UV-B增强下施硅对水稻冠层反射光谱特征的影响

通过田间试验,在UV-B增强和施硅条件下,利用ASD便携式手持光谱仪在水稻分蘖期、拔节期、抽穗期和灌浆期选择典型晴天观测冠层光谱曲线,通过计算一阶导数曲线分析光谱的红边参数特征。UV-B辐射设2个水平,即对照(自然光,ambient UV-B,A)和UV-B增强(比自然光增强20%,elevated UV-B,E);施硅设2个水平,即不施硅和施硅(硅酸钠,200kg SiO_2·hm^(-2))。结果表明:UV-B增强下水稻叶面积指数(LAI)和叶绿素含量(SPAD值)降低,而施硅可提高叶面积指数(LAI)和SPAD值,缓解UV-B增强对水稻生长的抑制作用。各处理间水稻冠层光谱的差异主要体现在近红外波段,UV-B增强使水稻近红外波段反射率降低,施硅使近红外波段反射率上升。UV-B增强使水稻光谱红边位置蓝移,施硅使红边位置红移。随着生育期推移,水稻光谱红边位置、红边幅值和红边面积均呈现先增后减的趋势,且在拔节期达最大。

UV-B增强对土壤-大豆系统CO2排放的影响

采用静态箱-气相色谱法测定CO2排放通量,研究了人工模拟UV-B辐射增强对土壤-大豆系统CO2排放的影响.结果表明,在相同的气象条件和田间管理下,UV-B辐射增强对CO2排放的季节变化模式无明显影响.在植株结荚前,UV-B增强对CO2排放通量没有显著影响,但从植株结荚到成熟,CO2排放通量显著降低,2004和2006年分别降低了49.03%和48.13%;并显著降低了整个生育期的CO2累积排放量,2004和2006年分别降低了43.26%和44.79%.收割实验表明,在分枝开花期,UV-B增强降低了土壤CO2排放,但对植株地上部分的CO2排放没有明显影响;从结荚到成熟,UV-B增强主要通过降低植株地上部分CO2排放通量来降低土壤-大豆系统的CO2排放.UV-B辐射增强降低了大豆生态系统碳固定量,在分枝开花-结荚阶段的固定碳量减少了352.73g/m2CO2,在结荚-鼓粒阶段固定碳量减少了1456.25g/m2CO2.

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。

UV-B增强下施硅对水稻生长及CH_4排放的影响

通过盆栽试验,研究了UV-B增强下不同施硅量和硅肥种类对水稻生长及甲烷(CH4)排放的影响.UV-B辐射设2个水平,即对照(自然光,A)和增强20%(E);硅肥设4个水平,即Si0(不施硅,0 kg Si O2·hm-2)、Si1(硅酸钠,100 kg Si O2·hm-2)、Si2(硅酸钠,200kg Si O2·hm-2)和Si3(钢渣硅肥,200 kg Si O2·hm-2).结果表明:施硅能缓解UV-B增强对水稻生长的抑制作用,使分蘖数、叶绿素含量、地上部和地下部生物量增加.施硅对水稻生长的促进作用随施硅量(硅酸钠)的增加而增加,钢渣硅肥的促进作用大于硅酸钠.UV-B增强可提高稻田CH4的排放通量和累积排放量,施硅显著降低CH4的排放通量和累积排放量,且CH4排放随施硅量的增加而减少.在施硅量相同的情况下,钢渣硅肥的减排效果优于硅酸钠.表明在水稻生产中,施用钢渣硅肥不仅能实现废弃物利用,而且可有效降低UV-B增强下CH4的排放量.

