关于"增强UV-B辐射和SO2作用下植物光合响应及其相对抗性"中几个问题的讨论

植声 :有研究表明 ,Fv/Fm的下降在一定程度上不会影响光合速率的下降 ,与本研究的结果相左 ,如何解释 ?孔振令等 :关于Fv/Fm下降。一般意义上讲Fv/Fm下降都会引起光合速率的下降。正如文章所提出它是一个稳定值除非受到胁迫。它表征PSII中心光能转化的效率 ,当它下降时即发生了荧光的　灭 ,表明吸收的光能分配到光合电子传递途径上的量减少 ,而分配到热耗散途径的量增加。Fv/Fm恢复的快慢决定了光合能力能够维持在一个什么样的水平上。因为P(光化反应 ) +D(热耗散 ) +F(荧光 )=1 (或 0 .8) ,其中任何一个成分的变化都会影响其他成分的…     

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     

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辐射对小麦叶片内源ABA和游离脯氨酸的影响

研究温室种植的小麦在０（ＣＫ）、８．８２ＫＪ／ｍ＾２（Ｔ１）和１２．６ＫＪ／ｍ＾２（Ｔ２）３种剂量的ＵＶ－Ｂ辐射下其内源ＡＢＡ和游离脯氨酸含量的变化。ＵＶ－Ｂ辐射导致叶绿体膜脂脂肪酸配比改变和ＩＵＦＡ降低,叶片ＭＤＡ含量升高及ＡＢＡ和游离脯脯氨酸积累。分析表明,ＵＶ－Ｂ辐射对膜系统的损坏也许是内源ＡＢＡ和游离脯氨酸含量增加的原因之一,而后者也是植物抵抗ＵＶ－Ｂ胁迫所做出的适应性反应。     

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。     

UV-B辐射对植物花粉萌发率和花粉管生长的累积效应

研究了19种植物花粉在不同UV－B辐射强度和辐照时间下其萌发率和花粉管伸长的变化,结果表明,UV－B辐射增加显著抑制大多数植物花粉的萌发率和花粉管生长;与对照相比,较高强度的UV－B对花粉的抑制作用大于较低强度;几个种的花粉萌发率及花粉管生长对UV－B增强不敏感,甚至被UV－B辐射所促进;辐射时间越长,对花粉抑制作用愈大,说明具有辐射累积效应,由此可知,植物花粉的萌发过程对UV－B的敏感性变化在自然条件下将会产生严重的生态学后果。     

UV-B辐射增强对水稻生长发育及其产量形成的影响

在盆载条件下,研究UV-B辐射（280-320nm）增强对3个不同类型水稻品种（组合）的生长发育及其产量构成的影响。结果表明,UV-B辐射增强明显抑制水稻生长,使株高变矮、分蘖数减少、叶面积和干物质量下降,但其抑制程度依品种、水稻所处的生长阶段的不同而不同;株高在苗期下降幅度最大,为9.4%-12.2%,干物质量在分蘖期下降幅度最大,地下部和地上部干物质量分别下降45.3%-59.8%、54.9%-59.0%,增强的UV-B辐射使水稻主茎不同叶位的出叶时间延迟,生育期延长,汕优63、南川、IR65600-85的抽穗时间分别比对照延迟2d、3d和7d,成熟期分别推迟3d、4d和9d,UV-B辐射增强明显降低水稻叶片的叶绿素和类胡萝卜素含量,叶片叶绿素a荧光诱导动力学参数Fv、Fv/Fm、Fv/Fo下降,与对照相比,汕优6.3、南川、IR65600-85叶片的净光合速率分别下降了11.9%、12.8%、29.7%,UV-B辐射增强使水稻每株有效穗、每穗总粒数、结实率、千粒重下降,最终导致水稻籽粒产量下降25.2%-31.1%。     

