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。     

Effects of enhanced UV-B radiation and nitrogen deposition on the growth of invasive plant Triadica sebifera

Aims Exotic plant invasions are important components of global change, threatening both the stability and function of invaded ecosystems. Shifts in competitive ability of invasive plants versus their native congeners have been documented. Enhanced UV-B radiation and nitrogen (N) deposition might interact with soil biota communities impacting the invasion process of exotic plant species. To understand the potential effects by UV-B and N with soil biota on plant growth would enhance our understanding of the mechanisms in plant invasions in the context of global change.
Methods We conducted a full-factorial pot experiment in the native range (China) of Triadica sebifera invading US to investigate how UV-B radiation, N and soil biota together determined their seedling growth.
Important findings The results showed that UV-B radiation, N and soil sterilization together impacted the growth of T. sebifera seedlings. UV-B radiation induced changes in biomass allocation with larger leaf biomass observed in response to UV-B radiation. In addition, N increased aboveground biomass and decreased root biomass simultaneously. Soil biota imposed positive effects on growth of T. sebifera, and the addition of N amplified these positive effects. The negative effects by UV-B radiation on growth of T. sebifera showed no response to N addition. Plant height, leaf biomass and total biomass of the invasive T. sebifera populations out- performed those of the native ones. In addition, invasive T. sebifera populations weakened the dependence of root/shoot ratio and root biomass on local soil microorganisms than native populations, but enhanced that of leaf area ratio.     

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。     

Effect of enhanced UV-B radiation on growth and photosynthetic physiology of Iris tectorum maxim

Photosynthesis Research - Iris tectorum Maxim. is an important plant that plays a very crucial role in the ecological welfare of wetlands. In this study, the effects of different intensities of...     

增强的紫外线-B辐射对几种作物和品种生长的影响

在温室条件下,以每日2．2kJ／m^2(CK)、8．82kJ／m^2(T1)和12．6kJ／m^2(T2)紫外线-B辐射(UV-B,280～320nm)剂量研究了5个黄瓜(Cucumis satious L.)品种,7个番茄(Lycopsicon esculentum Mill)品种及大豆[Glycine max(L.)Metr．]、菜豆(Phaseolus vulgaris L.)和黄河密瓜(Cucumis melo L.)的生长反应。辐射处理25d后,测定了株高(PH)、叶重(LDW)及总生物量(TDW)、叶面积(LA)、特定叶重(SLW)、上胚轴长度(EL)和番茄品种的子叶节周长(GCN)。结果表明,种间和种内差异显著。但是大多数品种及种的反应指数为负值,并呈现强度负相关效应,说明UV—B辐射抑制了它们的生长发育,但大豆的反应指数在低剂量的处理下为正值反而促进其生长。UV—B胁迫下,大多数种类的上胚轴延伸明显受阻,特定叶重增加,叶面积和生物量减少,番茄的子叶节膨大。作物对UVB辐射的种内和种间反应是作物遗传特性上的差异和对环境的适应能力不同所致。     

增强紫外—B对反枝苋形态、生理及异速生长的影响

在田间条件下,模拟西安地区21.6%的臭氧层减薄,研究增强紫外-B辐射 280～320nm,3.18kJ·m-2·d-1 对双子叶阔叶杂草反枝苋 Amaranthusretroflexus 生理、形态及异速生长的影响.结果表明: 1 与对照相比,处理组的叶绿素、类胡萝卜素含量降低,但叶片紫外吸收物质的含量增加; 2 处理组的株高、叶数及单株重有明显降低; 3 株高与单株重的线性关系有较大的偏离,表现在同等株高下处理组的生物量低于对照.这些表明在补充的紫外-B条件下,反枝苋的形态有较大的可塑性,并进一步会影响该植物在群落中的竞争能力.     

