增强紫外线B辐射对小麦叶绿体膜组分和膜流动性的影响

研究了温室种植的小麦在 0 k J.m- 2 (对照 )、8.82 k J.m- 2 (处理 1)和 12 .6 k J.m- 2 (处理 2 ) 3种剂量的紫外线 B辐射下叶绿体膜组分和膜流动性的变化。紫外线 B辐射导致了光合色素 (包括叶绿素和类胡萝卜素 )的降解、Hill反应的抑制、膜脂肪酸组分配比的改变和不饱和度指数 (IUFA)的下降、膜流动性的降低以及丙二醛 (MDA)含量的升高。分析表明 ,紫外线 B辐射诱导的膜脂过氧化是叶绿体膜系统受破坏的主要原因。

紫外线B辐射与植物体内酚类次生代谢的关系

概述了植物酚类次生代谢产物对紫外线B(UV B)增强引起的辐射伤害的防御作用 ,酚类次生代谢与其它防护机制的相互关系。

在物种水平上生物对气候和紫外线B辐射预期变化的响应

控制实验表明,不同物种对每个环境因子变化变量产生的响应也存在着差异。植物往往对营养元素的变化反应最为强烈,尤其是氮素的增加。夏季增温实验表明,木本植物对温度的升高表现出了积极的响应,而地衣、苔藓类植物的丰富度却因增温而降低。物种对增温的响应主要受水分有效性和雪覆盖程度控制。在气候保持湿润的情况下,伴随着夏季温度的升高,许多无脊椎动物种群的数量都有所增加。实验表明,CO_2浓度和紫外线B(UV-B)辐射的增加对植物和动物影响较小,但是,一些微生物和真菌却对紫外线B辐射的增加非常敏感,甚至可能会因此产生一些诱导突变而引起流行传染病的爆发。苔原土壤的加温、CO_2浓度的升高以及矿物质营养的改善一般都会增加微生物的活动。在温带气候中,藻类往往比蓝藻细菌更占优势。冬季结冰-解冻过程的增加会导致冻壳的形成,从而会大大降低许多陆生动物的冬季存活率,改变这些动物群体的动态过程。厚的积雪会使驯鹿等植食性动物很难采食到雪下的草类植物,同时也不利于其逃避食肉动物的追捕。而无雪期的提前到来则可能会加速植物的生长。物种对气候变化的响应最初可能出现在亚种这一水平上:一个具有很高遗传/群系多样性的北极植物或动物物种,演化历史已经使其具有一种适应不同环境条件的能力,这将使它们能够很快适应未来的环境变化。本土知识(IK)、航空照片和卫星图像表明一些物种的分布已经发生了变化:北极植被更加趋向灌木化,而且生长也更加旺盛;北极驯鹿的分布范围最近也发生了变化一些原来在树线以南区域活动的害虫和鸟类也在北极被发现。与此相对应,大多数在北极地区进行繁殖鸟类的数量却都在下降。根据一些模型的预测,随着气候的变暖,苔原带鸟类的数量将会大幅度地下降。据物种-气候响应模型预测,由于受到气候变暖的影响,北极地区现有物种在未来的潜在分布范围都将大大缩小和向北退缩,而一些无脊椎动物和微生物则很可能会迅速向北扩展到北极地区。

增强的紫外线B辐射对副极地石南灌丛生态系统的影响

为了研究增强紫外线B辐射对天然的副极地生态系统的影响,在瑞典北部的阿比斯库进行了实地辐照试验。样方中的植被由低矮的灌木层和它下面的苔藓和地衣组成。对这些样方内植被和土壤的许多反应变量,诸如光合作用、生长、物候、品种组成和分解的变化等都作了测定。这份报告介绍采用的方法和一些初步结果。分解作用被增强的紫外线B辐射削弱。紫外线B直接影响分解过程并通过改变叶的组织化学成分产生间接影响。在增强的紫外线B的条件下,低矮灌木的年生长较慢。常绿树种比落叶树种所受影响更明显。低矮灌木的叶片厚度被紫外线B改变。常绿灌木越桔(Vaccinium vitis-idaea)的叶片长得较厚,而两种落叶灌木欧洲越桔(V.myrtillus)和驾斯越桔(V.uliginosum)的叶片长得较薄。在苔藓中,多育糙藓(Hylocomium splendens)在增强的紫外线 B辐射下物候发育加快。其生长(主枝的数目、长度和干重)也增加了。

