增强UV-B辐射对作物生理代谢、DNA和蛋白质的影响研究进展

大气平流层的臭氧层逐渐破坏导致太阳辐射中抵达地球表面的UV-B辐射增加,对作物产生不同程度的影响.本文讨论了UV-B辐射增强对作物生理代谢、DNA损伤和蛋白质含量的影响.UV-B辐射增强,作物叶片类黄酮含量增加、叶绿素含量降低、光合作用减弱,同时UV-B辐射诱致基因活性变化,导致DNA损伤和蛋白质含量的改变.

增强UVB辐射对菜豆蛋白质代谢的影响

模拟研究了温室条件下兰州地区臭氧层减薄２５ ％ 时增强的ＵＶＢ（２８０ ～３２０ ｎｍ） 辐射对菜豆（ Ｐｈａｓｅｏｌｕｓｖｕｌｇａｒｉｓ Ｌ．） 蛋白质代谢的影响。菜豆幼苗期，ＵＶＢ辐射（ＵＶＢＢＥ：１６ ｋＪ·ｍ －２·ｄ－１） 促进菜豆叶片中蛋白质的合成；菜豆生长后期，ＵＶＢ辐射则抑制蛋白质的合成，降低叶片中可溶性蛋白质的含量，促进蛋白水解酶活性的上升和总游离氨基酸的积累。ＳＤＳＰＡＧＥ分析表明，ＵＶＢ辐射使幼苗期菜豆叶片中８８ ｋＤ、７６ ｋＤ、４２ ｋＤ、３５ ｋＤ、３３ ｋＤ 多肽的含量上升；而在菜豆生长后期，ＵＶＢ辐射使大分子量多肽（７６ ｋＤ 以上） 的含量迅速下降，１０～１４ ｋＤ、２９ ｋＤ、３３ ｋＤ、３５ｋＤ的多肽含量上升。

增强UV-B辐射对大豆胚轴DNA损伤、修复和蛋白质含量的影响

大气平流层臭氧层减薄引起到达地表的 UV- B辐射增强。为探讨在增强 UV- B辐射下植物细胞 DNA的损伤修复和蛋白质含量的关系 ,利用 3H- Td R掺入法 ,研究了在 8.2 2 k J/(m2 d)和 12 .4 2 k J/(m2 d) U V- B辐射 (相当于兰州地区大气平流层臭氧减薄约 12 %和 2 0 % )胁迫下 ,大豆胚轴细胞 DNA合成和非按期合成 (UDS)变化 ,并测定了胚轴蛋白质含量变化 ,结果显示 ,UV- B辐射导致 DNA损伤 ,并诱导了 DNA损伤的修复 ,胚轴细胞 UDS效应增强 ,U DS指数增大。低 UV- B辐射强度下 ,胚轴蛋白质含量增加 ,可能是 U V- B诱导了一些与抗性有关的基因表达 ,导致一些新的与抗性有关的蛋白质合成 ;在高强度 UV- B辐射下 ,U DS指数与低强度辐射下无显著差异 (P=0 .0 5 ) ,但蛋白含量较低强度辐射下显著下降 (P=0 .0 5 ) ,说明高强度 UV- B辐射加重了 DNA损伤 ,而修复并未加强 ,并且高强度辐射抑制基因的正常表达和蛋白质合成。这些蛋白质的合成可能与大豆对 UV- B辐射的抗性有关。

滤减UV-B辐射对烟叶可溶性蛋白、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。

在UV-B辐射增强条件下稀土镧对大豆品质的影响

在紫外辐射(UV-B)增强条件下,采用盆栽的方式,研究了苗期和开花期喷施不同浓度LaCl3溶液对大豆东农47蛋白质含量、脂肪含量和蛋脂总量的影响,并筛选出LaCl3溶液的最佳喷施浓度和喷施时期。结果表明:在UV-B辐射增强条件下,苗期所有浓度镧处理的蛋白质含量和蛋脂总量都减少,脂肪含量增加;其中30 mg.L-1LaCl3处理脂肪含量(22.80%)最高,较对照显著增加3.78%。开花期所有浓度镧处理的蛋白质含量和蛋脂总量都增加,除40 mg.L-1LaCl3处理外脂肪含量也都增加;其中40 mg.L-1LaCl3处理,大豆蛋白质含量(42.13%)和蛋脂总量(63.80%)最高,分别较对照增加4.46%和2.24%;60 mg.L-1LaCl3处理的脂肪含量(22.40%)最高,较对照增加1.50%。苗期和开花期各喷施60 mg.L-1LaCl3的大豆籽粒蛋白质含量(42.57%)最高,较对照增加0.64%;20 mg.L-1LaCl3处理脂肪含量(22.03%)最高,较对照增加0.46%。综合考虑,在UV-B辐射增强条件下,开花期喷施40 mg.L-1LaCl3溶液有利于提高大豆的品质。

