植物响应UV-B辐射的研究进展

地表UV-B辐射的增强对植物的生长生理产生了多方面影响。随着研究的不断深入, 人们认识到UV-B辐射不仅是一种胁迫因子, 而且是一个重要的信号调节分子。该文论述了近年来植物响应UV-B辐射研究的一系列成果, 包括UV-B辐射对植物形态建成、生理代谢、UV-B光受体UVR8蛋白、细胞程序性死亡、细胞骨架和细胞周期的影响, 及其它因素与UV-B复合处理对植物的作用; 并对植物响应UV-B辐射研究进行了望。     

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.     

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。     

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.     

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UV-B辐射的响应与调控机制

UV-B(ultraviolet-B)辐射会在多个方面对植物产生影响,随着研究的不断深入,人们发现UV-B除了作为一个胁迫因子外,还会作为信号调节因子来调节植物的生长发育.本文把UV-B辐射对植物形态建成和生理代谢的影响、植物响应UV-B辐射的信号通路以及UV-B与其他因子复合作用对植物的影响等进行了论述,并对植物响应UV-B辐射的研究做了展望.     

UV-B辐射增强对陆地生态系统碳循环的影响

作为全球变化的重要现象之一,紫外射线B(UV-B,波长280～320 nm)辐射增强对陆地生态系统碳循环具有重要影响.UV-B辐射增强主要通过改变植物的光合作用、凋落物分解以及土壤呼吸来影响陆地生态系统碳的输入和转化输出.其他气候因子(大气CO2浓度、温度和水分)可能会促进或减缓UV-B辐射对陆地生态系统碳循环的作用.本文介绍了UV-B辐射增强的背景,综述了国内外近年来UV-B辐射增强及与其他气候因子交互作用对陆地生态系统碳循环的影响,总结了目前研究存在的不足,讨论了未来的研究重点和方向.     

植物酶系统对UV-B辐射的响应机制

紫外辐射作为一种自然界存在的环境因子,影响着植物的生长发育。在植物从太阳辐射中获得光照和热量的同时,不可避免地要受到UV-B辐射的胁迫。植物在长期对环境的适应中,在体内形成了防御系统,以保护自身的安全,酶系统是其中之一。植物酶系统在实施防护的同时也受到了UV-B辐射的影响,信号分子对调节酶响应UV-B胁迫起了关键作用。本文重点论述了UV-B辐射增强下,植物酶系统的变化、植物酶系统的响应机制以及酶系统与信号物质的关系,并对该领域未来的研究方向提出了展望。     

UV-B辐射增强和氮沉降对入侵植物乌桕生长的影响

外来植物入侵是全球性问题,严重威胁入侵地生态系统功能和稳定性。入侵植物与其在原产地生长特征的不同,使其在抵抗胁迫生境和利用资源方面具有较强的竞争能力,从而具有较高的入侵潜力。UV-B辐射增强和氮沉降加剧作为两种全球变化因子,可能与土壤微生物共同作用于植物入侵的整个过程。了解UV-B辐射增强和氮沉降加剧是如何直接或间接影响微生物介导的植物生长,有助于揭示全球变化背景下的植物入侵机理,为有效控制植物入侵并降低其对生态系统功能的危害提供理论依据。该试验采用四因素裂区设计,以入侵美国的中国乌桕(Triadica sebifera)为研究对象,通过模拟UV-B辐射增强和氮沉降加剧,在土壤微生物控制条件下,研究三者对不同种群乌桕生长的影响。结果显示:UV-B辐射增强、氮沉降加剧和土壤微生物可能共同作用于乌桕成功入侵的整个过程。UV-B辐射增强导致乌桕形态学和生物量分配发生变化,大部分的资源分配给叶片以抵抗外界UV-B辐射胁迫。氮沉降使得乌桕将更多资源分配至地上部分,特别是叶片,减少了对地下生物量的分配。原产地土壤微生物对乌桕生长具有显著正效应,同时,氮沉降增强了该效应而UV-B辐射增强对该效应没有影响。氮沉降没有减缓UV-B辐射对乌桕的胁迫作用。入侵地乌桕种群相比于原产地乌桕种群在株高、叶生物量和总生物量方面已经进化出了较为明显的优势,此外,入侵地乌桕种群相比于原产地乌桕种群减弱了在根冠比和根生物量方面对原产地土壤微生物的依赖性,但是增强了在叶面积比方面的依赖性。     

UV-B辐射对植物影响的分子水平研究进展

大气平流层中的臭氧层被破坏,导致到达地球表面太阳的UV-B辐射增强,对植物产生了多方面影响,其中包括对DNA、抗氧化酶系统、光系统Ⅱ（PSⅡ）的作用以及植物体内类黄酮等保护物质的生物合成等。UV-B辐射也是环境中重要的非生物因子,植物在长期的进化演替过程中,形成了对它的适应机制,可能被作为一种环境信号调节植物体内一系列的基因表达过程。本文论述了近些年来在分子水平上UV-B辐射对植物DNA损伤的修复、抗氧化酶和光系统Ⅱ的基因表达影响,以及有关UV-B信号传导,并对UV-B辐射的植物分子生物学研究作了展望。     

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.     