紫外线辐射增强条件下的水稻育种思考

紫外线辐射随着臭氧层的变薄而增强。增强的紫外线B(UV-B)辐射对水稻的生长发育有较大影响。UV-B辐射增强使水稻的光合作用下降,植株矮化,叶面积减小,干物质生产量减少,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。水稻对UV-B辐射增强的反应具有基因型差异,不同品种间抵抗UV-B辐射作用的能力差异较大。建立抗UV-B辐射的水稻种质资源库,开展抗UV-B辐射的杂交水稻遗传和育种研究,选育抗(耐)UV-B辐射的优质高产及综合性状好的水稻品种(组合),是提高应对紫外线辐射增强的能力,保证水稻生产持续发展,保证粮食安全的具有前瞻性的重要课题。

宁夏川区春、夏季中波紫外线辐射的特征分析

目的初步探讨宁夏川区中波紫外线(UVB)辐射的变化特征。方法利用2004年2月至7月在宁夏川区用UV-B紫外辐射计进行的中波紫外线辐射监测资料进行统计、分析。结果①宁夏川区UVB辐射具有夏季高、春季低的特点;②到达地面的太阳UVB辐射强度银南>银川>银北;③宁夏川区UVB辐射具有明显的日变化,中午高,早晚低,日最高值出现在午后13时左右;④太阳UVB辐射强度在夏季最高可达5.33W/m2。结论宁夏川区中波紫外线辐射呈明显的季节、日变化特征。

北极陆地生态系统、气候及紫外线辐射的历史演变

在末次盛冰期,地球上很多大陆都被大量的冰层所覆盖,一些浅海域的海床露出水面将先前分离的大陆连接起来。尽管存在一些适宜于动植物生长而未被冰层覆盖的地区,但其年平均气温仍比更新世时期低10～13℃。在盛冰期的几千年时间内冰川开始消融,其显著特征是气候在大约18 000～11 400年以前出现了一系列的波动。气候在更新世度过一个温暖期后,开始了一个缓慢的全面变冷的过程,这导致了一系列为期几百年至几千年的气候波动,例如发生在大约13世纪晚期至19世纪早期的"小冰期"。在最近150000年的气候变化过程中,北极的各种生态系统和生物组成在近10 000年接近其最低分布范围。大冰期结束时的全球大范围急剧升温导致了许多物种的消失,这使北极地区的生物多样性大大降低。因此,北极生态系统以及大型脊椎动物等北极生物的生存正在受到威胁,尤其是目前以及将来的全球变暖都会进一步给它们带来重大灾难。已有的证据表明,就像更新世早期的情形那样,北极地区的树线很有可能会进一步向北发展,并迅速进入到苔原地区,从而减小苔原带,这就会进一步增加北极地区物种灭绝的可能性。一些物种将很有可能向北扩大它们的领地,并取代该地区原有的物种。在更新世早期,由于北极地区的海平面相对较低,当树线入侵到现在的海岸地区时,苔原带至少能够在北极圈的一部分低地区域生存,而从目前来看,未来的海平面极有可能上升,这将会对北极苔原带和其它无树生态系统的分布施加进一步的限制。很显然,全球现在的气候状况对北极生态系统带来的负面影响超出更新世的任何时期,很有可能是巨大的,尤其是当各种环境变化(例如紫外线B的增加,大气中氮化合物的沉积,重金属和酸污染,放射性污染物,生物栖息地破碎化)共同作用于北极生态系统时的影响也是前所未有之际。

UV-B辐射增强对水稻叶片抗氧化系统的影响

在 U V- B辐射增强条件下 ,研究了 3个不同类型水稻品种抗氧化系统的变化。结果表明 ,UV- B辐射胁迫使水稻叶片抗氧化物酶超氧化物歧化酶 (SOD)和过氧化氢酶 (CAT)的活性先升后降 ,抗坏血酸过氧化物酶(ASP)活性下降 ,过氧化物酶 (POD)活性上升 ;抗氧化物质类胡萝卜素含量下降 ,还原型谷胱甘肽 (GSH)含量提高 ,而还原型抗坏血酸 (ASA)含量除新株型稻在处理后期有所降低外 ,其它两个供试品种汕优 6 3和南川在处理期间均增加 ;叶片活性氧过氧化氢 (H2 O2 )累积 ,膜脂过氧化加剧 ,丙二醛 (MDA)相对含量增加。 3个供试品种的抗氧化系统变化幅度存在差异 。