UV-B辐射增强对大豆根系活性氧代谢及抗氧化系统的影响

为了探究在UV-B辐射增强胁迫下,大豆根系活性氧代谢规律及其对抗氧化系统的响应,通过自然状态和增强UV-B辐射对比,对不同生育时期大豆根系的膜脂过氧化作用(丙二醛含量、相对电导率)、活性氧代谢(超氧阴离子产生速率、过氧化氢含量)、保护酶活性(超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性)、保护性物质含量(抗坏血酸含量、类胡萝卜素含量、脯氨酸含量)等一系列指标进行测定。结果表明,同对照相比,UV-B胁迫引起O2-·和H2O2的积累,具体表现为:在开花期,UV处理与CK相比,O2-·产生速率降低11. 5%,H2O2含量升高9. 9%,其余生育时期UV处理均高于CK,所有生育时期,UV处理与CK相比差异显著。导致MDA含量和相对电导率增大,具体表现为:MDA含量和相对电导率在所有生育时期,UV处理均高于CK,且差异显著。同时还可引起SOD、POD和CAT等保护酶活性降低,具体表现为:与CK相比,在分枝期,UV处理SOD升高15. 5%、POD下降15. 3%、CAT活性下降12. 8%,其余生育时期均降低。除CAT活性在分枝期差异不显著外,所有生育时期,UV处理与CK相比均差异显著。As A、Car和脯氨酸等保护性物质含量下降,具体表现为:与CK相比,在分枝期,UV处理As A含量降低11. 4%、Car降低15. 4%、脯氨酸含量升高10. 5%;在开花期,UV处理As A升高31. 2%、Car降低17. 9%、脯氨酸含量升高20. 7%,其余生育时期均降低。除Car含量在结荚期和脯氨酸含量在分枝期差异不显著外,所有生育时期,UV处理与CK相比均差异显著。因此,UV-B辐射增强可以使大豆根系活性氧代谢和膜脂过氧化程度加剧,细胞膜透性增大,并对其抗氧化系统产生损害,且随着大豆生育时期的延长,这种效应越为明显。

UV-B辐射增强对水稻生长发育及其产量形成的影响

在盆栽条件下 ,研究UV B辐射 (2 80～ 32 0nm)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 4 5 .3%～ 5 9.8%、5 4 .9%～ 5 9.0 % .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 6 3、南川、IR6560 0 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、IR6560 0 85叶片的净光合速率分别下降了 11.9%、12 .8%、2 9.7% .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 2 5 .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优 6 3(Sy6 3)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 16 5 .74 %、10 4 .6 0 %和89.6 0 % ,南川 (NC)的这 3种酶活性分别增加 5 9.91%、4 1.30 %和 2 3 .6 8% ,IR6560 0 85只表现出ADC和ODC活性分别平均提高 115 .93 %、14 .4 5 % ,SAMDC活性却下降 33.0 1% .在处理后期 (2 1～ 2 8d) ,Sy6 3的ADC和ODC活性分别比对照平均增加 89.72 %、3.71% ,NC则分别增加 73.95 %、2 7.38% ,IR6560 0 85表现为ADC活性增加 94 .4 1% ,ODC活性却下降 13 .5 7% .就SAMDC而言 ,处理后期 (2 1～ 2 8d) ,三者分别下降 4 0 .0 6 %、19.2 0 %和 38.2 1% .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GA1/ 3 含量在整个处理期间 (7～ 2 8d)供试水稻品种 (组合 )Sy6 3分别平均下降 5 8.92 %和 4 5 .4 8% ,NC分别减少 4 3.31%和 5 6 .2 0 % ,IR6560 0 85则分别降低 38.6 9%和 4 7.33 % .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 (2 1～ 2 8d)则明显提高 .就ABA含量而言 ,整个处理期间

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且能引起植物光抑制、光氧化和光损伤 。

增强UV-B辐射与干旱复合处理对小麦幼苗生理特性的影响

为研究由于平流层臭氧层减薄紫外线 B辐射增强在干旱地区对春小麦生理特性的影响的特殊性 ,模拟平流层臭氧减少 2 0 %时辐射到地表的紫外线 B(UV-B,2 80～ 3 1 5 nm)的增强和水分胁迫 (-0 .5 Mpa,聚乙二醇 PEG-60 0 0处理获得 ) ,通过测定两种胁迫下春小麦 (Triticum aestivum L.)叶绿素含量、类黄酮含量、水势、细胞膜相对透性、超氧歧化酶(SOD)活性及丙二醛 (MDA)含量 ,研究了增强 UV-B辐射和水分胁迫复合作用对温室种植的小麦幼苗生理生化的影响。实验结果表明 ,虽然水分胁迫和 UV-B辐射单独或复合处理都使春小麦的叶绿素含量降低 ,但仅 UV-B辐射增强单独处理显著地降低小麦叶绿素 a、b和总叶绿素的含量 ,而水分胁迫以及复合处理对叶绿素的含量的降低作用不显著。两种胁迫无论是单独作用还是复合作用均能使类黄酮含量升高 ,并且处理第 3天比第 1天高出近 5 0 % ,复合处理下类黄酮的含量大于两个因子单独处理。UV-B辐射和水分胁迫处理 1 d对春小麦叶片的相对电导率的影响不明显 ,处理 3 d后两种胁迫下相对电导率均上升 ,表明膜透性增加 ,其中水分胁迫作用下增加尤其明显。膜质过氧化产物丙二醛的含量 ,在两种因子单独和复合作用下都升高 ,说明膜的生理功能受到了一定的不利影响。

