg). Plants were exposed for 6 h continuously from midmorning to midafternoon each day to UV-B radiation which was provided by Westinghouse FS-40 sun lamps filtered with 0.127-mm cellulose acetate film (UV-B enhanced) or 0.127-mm Mylar S film (UV-B Mylar control). Three different UV-B enhanced radiation levels were tested: 1.09 (treatment T₁), 1.36 (treatment T₂), and 1.83 (treatment T₃) UV-B sun equivalent units (UV-B_sec) where 1 UV-B_sec= 15.98 mW·m⁻² of solar UV-B obtained by applying EXP -[(α-265)/21]², a weighting function that simulates the DNA absorption spectrum, to the UV-B lamp systems. These UV-B levels correspond to a calculated decrease in stratospheric ozone content of 6%, 21%, and 36% for treatment T₁, T₂, and T₃, respectively.
Daily exposure of soybean plants to UV-B radiation significantly decreased height, fresh and dry weights, leaf chlorophyll and carotenoid contents, and CO₂ uptake rates. Leaf pigment extracted in 80% acetone from UV-B-treated soybean plants showed considerable increase in absorption in the wavelength region of 330 to 400 nm with increased UV-B radiation levels. Chloroplast preparations from leaves of T₂ and T₃ plants showed significant reductions in Hill reaction measurements.     

蒙古栎(Quercus mongolica)光合参数对水分胁迫的响应机理

针对当前植物光合机理模型中植物光合参数没有考虑干旱胁迫影响的不足,以东北地区蒙古栎为研究对象,基于蒙古栎对不同水分响应的植物生理生态模拟试验,探讨了蒙古栎光合参数对水分胁迫的定量响应.结果表明,水分胁迫严重影响蒙古栎叶片的光合参数.其最大净光合速率(Pmax)与土壤含水量呈抛物线关系(P<0.01),且在土壤体积含水量35.45%(相当于土壤质量含水量23.63%)接近田间持水量(27.4%)时达到最大值.蒙古栎幼苗叶片的最大羧化速率(Vcmax)、最大电子传递速率(Jmax)和磷酸丙糖利用率(TPU)均与土壤水分呈抛物线关系(P<0.01),即Vcmax、Jmax 、TPU对土壤水分具有相同的响应趋势,但各光合参数达到最大时的土壤水分阈值却不相同.同时,基于蒙古栎光合作用参数对水分变化响应的定量分析,建立了水热因子协同影响的植物光合参数模型,为最终建立适用于所有植物的水热因子协同影响的光合参数模型提供了依据与技术示范.     

Effects of UV-B radiation on photosynthetic reactions in Rhizophora apiculata

Influences of UV-B radiation on Rhizophora apiculata were studied in terms of chlorophylls, their presence in protein complexes of the chloroplast, PS I and PS II photochemical activities, in vitro absorption spectrum of the chloroplast, in vivo leaf fluorescence and UV absorbing compounds. The seedlings were exposed to the various levels of UV-B radiations, equivalent to 0 (control), 10, 20, 30 and 40% stratospheric ozone depletion of the study area. The low doses of UV-B (10 and 20%) increased the reaction centre chlorophyll (10 and 8%) and activities of PS-I (98 and 39%) and PS-II (77 and 38%) respectively; whereas, 30 and 40% UV-B treatments decreased the reaction centre chlorophylls by 11 and 33% and PS II activity by 0 and 20%; while PS I activity did not show any inhibitory effect. Chloroplasts isolated from control and 10% UV-B treated plants exhibited the same level of absorption at 676 nm. In vivo leaf fluorescence was found to be diminished with UV-B radiation and at the 10% UV-B, variable fluorescence was promoted significantly by 10%. The content of UV-absorbing compounds was progressively enhanced with doses of UV-B radiation along with higher absorption at 276 and 330 nm.     

Inhibition of photosynthetic activity by UV-B radiation in radish seedlings

Inhibition of primary photosynthetic reactions by UV-B radiation (280 nm-320 nm) was demonstrated in radish leaves ( Raphanus sativus cv. Saxa Treib). Detached radish cotyledons from 10-day-old seedlings were irradiated with continuous white light and increasing UV-B irradiances using cut-off filters with increasing transmission for shorter wavelengths (WG 360, WG 345, WG 320, WG 305, WG 295, WG 280). Photosynthetic activity measured in terms of chlorophyll fluorescence induction (Kautsky effect) after 2, 4, 6, 8 and 24 h irradiation decreased in a wavelength dependent way with increasing UV-B irradiance and irradiation time.
Radish seedlings grown for 10 days from the time of germination under the same UV-B irradiation conditions exhibited similar reductions of the variable fluorescence as detached cotyledons irradiated for short time periods. They additionally had lower initial fluorescence at high UV-B radiation levels, although the chlorophyll content per leaf area increased. In contrast to short term experiments, the plastoquinone and flavonoid content increased with increasing UV-B irradiance when based on leaf area.     

The influence of UV-B radiation on the physicochemical nature of tobacco (Nicotiana tabacum L.) leaf surfaces

Relationships between leaf wettability and surface physicochemicalcharacteristics were examined in two genotypes of tobacco (Nicotianatabacum L. cv. Samsun) grown under controlled conditions atthree different levels of biologically effective ultraviolet-B(UV-B_BE; 280–320 nm) radiation; 0 (control), 4.54 and5.66 kJ m^–2d^–1. Leaf wettability, assessed by measuringleaf-water droplet contact angles, was positively correlatedwith epicuticular wax chemical composition and trichome density,but not the amount of wax on the surface of leaves. Tobaccowax comprised a mixture of C₁₉–C₃₃ n-alkanes (59%) withhomologues containing an odd number of carbon atoms predominating,C₂₈–C₃₂ br-alkanes (38%), and a small quantity (3%) offree C_l6–C₁₈ fatty acids. Significant effects of UV-Bradiation upon wax production and chemical composition wererestricted to the adaxial surface of leaves. Enhanced UV-B radiationreduced the quantity of epicuticular wax in the more sensitivegenotype [GR32-3], assessed from effects on dry matter accumulation,partitioning and changes in leaf morphology, and resulted inmarked changes in wax composition and homologue distributionsin both genotypes. UV-B-induced increases in branching, andshifts toward the synthesis of shorter-chain homologues providedevidence for a fundamental effect of UV-B radiation on wax biosynthesis,with the observed effects consistent with a highly specificand direct effect of UV-B radiation on microsomal-based elongasesin the epidermis. UV-B radiation also reduced the density oftrichomes on the adaxial leaf surface, whilst increasing thenumber of trichomes on the abaxial leaf surface. Changes inwax composition and trichome density induced by UV-B radiationwere associated with increases in leaf surface wettability whichwere particularly pronounced on the adaxial surface. The subtle,though possibly far-reaching, physiological consequences ofsuch UV-B-induced changes in surface wettability are discussedin the light of other recent findings. Key words: Epicuticular wax chemistry, wax quantity, leaf wettability, trichome density, ultraviolet-B radiation