UV_B辐射对大豆生长、产量和稳定碳同位素组成的影响

大田条件下 ,模拟 2 0 %的平流层臭氧层衰减时辐射到地表的紫外线B(UV_B ,2 80～ 32 0nm)的增强 ,研究了10个大豆 (Glycinemax (L .)Merr.)品种根、茎、叶和种子的稳定碳同位素组成 (δ13 C)、生物量、产量和收获指数的变化。UV_B辐射增加使所有品种的总生物量和产量分别平均下降 2 4.2 %和 2 3.3% ,10个品种的收获指数平均提高1.39% ,其中 6个品种的收获指数增加 ,4个减少。与对照相比 ,UV_B作用下 9个品种叶、茎、根和种子中稳定碳同位素 (δ13 C值 )组成降低 ,一个品种“890 7 32”各器官稳定碳同位素组成增加。δ13 C值存在器官差异 ,10个品种的对照组和处理组的δ13 C平均值由大到小的顺序是根、茎、种子和叶。结果表明 ,UV_B可能导致大豆代谢过程及代谢产物的分配发生变化。

UV-B辐射增强对水稻蛋白质及核酸的影响研究

盆栽试验研究UV B辐射增强对水稻蛋白质及核酸的影响结果表明 ,UV B辐射增强抑制水稻生长 ,降低水稻生物量和水稻叶片可溶性蛋白质及核酸含量。随UV B辐射的增强 ,水稻叶片蛋白水解酶和核糖核酸酶活性上升 ,硝酸还原酶活性下降 ,叶片总游离氨基酸含量增加。

UV-B辐射对大豆和黄瓜幼苗某些生理特性的影响

在植物生长室中，ＵＶ－ Ｂ辐射明显降低黄瓜幼苗的根系活力，抑制程度随辐射时间的延长而增强．黄瓜和大豆幼苗的叶绿素和可溶性蛋白含量减少与ＵＶＢ辐射时间长短呈正相关，但是类胡萝卜素减少幅度不大．ＵＶＢ对Ｃｈｌｂ 的破坏较Ｃｈｌａ 严重，导致Ｃｈｌａｂ 比值增大．ＵＶＢ虽增加大豆幼苗的ＳＯＤ活性，但降低大豆幼苗的ＮＲ活性及其对温度变化的敏感性．分析认为，Ｃｈｌａｂ 比值和ＳＯＤ 活性升高。

水稻对UV-B辐射增强的抗性遗传及其生理生化特性研究

本研究结果表明紫外线Ｂ（ＵＶＢ，２８０～３３０ｎｍ）能严重影响水稻秧苗生长发育，从而引起植株矮化，叶片干枯，叶绿素含量降低，单株干物质减少甚至死亡．不同水稻基因型对紫外线的反应存在明显差异．在３个供试品种（ＨＲ、Ｍ６３、Ｈｒ）中，ＨＲ最抗ＵＶＢ危害．遗传分析表明水稻抗ＵＶＢ的性状为数量遗传性状且受多对隐性基因控制，生化分析表明水稻秧苗经ＵＶＢ处理后，在０～３ｄ内，随着时间推移，秧苗保护酶活性明显增强，之后，保护酶活性逐惭下降，ＭＤＡ含量相应增加．抗ＵＶＢ品种ＨＲ比感ＵＶＢ品种Ｈｒ保护酶活性一直较高，膜质过氧化程度较低，反映了保护酶对抵抗ＵＶＢ危害的重要作用．

UV-B辐射对蚕豆叶片气孔运动的间接效应与NO和H_2O_2有关(英文)

0.2 W.m-2的UV-B辐射不仅能诱导整体蚕豆叶片气孔导度和开度的显著降低,而且能明显降低蚕豆叶肉光合活性,但该强度的UV-B辐射却不能明显影响离体表皮条的气孔开度.说明0.2W.m-2的UV-B主要通过间接途径调控了蚕豆叶片气孔运动.借助药理学试验和激光扫描共聚焦显微镜技术,进一步对该间接效应过程中是否有NO和H2O2的参与进行了探讨.结果显示:NO专一性清除剂cPT IO和一氧化氮合酶(NO S)抑制剂L-NAM E均能有效地抑制UV-B辐射诱导的叶片气孔关闭和保卫细胞内源NO水平的升高;H2O2清除剂抗坏血酸(A SC)和过氧化氢酶(CAT)也能有效地逆转UV-B辐射诱导的气孔关闭和保卫细胞内源H2O2含量的升高.另外,外源NO或H2O2处理也能有效地诱导叶片气孔关闭.结果说明0.2W.m-2的UV-B辐射对蚕豆叶片气孔关闭的间接诱导与NO和H2O2有关.