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.     

种子植物对中波紫外辐射胁迫的响应研究进展

臭氧层的破坏导致到达地表的中波紫外辐射(UV-B)增加。增强的UV-B对植物产生不同程度的胁迫作用。综合论述了近些年来有关种子植物对UV-B胁迫响应的研究进展。对UV-B敏感的种子植物经UV-B处理,外部形态表现为植物变矮、叶面积减小、茎缩短等;内部结构表现为叶绿体结构失去完整性、叶肉面积减小等。种子植物受UV-B影响的主要部位包括光合器官、遗传物质、蛋白质等。为了减轻UV-B的伤害,种子植物形成了一系列的保护机制,包括表皮结构对UV-B的散射、反射,叶片厚度的增加、UV-B吸收物质的积累、受损DNA的修复、自由基的去除。此外,UV-B与干旱、增强C02具有互作效应。增强的UV-B对木本植物、生态系统等方面的影响研究应加以重视。     

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     

植物对UV-B辐射增强应答的分子机制及信号级联研究进展

地表的UV-B辐射量伴随着大气平流层臭氧层的变薄而不断增强,给地球生态系统带来严重影响.UV-B主要通过抑制植物光合作用、伤害生物膜及DNA等生物大分子来影响其生长发育,最终导致生物量及产量降低,甚至致死.植物在进化过程中形成了自我防护及防御机制,如DNA损伤的自我修复,活性氧自由基的酶促及非酶促清除机制,以及紫外吸收物质的诱导合成等;同时,在植物中也有许多物质及不同途径来感受和应答UV-B胁迫.本文从UV-B辐射增强对植物造成损伤的主要途径、植物对UV-B辐射增强的应答机制及信号级联过程等方面的研究进展进行综述.     

克隆整合提高异质性UV-B辐射下活血丹抗氧化酶活力

增强UV-B辐射会对植物生长和生理生化过程产生有害效应。克隆植物中,相连的克隆分株对经常共享资源和激素,然而鲜有关于异质性UV-B辐射下抗氧化酶活力变化的报道。本研究模拟同质(克隆分株片段均处于自然背景辐射)和异质(克隆分株一端处于自然背景辐射,另一端处于补加的UV-B辐射)UV-B辐射,以克隆植物活血丹为材料,进行连接和隔断处理,研究异质性UV-B辐射下,克隆整合对活血丹抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD),过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT))活力的影响。结果表明:与处于同质UV-B辐射环境相比,异质UV-B辐射下连接处理中的活血丹UV-B辐射端抗氧化酶活力显著增加,说明克隆植物生理整合存在,且克隆整合提高了活血丹抗氧化酶活力。表明异质UV-B辐射环境中,UV-B辐射胁迫端克隆分株通过生理整合从非胁迫端获益,最大化地利用资源。     

UV-B辐射方向对白三叶克隆整合的影响

增强UV-B辐射会对植物生长和生理生化过程产生有害效应。克隆植物中,相连的克隆分株对经常共享资源和激素,然而鲜有关于异质性UV-B辐射下UV-B辐射方向对克隆整合的影响及克隆植物形态结构变化的报道。模拟同质(克隆分株片段均处于自然背景辐射)和异质(克隆分株一端处于自然背景辐射,另一端处于补加的UV-B辐射)UV-B辐射,以克隆植物白三叶为材料,进行连接和隔断处理,研究UV-B辐射方向对克隆整合强度变化、叶片形态结构特化及生理可塑性的影响。结果表明:异质性UV-B辐射下,15N同位素标记端保留的15N百分比高于同质UV-B辐射处理,转移到无标记相连端的15N含量则降低,紫外辐射处理和同位素标记是否处于同一分株端对结果无显著性影响,说明克隆植物白三叶生理整合存在但整合强度降低,辐射方向与克隆整合强度无关;隔断处理组气孔长度增加,栅栏组织增厚,但连接处理组却无此变化,表明生理整合在白三叶叶片形态结构特化中发挥作用。UV-B辐射下,最小荧光、电子传递速率及光化学淬灭系数降低但非光化学淬灭系数升高,而生理整合却使结果相反;叶绿素和紫外吸收物可在异质性UV-B辐射相连的两端运输分享。以上均表明异质UV-B辐射环境中,UV-B辐射胁迫端克隆分株通过生理整合从非胁迫端获益,并以此提高胁迫环境中克隆植物对资源的利用效率。     