UV-B辐射增强对水稻多胺代谢及内源激素含量的影响

研究表明,在处理前期（7－14d),增强的UV－B辐射能使供试水稻汕成63（Sy63）的精氨酸脱羧酶（ADC）、鸟氨酸脱羧酶（ODC）和s－腺苷蛋氨酸脱羧酶（SAMDC）活性分别平均增加165．74％、104．60％和89．60％,南川（NC）的这3种酶活性分别增加59．91％、41．30％和23．68％,IR65600－85只表现出ADC和ODC活性分别平均提高115．93％、14．45％,SAMDC活性却下降33．01％,在处理后期（21－28d）,Sy63的ADC－ODC活性分别对照平均增加89．72％、3．71％,NC则分别增加73．95％、27．38％,IR656000－85表现为ADC活性增加94．41％,ODC活性却下降13．57％,就SAMDC而言,处理后期（21－28d）,三者分别下降40．06％、19．20％和38．21％,多胺氧化酶（PAO）活性变化趋势恰好相反,从而引起多胺（PA）含量特别是腐胺（Put）含量明显上升,此外,UV－B辐射增强能使IAA和GA11／3含量在整个处理期间（7－28d）供试水稻品种（组合）Sy63分别平均下降58．92％和45．48％,NC分别减少43．31％和56．20％,IR65600－85则分别降低38．69％和47．33％,所有供试水稻品种（组合）的ZRs含量表现为处理前期（7－14d）有所降低,处理后期（21－28d）则明显提高,就ABA含量而言,整个处理时间（7－28d）,3个品种（组合）均比对照显著或后期（21－28d）则明显提高,就ABA含量而言,整个处理期间（7－28 d）,3个品种（组合）均比对照显著或极显著增加,三者分别提高了14．4%、99．6％和56．7％,从而显著降低IAA／ABA、GA1／3／ABA和ZRs/ABA的比值,影响水稻生长发育。     

增强UV-B辐射对小麦体细胞分裂的影响

采用增强紫外线B(UV B)辐射处理 ,对冬小麦细胞染色体畸变及分裂的影响进行了研究。结果表明 :10 0 8kJ·m-2 ·d-1增强的UV B能抑制小麦细胞的有丝分裂频率 ,产生落后染色体、染色体桥、游离染色体、核变形等畸变。其中落后染色体和游离染色体较普遍 ,分别占总畸变率的 32 8%和 2 6 6 %。并在UV B诱导的小麦根尖细胞中发现染色体在有丝分裂的后期到末期分成 3束、4束和 6束等异常分裂现象 ,将之称为体细胞染色体的“多束分裂”(Multi bundledivision)或“分束分裂”(Partition bundledivision)。它们大体分布在两极 ,但两极上染色体“束”数有可能不同 ,同一“束”上染色体的数量也不完全相等。“束”之间未见有细胞壁的形成 ,因而导致产生“多束体”。     

UV-B辐射增强对NaCl胁迫下小麦幼苗生理生态的影响

研究了0.4w·m-2的紫外线-B(UV-B)辐射对0.8%NaCl胁迫下冬小麦"小偃926"(TriticumaestivumL.xiaoyan-926)幼苗的生长、光合作用、水分状况、黄酮含量和膜脂过氧化等几方面的影响。结果表明,UV-B辐射和NaCl胁迫单独或复合处理下小麦幼苗的株高、生物量、含水量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和光合色素含量均显著降低,膜脂过氧化产物丙二醛含量和叶片相对电导率则升高,但NaCl胁迫条件下增加UV-B辐射(复合处理)与单独NaCl胁迫相比,上述指标多数均无显著差异(除复合处理下类胡萝卜素含量显著降低外)。两胁迫因子单独或复合处理均明显提高了小麦幼苗黄酮含量及三种抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性,且复合处理的促进效应最大。脯氨酸含量在单独UV-B辐射下明显降低,在单独NaCl胁迫和复合处理下显著升高,且复合处理下增幅最大。结果说明UV-B辐射不会明显加剧NaCl胁迫下小麦幼苗的伤害,这可能与NaCl胁迫提高了小麦幼苗黄酮含量、脯氨酸含量和抗氧化酶活性有关。     