增强UV-B辐射对烤烟水溶性糖和蛋白质含量以及施木克值的影响

在大田栽培和自然光条件下,研究了人工模拟两种强度UV-B辐射(308nm,1.83 kJ/m2,1.06 kJ/m2)增强对烤烟品种红花大金元和云烟87叶片中水溶性总糖和蛋白质含量以及施木克值的影响。结果表明:UV-B辐射能显著抑制烟叶中水溶性糖的合成和积累(P<0.05),尤其对云烟87上部叶水溶性糖含量降低极为明显(P<0.01),显著降低烟叶的施木克值(P<0.01);1.83 kJ/m2的UV-B可大幅提高红大上部叶蛋白质的含量,而1.06 kJ/m2的UV-B则会降低红大上部叶蛋白质含量,大幅提高了其下部叶的蛋白质含量,但总体含量明显升高(P<0.05);UV-B也促进云烟87叶片中蛋白质的合成(P<0.01),其上部叶含量增加最为明显(P<0.01)。

增强UV-B辐射对拟南芥叶肉细胞蛋白的影响

采用不同剂量的UV-B辐射处理4周龄的野生型拟南芥幼苗(Columbia-0),分别采用丙酮沉淀法和TCA-丙酮法提取其叶肉细胞中的蛋白质,进而研究分析拟南芥叶肉细胞中蛋白质的含量与组成对不同强度UV-B辐射的响应。结果显示,两种方法相比较,TCA-丙酮法所提取得到的蛋白含量相对较多,更适合于分析增强UV-B辐射对拟南芥叶肉细胞蛋白质的影响;而两种方法所提取得到的蛋白质含量的变化趋势相同,随着UV-B辐射剂量的增加,蛋白质含量呈先增加后减少的趋势,B2组达到了最大。此外,蛋白条带的数目和表达量也都发生了显著变化,同样也是以中剂量处理组(B2组)变化最为明显,既有新增条带,又有消失条带。这可能是由于拟南芥在受到低剂量的UV-B辐射时,可以激活自身一些抗性基因的表达而诱导产生抗性蛋白,进而抵御UV-B的伤害;而当受到高剂量的UV-B辐射时,损伤自身的蛋白质合成途径,影响蛋白的合成。

外源NO对不同UV-B辐射天数处理的小麦叶片总蛋白的影响

研究外源NO对不同UV-B辐射天数处理的小麦叶片总蛋白的影响。采用蒸馏水和0.1 mmol/L硝普钠(SNP,一种NO供体)浸种24 h,试验设置不同的处理组:CK、CK+B、SNP、SNP+B。待幼苗生长7 d后取其叶片进行总蛋白的提取及SDS-PAGE凝胶图像的分析。不同处理对叶片总蛋白含量、电泳图谱及电泳条带数目的影响不同;外源NO能显著增加不同UV-B处理天数下小麦叶片总蛋白的含量,且SNP和SNP+B处理组的电泳条带均较CK和CK+B处理组的电泳条带变宽且颜色变深。外源NO能显著增加UV-B辐射下小麦叶片的总蛋白含量。同时,不同处理组电泳条带数目的变化反应出一些蛋白的降解和合成,最终也体现了不同处理组蛋白含量的变化。

UV-B照射培养对酵母菌生理活性物质的影响

研究了UV-B照射培养过程中酵母细胞内各种生理活性物质的变化。实验结果显示,UV-B照射培养过程中,酵母细胞中RNA、蛋白质、海藻糖、麦角甾醇和葡聚糖含量均有不同程度的提高,其中RNA含量由0h的8.94%增加到72h的9.88%;蛋白质含量在72h时达到最大值,比培养初期提高0.28%;海藻糖在60h达到最高值,约为113.9mg·g-1酵母;麦角甾醇含量在84h达到最大值为15.43mg·g-1酵母;葡聚糖在72h时的含量占细胞壁干重的22.60%。而酵母细胞中谷胱甘肽的含量和超氧化物歧化酶活性则均呈下降趋势。说明UV-B照射对酵母生长产生较大影响,多种生理活性物质的含量出现不同变化。