云南报春花SOD、POD酶量月际性变化与UV-B辐射关系的研究

利用低纬高原地区获得部分不同地区紫外辐射观测资料,研究不同地区紫外辐射月际性差异引起云南报春花SOD、POD酶量的差异变化,探讨在自然环境条件下,UV-B辐射对植物体内SOD、POD的影响。结果表明: (1)在低纬高原地区UV-B辐射强度变化具有特殊性和复杂性;(2)当报春花处于幼苗生长期(2月)时,UV-B辐射强度小,SOD、POD活性表现较弱;进入生长旺盛期和开花期(3月、4月),UV-B辐射增强,此时SOD、POD活性也随之增强;进入衰老期(5月),而UV-B继续增强,植物SOD、POD酶活性下降。     

UV-B辐射对小麦叶片蛋白的影响

为研究增强的UV-B辐射对植物的影响,选取了生长于中国北方的经济作物冬小麦为研究对象,采用双向电泳的方法,分析了经UV-B辐射后小麦叶片蛋白的变化。结果显示,经UV-B辐射后,第4天、第8天的小麦叶片蛋白变化明显,双向电泳图谱显示发现15个蛋白差异点;通过质谱鉴定了3个蛋白差异点,分别为铜/锌过氧化物歧化酶、钙调素、Rubiso大亚基结合蛋白α亚基。结果表明增强的UV-B辐射可以通过调节小麦叶片基因编码蛋白而调节植物生长。     

UV-B辐射胁迫下不同起源时期的3种木本植物幼苗的生长及光合特性

平流层臭氧的减薄导致到达地表UV-B辐射增强是全球所面临的环境问题之一。UV-B辐射胁迫对植物的生物学效应研究成为继全球大气二氧化碳浓度升高对植物影响研究之后的又一热点领域。设置了UV-B滤光减弱组、UV-B辐射增强组和自然光对照组3组大田实验,选择不同起源时期的乐东拟单性木兰(Parakmeria lotungensi)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)、山核桃(Carya cathayensis)幼苗为实验材料,测定每组中3种植物的生长量与光合特征参数,通过对比组间和种间差异,研究不同起源时期的3种木本植物对UV-B辐射胁迫的响应模式,分析3种植物对于UV-B辐射胁迫的适应性与自身起源和进化时间的关系,为"起源时间越早的木本植物生长发育和光合生理能否更好地适应UV-B辐射胁迫"这一科学命题的探讨提供一定实验参考。得到如下结果:(1)相对于自然光照条件,增强UV-B辐射胁迫对3种木本植物的地径和株高都有抑制作用;对乐东拟单性木兰、青冈的Pn和Amax有一定的抑制作用,对山核桃Pn和Amax则具有一定的促进作用。减弱UV-B辐射胁迫对3种木本植物的地径起到抑制作用,对乐东拟单性木兰、青冈幼苗的株高生长有促进作用,但对山核桃的株高却具有抑制作用;对乐东拟单性木兰以及山核桃的Pn和Amax有一定的抑制作用,而对青冈Pn和Amax则有促进作用。(2)对比种间差异,发现3种不同的UV-B光照条件下青冈的地径生长量都最大,乐东拟单性木兰次之,山核桃最小;株高生长量种间大小排序不一致;相对于自然光照条件,增强UV-B辐射强度下山核桃Pn、Amax的比值都最大,青冈次之,乐东拟单性木兰最小;减弱UV-B辐射强度下青冈的Pn、Amax的比值都最大,乐东拟单性木兰次之,山核桃最小;表明不同起源时间对植物抗UV-B辐射胁迫能力有一定的影响,但不是决定性因素。UV-B辐射增强和过滤减弱胁迫对3个树种幼苗的生长发育、光合作用、叶绿素均有影响,但不同起源时期3种木本植物幼苗光合特征参数的响应模式不一,其机制尚待进一步开展实验进行求证。本研究结果可丰富和补充UV-B辐射胁迫对木本植物的影响研究,为从进化角度筛选UV-B胁迫抗性较强的植物提供了一定的依据。