增强UV-B辐射对高山植物麻花艽净光合速率的影响

在高寒矮嵩草 (K obresia humilis)草甸地区以太阳短波辐射为背景 ,建立了人工增强 U V- B辐射的实验装置 ,每天增补 15 .8k J· m- 2 的辐射剂量 ,模拟平流层臭氧破坏约 5 %时近地表面太阳 UV- B辐射的增强。观测表明 :UV- B辐射的增强对麻花艽 (Gentiana straminea)植物的光合作用无明显的抑制或伤害作用。相反 ,在早晨补充UV- B辐射的短时间内 ,叶片的 Pn 随 Gs的增大而有所提高。随 UV- B辐射时间的延长 ,约在 11∶ 30～ 12∶ 30 ,Pn和Gs有所降低。U V- B辐射时间进一步延长后 (约 14∶ 0 0以后 ) ,处理和对照组叶片 Pn和 Gs的差异趋向不明显。增强太阳 UV- B辐射后 ,麻花艽叶片的光合色素并无明显变化 ,U V- B吸收物质的含量也无明显变化。麻花艽叶片厚度的直接测量表明 :增强 U V- B辐射能明显提高叶片的厚度。叶片厚度的增加可补偿增强 U V- B辐射后引起的光合色素的光降解 ,改善单位叶面积为基础的光合速率 ,是高原植物对强 U V- B辐射的一种适应方式。

UV-B辐射增强和O_3浓度升高对大豆叶片内源激素和抗氧化能力的影响

揭示大豆叶片内源激素对UV-B和臭氧胁迫的代谢机制和响应方式,为从分子水平研究植物内源激素对UV-B(Ultraviolet-B)和O3(Ozone)胁迫的适应机制奠定基础。以大豆(Glycine max.)为试验材料,利用开顶式气室研究UV-B(0.32W/m2)和O3((110±10)nmol/mol)复合胁迫对大豆叶片内源激素含量及活性氧代谢系统的影响。结果表明:在大豆整个生育期内,与对照相比,UV-B胁迫使大豆叶片ABA(Abscisic acid)含量、ZR(Zeatin riboside)含量和IAA(Indoleacetic acid)含量显著降低,IAA/ABA、ZR/ABA、(IAA+ZR)/ABA比值升高,O·-2(Superoxide anion free radical,O·-2)产生速率和MDA(Malonaldehyde)含量升高,SOD(Superoxide dismutase)、CAT(Catalase)和POD(Peroxidase)活性显著降低;高浓度O3胁迫下,大豆叶片ABA和IAA含量显著下降、ZR含量显著增加,IAA/ABA、ZR/ABA、(IAA+ZR)/ABA值显著升高,O·-2产生速率和MDA含量增加,SOD、CAT和POD活性显著降低;UV-B和O3复合胁迫下,大豆叶片ABA含量、ZR含量和IAA含量降低,ZR/ABA、(IAA+ZR)/ABA值下降,而IAA/ABA值升高,O·-2产生速率和MDA含量显著增加,SOD、CAT和POD活性显著降低。UV-B辐射增强和O3浓度升高单一及复合作用使大豆叶片内源激素间平衡改变,进而影响大豆叶片的代谢水平。持续胁迫下,植株抗氧化能力下降,对大豆表现为伤害效应。UV-B和O3复合胁迫比单独胁迫时的影响有所加深,但是小于两者单独作用时影响的简单累加。