UV-B辐射增强对小麦叶片蛋白质含量的影响

为了解UV-B辐射增强对小麦叶片蛋白质的影响,采用双向电泳技术分析了UV-B辐射增强处理后小麦叶片蛋白质的变化。结果表明,UV-B辐射增强处理小麦幼苗6d后,叶片总蛋白含量与对照差异极显著(P<0.01)。经过双向电泳分析,UV-B辐射增强处理与对照相比,差异在2倍以上的点有21个。其中上调表达的蛋白点有6个,下调表达的蛋白点有12个,新出现的蛋白点有3个。说明UV-B辐射增强对蛋白总量及其表达均产生影响。

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。

UV-C辐射对拟南芥基因组完整性及蛋白表达的影响

[目的]探究UV-C辐射对基因组完整性及蛋白表达的影响。[方法]CTAB法提取拟南芥基因组DNA,琼脂糖凝胶电泳检测基因组DNA的完整性。用TCA/丙酮法提取叶片总蛋白,通过SDS-PAGE凝胶检测蛋白表达变化。[结果]拟南芥基因组DNA随UV-C辐射时间的延长断裂明显增强、并诱导产生1条分子量约为66 kDa的蛋白条带。[结论]UV-C辐射可以引起拟南芥基因组DNA的断裂,对蛋白也有一定程度的影响。

稀土对UV-B胁迫下大豆蛋白质含量和氨基酸组成的影响及营养评价

为探究稀土对UV-B辐射增强条件下大豆产量和品质的影响,以大豆东农42为材料,盆栽条件下紫外灯照射处理,自然光照不喷稀土对照组为CK1,紫外光照不喷稀土对照组为CK2。大豆初花期喷施30、60和90 mg·L^(-1)LaCl_3和90、120、150 mg·L^(-1)CeCl_3溶液,研究UV-B辐射增强条件下稀土镧和铈对大豆籽粒氨基酸组分、蛋白质含量、产量和营养价值的影响规律。利用氨基酸自动分析仪和凯氏定氮法分别测定大豆籽粒氨基酸组成及蛋白质含量,采用FAO/WHO氨基酸评分模式计算大豆籽粒蛋白质的氨基酸评分(AAS)、化学评分(CS)、氨基酸比值系数分(SRC)和必需氨基酸指数(EAAI),评价稀土镧、铈对大豆籽粒蛋白质营养价值的影响。结果表明,喷施稀土对大豆籽粒必需氨基酸、蛋白质和产量均有一定促进作用,缓解UV-B辐射胁迫。在UV-B辐射条件下,60 mg·L^(-1)LaCl_3处理大豆产量最高,较CK2显著增加69.03%;30 mg·L^(-1)LaCl_3处理的大豆蛋白质含量、必需氨基酸和氨基酸总量最高,较CK2分别增加14.25%(P<0.05)、20.62%和25.96%。蛋氨酸和胱氨酸是高蛋白型大豆东农42的第一限制性氨基酸。120 mg·L^(-1)CeCl_3的AAS、CS、SRC最高值分别为60.44,46.72和68.93;150 mg·L^(-1)CeCl_3的EAAI最高且比CK1高1.90,说明稀土铈可提高大豆籽粒蛋白质营养价值。

增强UV-B辐射对小麦TaRAN1蛋白分布与定位的影响

以增强UV-B(10.08 kJ.m-2.d-1)辐射后的小麦根尖细胞为材料,采用间接免疫荧光标记技术,利用激光共聚焦扫描显微镜,观察分析小麦根尖分裂期细胞Ran蛋白在分裂周期的分布及形态变化。研究结果显示,正常细胞中,Ran蛋白在细胞分裂间期主要定位于核膜周边,在后期定位于赤道板上和纺锤体上,末期又回到子细胞核膜周边;增强UV-B辐射处理后,在细胞分裂间期和前期有点状荧光分布在核膜的周围;中期和后期点状荧光分布在细胞质中;在末期部分点状荧光又回到核膜的周围,部分仍分散在核内,且出现落后染色体、染色体桥、不均等分裂等染色体畸变类型和异常分裂现象。