大田作物对UV-B辐射的响应及其研究方法现状与展望

目前紫外线对作物影响的研究主要从两个方面进行,即人为模拟增强UV-B辐射和去除UV-B.这两个方面采用了不同的实验方法,但都会在很多环节上产生系统误差,本文概述了误差产生的原因及多种控制措施,并讨论了作物对两种处理的响应差异.相对来说,大田植物对去除UV-B实验响应更大,其生长及生物量的变化更明显;而增强的UV-B辐射对农田或自然生态系统的生产力影响较小,但其在调节农田生态系统过程上有更重要的作用,比如种间竞争、物候期的改变以及由于次生代谢产物的变化而导致营养循环和动物采食发生变化等.为了能更加深入了解UV-B的作用机制,研究者应采用增强和减弱并用的方法进行UV-B辐射研究.

红光参与调节UV-B辐射下紫花苜蓿对类黄酮、总酚及花青素反应机制的研究

采用“巨能”苜蓿幼苗(M edicagosativaL.)作为实验材料,分别用U V-B、红光、红光加U V-B对巨能苜蓿幼苗进行了24h的辐射处理,以黑暗中生长的巨能苜蓿为对照,研究红光对在U V-B辐射下巨能苜蓿的影响。结果表明:与对照组相比,U V-B单独处理会使巨能苜蓿中类黄酮、总酚和花青素的含量显著增高,增幅分别为63.15%、25%、71.4%;红光单独处理时,类黄酮和花青素的含量增高,增幅为15.79%,而总酚含量变低,且减少幅度未达显著差异;将红光和U V-B同时处理则类黄酮、总酚和花青素含量增加幅度变小,增幅分别为13.15%、16.7%、47.6%。由此可见,红光的处理可以抵消U V-B对巨能苜蓿的损害,也就是说,红光对在U V-B辐射下的巨能苜蓿有着一定的保护作用。

滇黄芩幼苗对增强UV-B辐射与干旱胁迫的生理响应

以滇黄芩（Scutellaria amoena C.H.Wright）幼苗为材料,采用盆栽试验,研究了模拟紫外线B波段（UV-B）增强辐射（280-320 nm）和干旱胁迫对滇黄芩幼苗叶片中的丙二醛（MDA）含量、抗氧化酶（SOD、CAT、APX、GR）活性、游离脯氨酸和可溶性糖及类黄酮含量的影响;应用隶属函数值法,对单一胁迫与复合胁迫下的滇黄芩幼苗抗逆性进行综合评价。结果表明,增强UV-B辐射后植株体内的类黄酮含量、抗氧化酶活性、可溶性糖与游离脯氨酸含量均显著增加,MDA含量呈先升后降的变化趋势;干旱胁迫下植株体内SOD和CAT活性始终低于对照,MDA含量显著增加,SOD、APX、GR活性以及游离脯氨酸、可溶性糖、类黄酮含量呈先升后降的变化趋势。增强UV-B辐射与干旱复合胁迫对滇黄芩幼苗的影响,一方面表现为增强UV-B辐射与干旱协同促进了游离脯氨酸和可溶性糖含量的提高（处理20-30 d）;另一方面表现为增强UV-B辐射削弱了干旱对滇黄芩幼苗造成的伤害,植株体内的抗氧化酶活性逐渐恢复或超过正常水平,类黄酮含量显著升高,使胁迫后期（30-40 d）的MDA含量下降。经隶属函数值法分析,得出滇黄芩幼苗的抗逆能力在4个处理里由高到低的顺序依次为增强UV-B辐射、增强UV-B辐射与干旱复合胁迫、对照、干旱胁迫。

磷脂酰肌醇3-磷酸对UV-B诱导蚕豆保卫细胞中过氧化氢产生和气孔关闭的影响

【目的】研究磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)催化产物磷脂酰肌醇3-磷酸(PI3P)对紫外线B(UV-B)诱导保卫细胞中过氧化氢(H2O2)产生和气孔关闭的影响,为进一步阐明植物细胞转导UV-B辐射信号的机制提供依据。【方法】以蚕豆(Vicia faba L.)表皮条为材料,采用PI3K的抑制剂沃曼青霉素(WM)和LY294002(LY)来抑制PI3P的形成,采用二苯基碘(DPI)和水杨基氧肟酸(SHAM)分别抑制H2O2形成的NADPH氧化酶途径和细胞壁过氧化物酶途径,通过气孔开度分析和激光扫描共聚焦显微镜技术,确定PI3P在0.8 W·m-2UV-B辐射诱导蚕豆保卫细胞H2O2产生和气孔关闭中的作用。【结果】WM和LY能显著抑制UV-B诱导的保卫细胞H2O2产生和气孔关闭;外源H2O2处理能显著逆转WM和LY对UV-B诱导气孔关闭的抑制效应,但WM和LY不能抑制外源H2O2诱导的气孔关闭;UV-B诱导的保卫细胞H2O2产生和气孔关闭能被活性氧清除剂和SHAM显著抑制,但不能被DPI抑制。【结论】PI3P通过诱导蚕豆保卫细胞中产生于过氧化物酶途径的H2O2形成来介导UV-B辐射诱导的气孔关闭。