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辐射增强对芦苇光合生理及叶绿体超微结构的影响

在UV-B辐照增强条件下,研究不同辐照梯度对芦苇光合特性、光合色素含量及叶绿体超微结构的影响. 结果表明: 与自然光照相比,UV-B辐照增强显著降低芦苇叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率,且随辐照强度增大,降低程度加剧,胞间CO₂浓度升高,光合效率显著降低;与自然光照相比,UV-B辐照增强显著降低芦苇叶片光合色素含量(包括叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素),且随辐照强度增大,降低程度加剧;UV-B辐射增强条件下,叶绿体超微结构遭到破坏,表现为叶绿体结构变形,类囊体片层排列稀疏紊乱、膨胀甚至模糊不清,并且UV-B辐射强度越大,损伤越大,高强度UV-B辐射对叶绿体超微结构的影响大于低强度辐射.     

UV－B辐射增强对长白山五种藓类植物生长的影响

对生长在中国长白山的5种藓类植物——垂枝藓、拟垂枝藓、塔藓、星塔藓和高山金发藓分别以辐射强度为0.2(自然光照,对照)、3.0(紫外线中等辐射强度)和6.0kJ.m-2.d-1(高剂量辐射强度)的UV-B照射40d后,测定其株高、生物量及叶绿素含量.结果表明:中等和高强度的UV-B辐射使拟垂枝藓和塔藓的株高、生物量和叶绿素含量分别下降了32.3%、62.4%、81.3%和21.4%、59.4%、62.8%,其相对生长速率均为负值;高剂量UV-B辐射处理下垂枝藓的生物量稍有上升,而高山金发藓地下部分的生物量增加1倍,但叶绿素含量变化不明显.高山金发藓和垂枝藓抵抗UV-B辐射的能力较强,拟垂枝藓和塔藓对UV-B辐射较敏感.     

Combined effects of enhanced UV-B radiation and additional nutrients on growth of two Mediterranean plant species

Seedlings of two Mediterranean plants, the slow-growing, evergreen sclerophyll Ceratonia siliqua L. and the fast growing drought semi-deciduous Phlomis fruticosa L., were grown for one year in the field at ambient or ambient plus supplemental UV-B radiation (equivalent to a 15% ozone depletion) and two levels of applied fertilizers (NPK). The effects on growth, morphological, anatomical and physiological parameters were measured at final plant harvest. Additional nutrients increased leaf nitrogen, improved growth and reduced the root/shoot ratio in both plants, yet these effects were more pronounced in the fast growing P. fruticosa. A nutrient-induced increase in chlorophyll content was also observed in this plant. The growth responses to UV-B radiation were different for the two species. Growth in C. siliqua was not affected by UV-B radiation at both nutrient levels and the same was true for P. fruticosa at low nutrients. However, at the high nutrient level, supplemental UV-B radiation improved growth in P. fruticosa, indicating a strong interaction between the treatments. Photosystem II (PSII) photochemical efficiency, methanol-extractable UV-B absorbing capacity, total phenolics and tannins were not affected by either treatment in both plants. It is concluded that nutrient levels can strongly modify the UV-B radiation effects on growth of P. fruticosa. We presume that this may be correlated to the fast growing habit of this species.     

紫外线B辐射对几种植物种间竞争的影响

对大田条件下增强的紫外线B(UV-B 280～315nm,约相当于15％臭氧层衰减)对小麦和野燕麦等4个种对的竞争性平衡的影响进行了研究．结果表明,对照和UV-B处理时小麦和野燕麦的密度制约死亡规律没有显著差异,相对较大的竞争压力加强了UV-B对这两个物种生物量降低的效应．UV-B辐射处理后,按单株生物量和地上部生物量。UV-B增强了小麦对野燕麦的竞争优势,但是以单株籽粒数及籽粒重为依据的k1-2值在紫外辐射处理后却下降．竞争性平衡的改变伴随着两者总生物量的显著下降,特别是在较高的密度条件下．紫外辐射对其它3个种对的竞争性平衡有着不同程度与方向上的影响．一般情况下UV-B使竞争性平衡向有利于单子叶植物的方向发展．这一结果暗示,竞争胁迫,特别是种间竞争对正确评估UV-B辐射增强对农田生态系统的影响是至关重要的．     

UV—B辐射增强对植物光合作用的影响及植物的相关适应性研究

综述了UV－B辐射增强对植物光合作用的影响,植物对光破坏的响应与适应性方面的国内外研究进展,许多研究表明UV－B辐射增强对植物具有破坏作用能引起植物光抑制,光氧化和光损伤,植物依靠自身修复系统而对其破坏又具有一定的适应性。     