增强UV-B辐射和SO2作用下植物光合响应及其相对抗性

 研究了20种野外生长的树种在增强UV-B、NaHSO3的作用下,它们的光合作用响应及其对这两种胁迫的抗性。研究结果表明,这些植物的抗性可分为抗性强、抗性中等和敏感3种类型。UV-B、NaHSO3以及UV-B+NaHSO3 3种处理与这些植物光合作用受抑制程度呈现良好的线性关系,说明这些植物在防御UV-B和NaHSO3伤害的能力方面有一致性,没有种的特异性。结果还表明,在这些植物中NaHSO3增强了UV-B对它们的抑制作用,敏感类型植物尤为明显。      

UV-B辐射强对紫露草花粉母细胞的微核效应

臭氧层减薄引起紫外辐射的增强,紫露草三号用来监测辐射增加的潜在危害。在田间太阳光照下,把带有花序的紫露草枝条再给予8h不同UV-B剂量的照射,及用8μW／cm2的UV-B分别照射2、4、6和8h四种不同处理。处理后镜检花粉母细胞的微核发生情况。结果表明,UV-B照射处理花粉母细胞后其微核率显著增加。紫露草花粉母细胞的微核率可用作监测环境UV-B辐射增强的可靠指标。     

CaCl2对UV-B辐射下菠菜叶片光合特性的影响

以丹麦旺盛菠菜为材料,通过UV-B和CaCl2复合处理,测定光合色素含量、Hill反应活力、叶绿素荧光、MDA含量和抗氧化酶活性等参数,探讨了CaCl2对UV-B辐射下菠菜叶片电子传递链和光合膜酶保护系统的影响。结果表明,UV-B处理下,光合色素含量、chl/car、类囊体膜上PSII潜在活性(Fv/Fo)、光化学淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(qN)、PSII光量子产量(ΦPSⅡ)、原初光能转化效率(Fv/Fm),以及Hill反应活力等降低,chla/chlb和MDA含量升高;喷洒CaCl2可不同程度缓解UV-B的伤害。不同处理下,POD、SOD和CAT活性的变化呈现补偿效应。UV-B强度与菠菜叶片PSII功能受损程度呈正相关,CaCl2则主要通过提高chlb含量、类囊体膜上的光量子产量和POD活性,以缓解伤害。重度UV-B辐射下,CaCl2使chlb含量显著提高可能是导致PSII捕光效率提高的重要因素。     

植物光合作用对大气CO2浓度升高的反应

近年来大气中ＣＯ２浓度急剧增加使人们重新对研究ＣＯ２浓度升高对植物光合作用影响感兴趣。预计在未来的１００ａ中,大气ＣＯ２浓度还将不断增长并达到当今的２倍。ＣＯ２排放量的增加不仅加剧了地球上的温室效应,也将改变全球生态系统中碳的平衡。离浓度ＣＯ２对植物光剑作用的影响表现为短期和长期效应。短时间地供给高浓度ＣＯ２促进阿 光合作用,而长时间生长在高浓度ＣＯ２下抒使某些植物光合能力下降,出现了光合适应现象     

低浓度SO2对云杉幼苗中碳水化合物代谢的影响研究

研究了低浓度SO₂对云杉幼苗的光合作用速率及碳水化合物代谢的生理生化过程的影响,测定了CO₂摄取速率、幼苗蔗糖含量、蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶和转化酶活性及ATP/ADP值.结果表明,低浓度的SO₂(200μg·m^-3)能瞬时刺激幼苗对CO₂的吸收.与对照组相比,幼苗中的蔗糖含量及蔗糖磷酸酶活性明显下降,ATP/ADP处于低水平.因此,在受到SO₂污染形成可见伤害前,幼苗的生理生化过程可能已受到干扰.