UV-B对拟南芥叶片不同来源H2O2的活化和气孔关闭的诱导(英文)

在UV-B调控植物许多生理过程中过氧化氢(H2O2)作为第二信使发挥着重要作用,但H2O2来源途径并不清楚。该研究借助气孔开度分析和激光扫描共聚焦显微镜技术,探讨H2O2在介导不同剂量UV-B诱导拟南芥叶片气孔关闭过程中的酶学来源途径。结果发现:0.5W.m-2 UV-B能诱导野生型拟南芥叶片保卫细胞的H2O2产生和气孔关闭,且该效应能被NADPH氧化酶抑制剂二苯基碘(DPI)抑制,而不能被细胞壁过氧化物酶抑制剂水杨基氧肟酸(SHAM)抑制,同时该剂量UV-B也不能诱导NADPH氧化酶功能缺失单突变体AtrbohD和AtrbohF以及双突变体AtrbohD/F保卫细胞的H2O2产生和气孔关闭;相反,0.65 W.m-2 UV-B既能诱导野生型也能诱导NADPH氧化酶突变体保卫细胞的H2O2产生和气孔关闭,且该效应能被SHAM抑制,却不能被DPI抑制。结果表明,不同剂量UV-B通过活化不同生成途径的H2O2来诱导拟南芥叶片气孔关闭,即低剂量UV-B主要诱导NADPH氧化酶AtrbohD和AtrbohF途径来源的H2O2生成,而高剂量UV-B主要活化细胞壁过氧化酶途径来源的H2O2。

异三聚体G蛋白在UV-B诱导拟南芥气孔关闭中的作用

【目的】了解异三聚体G蛋白在紫外线B(UV-B)辐射诱导气孔关闭中的作用,为进一步阐明植物细胞转导UV-B辐射信号的机制提供依据。【方法】以拟南芥(Arabidopsis thaliana)野生型、G蛋白α亚基基因缺失突变体及其超表达株系和组成活化型株系为材料,并结合药理学试验,通过气孔开度分析确定G蛋白在0.5 W.m-2UV-B辐射诱导拟南芥叶片气孔关闭中的作用。【结果】细菌毒素试验表明,G蛋白抑制剂百日咳毒素(PTX)能显著抑制UV-B诱导的气孔关闭,而其活化剂霍乱毒素(CTX)能模拟UV-B的作用诱导可见光下叶片气孔关闭。遗传学试验显示,UV-B不能诱导异三聚体G蛋白α亚基GPA1功能缺失突变体gpa1-1和gpa1-2的气孔关闭,却能诱导其超表达株系wGα和组成活化型株系cGα的气孔关闭,且cGα在可见光下气孔开度明显小于野生型,在UV-B辐射初期其气孔关闭速度明显快于野生型。【结论】异三聚体G蛋白α亚基参与了UV-B辐射诱导拟南芥叶片气孔关闭的信号转导过程。

PI3P和NO在UV-B诱导蚕豆气孔关闭中的关系

以蚕豆(Vicia faba L.)叶片下表皮为材料,结合气孔开度分析和保卫细胞内源一氧化氮(NO)水平的测定,研究了NO和磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)的催化产物磷脂酰肌醇3-磷酸(PI3P)在紫外线B(UV-B)诱导气孔关闭中的关系。结果显示:UV-B辐射诱导蚕豆保卫细胞NO产生和气孔关闭的效应能被PI3K抑制剂沃曼青霉素(WM)和LY294002(LY)显著抑制。同时,外源NO释放剂硝普钠(SNP)处理能完全逆转WM和LY对UV-B诱导气孔关闭的抑制效应,而WM和LY却不能抑制外源SNP诱导蚕豆气孔关闭的效应。结果说明,在UV-B诱导蚕豆气孔关闭的信号转导途径中PI3P的作用在NO上游。