短期UV-B辐射对青藏高原美丽风毛菊PS Ⅱ光化学效率的影响

通过短期增补UV-B辐射模拟试验,研究了青藏高原典型天气(晴天、多云、阴天)下高山植物美丽风毛菊叶片的叶绿素荧光参数变化.结果表明:随天气由晴变阴,美丽风毛菊叶片暗适应3 min的PSⅡ最大光化学量子效率(Fv/Fm)显著升高,实际PSⅡ光化学效率(ФPSⅡ)和光化学猝灭系数(qp)也升高,而非光化学猝灭系数(NPQ)则降低,可见光辐射(PAR)是影响PSⅡ光能转化效率的主要因素.增补UV-B辐射后,3种典型天气下,美丽风毛菊叶片的Fv/Fm和NPQ略有降低,ФPSⅡ和qp略微增加,但对光合气体交换过程没有产生负影响.叶片净光合速率Pn和ФPSⅡ的增高趋势与增补UV-B辐射下相对较多的UV-A成分有关,同时也得益于叶片厚度的增加.UV-B辐射对叶片光合机构具有潜在负影响.     

UV-B辐射增强对海洋大型藻与微型藻种群生长关系的影响

选用孔石莼和青岛大扁藻为海洋大型藻和微型藻的代表,通过室内添加模拟试验研究了UV-B辐射增强对孔石莼(重量固定)与青岛大扁藻(密度不同)种群生长关系的影响。结果表明:(1)在单养情况下,4个UV-B辐射剂量都对孔石莼的生长产生抑制作用;对青岛大扁藻生长的影响却不同,低剂量(U-1)的UV-B辐射对青岛大扁藻的生长有促进作用,而高剂量的UV-B辐射则有显著的抑制作用;且因初始接种密度不同而各异。(2)在共养情况下,微藻对孔石莼的生长表现出一定的抑制作用,随着微藻初始接种密度的增加,其抑制作用亦增加;反之,在共培养的初始阶段(6 d内)孔石莼对微藻的生长也有抑制作用,但后期阶段(9 d后)表现出促进作用。(3)在共培养的同时附加UV-B辐射处理,随着初始接种密度的增加,青岛大扁藻对孔石莼生长的抑制作用更加明显;同时,与共养相比较,孔石莼对微藻生长的抑制作用亦趋于明显。     

重金属镉（Cd）和增强UV—B辐射复合对大豆生长和生理代谢的影响

研究了大豆的生长、生物量、抗氧化酶活性和吲哚乙酸（IAA）氧化酶活性在Cd^2 、UV－B辐射和二者复合胁迫（Cd UV-B)下的变化。结果表明,Cd^2 和UV－B辐射都抑制大豆生长,并显著抑制根的伸长,二者复合后加强了对根伸长的抑制。UV－B辐射显著增强了POD、SOD活性,Cd^2 对POD活性影响不明显,但却拮抗UV－B对POD活性的诱导,SOD活性在各种胁迫下显著增强。虽然Cd%2 对叶片类黄酮含量影响不明显,但对UV－B诱导的类黄酮合成有一定影响。IAA氧化酶活性在复合作用下下降,可能是复合胁迫影响大豆生长的重要因素之一。     

不同灌水量下限对高羊茅绿期及抗寒性生理指标的影响

采用盆栽试验的方法,研究了秋末冬初不同灌水量下限\[分别占田间持水量(FC)的80%、70%、60%、50%\]对高羊茅绿期及抗寒性生理指标的影响.结果表明：在冬季低温条件下,80%和70%FC灌水处理使高羊茅叶片相对含水量、保护酶(SOD、POD和CAT)活性、叶绿素、可溶性糖和游离脯氨酸含量维持在较高水平,丙二醛含量和电解质外渗率降低,高羊茅的抗寒性增强.80%FC灌水处理分别较70%、60%和50%FC处理的草坪草绿期延长4、22和28 d,到达枯黄休眠的时间最晚,完成返青的时间最早.综合考虑节水和提高水分利用效率等多种因素,70%FC灌水处理为高羊茅秋末冬初季节最佳的灌水下限.     

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.     

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。     

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.