He-Ne激光和增强UV-B辐射对小麦TaRAN1蛋白的影响

采用He-Ne激光(5mW·mm-2)和增强UV-B(10.08kJ·m-2.d-1)辐照‘ML7113’小麦幼苗,6天后提取各处理组小麦幼苗的总蛋白和TaRAN1蛋白,用SDS-PAGE对其进行初步检测及Western Blot对目的蛋白进行鉴定,并采用考马斯亮蓝法测量不同处理组的TaRAN1蛋白的含量以做进一步的比较分析.结果表明:增强UV-B辐射使小麦TaRAN1蛋白电泳条带加宽颜色加深且含量显著增加;单独He-Ne激光处理,蛋白电泳条带较窄颜色较淡且所测的蛋白含量明显减少,表现出了抑制作用;经He-Ne激光辐照和UV-B辐射复合处理后,蛋白的含量明显低于B组而与对照组相差不明显.说明增强UV-B辐射后,小麦TaRAN1蛋白可能参与了植物的抗逆境反应.

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。

增强UV-B胁迫对青海湖蓝藻生理代谢的影响

本研究以从青海湖水系中分离纯化获得的蓝藻A作为实验材料,研究了增强UV-B辐射(240μW/cm2)对青海湖蓝藻生物量、叶绿素、类胡萝卜素、蛋白质、MDA和脯氨酸含量的影响.结果表明:增强UV-B辐射使蓝藻A生物量明显减少,叶绿素a和类胡萝卜素含量、蛋白含量均有所上升,MDA及脯氨酸含量出现明显变化说明增强UV-B对青海湖蓝藻的生长、发育和生理代谢产生重要影响,同时由于其长期适应高海拔、高强度UV-B辐射的结果从而产生了一定的响应和适应机制.

阳光UV辐射对钝顶螺旋藻光系统Ⅱ功能的影响

以钝顶螺旋藻为实验材料,在P(PAR)、PA(PAR+UVA)及PAB(PAR+UVA+UVB)三种辐射处理及高低两种光强水平下探讨UV辐射对螺旋藻光系统II功能的影响。研究发现,三种辐射均导致钝顶螺旋藻的最大光化学效率的降低,其对光系统II活性的抑制程度依次为P<PA<PAB。可见光及UV辐射也显著抑制藻细胞电子传递速率。D1蛋白含量与光化学效率的下降趋势表现一致,当D1蛋白合成受抑制时,PSII光合活性受抑制严重。研究结果表明室外螺旋藻大规模培养中,可考虑滤除UV辐射以减少光抑制。

紫外线-B辐射对植物DNA及蛋白质的影响

大气平流层中的臭氧衰减,导致太阳辐射中的紫外辐射量有明显的增加,其中UV-B辐射对植物会产生不同程度的影响。分子生态学理论认为,UV-B辐射对植物造成的损伤,首先伤害植物的生物大分子,即进行光化学修饰。本文就臭氧衰减对生态环境和植物的影响途径进行了讨论,重点论述了UV-B辐射对植物蛋白质合成的抑制和DNA的损伤修复途径。并应用分子生物学技术研究植物对UV-B辐射的抗性机理和DNA修复技术的前景进行了展望。

紫外-B辐射对番茄幼苗生长、POD和IAA氧化酶活性的影响

模拟兰州地区夏季臭氧层减薄12%和20%时增强的UV-B辐射2.54kJ·m-2·d-1 T1 和4.25kJ·m-2·d-1 T2 ,以自然辐射为对照,研究2种辐射对番茄幼苗生长、叶绿素和可溶性蛋白质含量以及过氧化物酶 POD 、吲哚乙酸氧化酶 IAA氧化酶 活性的影响.结果表明:低强度、短时间的辐射 T1,10d 对番茄幼苗生长没有影响,而高强度、长时间的辐射可减少生物量累积,降低株高、壮苗指数、叶绿素a、b和总叶绿素的含量,对叶绿素a/b无显著影响;与对照相比,可溶性蛋白质含量在辐射处理10d和20d时均减低,40d时升高;T2处理使POD活性一直显著高于对照;IAA氧化酶活性在辐射10d和20d时增加,40d时显著低于对照.说明在UV-B辐射下光合下降、IAA分解抑制了番茄幼苗的生长.