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”。

稀土元素对增强UV-B辐照下小麦抗氧化酶的影响

盆栽条件下,研究了增强紫外线B(UV-B,280～320nm)辐照对小麦幼苗抗氧化酶的影响以及施用稀土元素后的修复作用。结果表明,与对照(CK)相比,增强UV-B辐照处理的小麦幼苗过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量显著升高(P<0.05),而超氧歧化酶(SOD)活性有所升高,峰值后移。施用稀土元素后可以抑制由于紫外线辐照所导致的MDA含量及POD活性的增加,且SOD、CAT的活性增强,提高了清除活性氧的能力,减弱了UV-B辐照对小麦抗氧化酶的影响。研究发现,各施用浓度为0.3%、0.1%和0.075%的稀土元素处理下,以0.075%的处理对紫外线B的抗逆效应最好。施用适量的稀土元素可改变小麦的抗氧化酶活性,提高小麦抗逆性。

长期增强UV-B辐射对高寒草甸植物光合速率和抗氧化系统的影响

研究了在野外自然条件下,长期增强UV-B辐射对高寒草甸3种典型植物矮嵩草(K obresia hum ilis)、垂穗披碱草(E lym us nutans)和钉柱委陵菜(P otentilla saund ersiana)光合放氧速率、光合色素和抗氧化系统的影响。结果表明:长期增强UV-B辐射对3种植物的净光合速率没有明显影响。增强UV-B辐射下,3种植物的叶绿素含量变化不同,Ch l a/b值,类胡萝卜素(C ar)含量,C ar/Ch l值与对照相比都有升高,说明植物叶片的光合能力、吸收紫外线的能力增强以及忍受逆境能力均有增强,从而产生光保护,有利于光合作用正常进行。由于3种植物膜脂过氧化程度的不同及SOD活性的普遍抑制,植物经受了氧化胁迫。垂穗披碱草叶片G SH含量显著上升,矮嵩草的形态矮小及钉柱委陵菜G SH含量与POD活性显著上升,都能减轻它们所经受的氧化胁迫,使光合器官免受损伤。所以,这些保护性色素的积累和抗氧化系统内部的协同作用可能是高寒草甸植物光合作用正常进行的重要原因。

镉和UV-B辐射增强复合胁迫对冬小麦幼苗生长和生理的影响

通过种子萌发和盆栽试验研究了镉(Cd)与UV-B辐射增强单独和复合胁迫对冬小麦幼苗生长和生理的影响,结果表明:(1)Cd与UV-B单独或复合胁迫对冬小麦种子萌发率没有显著影响,但明显抑制冬小麦幼苗的生长,复合胁迫的抑制效应明显大于单一胁迫;(2)UV-B辐射增强导致冬小麦叶片的叶绿素含量显著或极显著下降,类黄酮含量极显著增加,Cd胁迫没有显著影响,且复合Cd胁迫后不加剧UV-B辐射对冬小麦叶片叶绿素和类黄酮含量的影响;(3)Cd与UV-B单独胁迫均导致冬小麦叶片的细胞膜透性极显著增大,Cd胁迫导致冬小麦叶片的MDA含量显著增加,且UV-B辐射加剧Cd胁迫对冬小麦叶片MDA含量的影响;(4)Cd+UV-B复合胁迫冬小麦植株地上部的Cd含量显著高于Cd单独胁迫。可见,Cd和UV-B辐射增强复合胁迫对冬小麦生长和生理的影响存在协同效应。

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.

全生育期UV-B辐射增强对棉花生长及光合作用的影响

植物光合系统是UV-B辐射最初和最重要的作用靶标。本文在大田条件下进行紫外灯照射处理,研究全生育期UV-B辐射增强(高于环境20%和40%)对棉花形态、干物质积累、光合色素和产量的影响,并通过分析棉花主茎功能叶片的气体交换参数和叶绿素荧光参数,探讨UV-B辐射增强影响棉花光合作用的机制。结果表明,UV-B辐射增强抑制了棉花生长和干物质积累,籽棉产量显著降低,且UV-B辐射越强,抑制作用越明显。随UV-B辐射的增强,棉花主茎功能叶的净光合速率(P_n)在各生育期均显著降低,叶绿素含量呈先升高后降低趋势,气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)未发生变化,胞间CO_2浓度(Ci)反而升高,说明P_n下降主要由非气孔限制因素造成。对叶绿素荧光参数的分析表明,PSⅡ的最大光化学量子产率(F_v/F_m)、实际光化学量子效率(ΦPSII)、线性电子传递速率(ETR)和光化学淬灭系数(qP)随着UV-B辐射的增强而降低,非光化学猝灭系数(NPQ)则显著升高,且各叶绿素荧光参数与Pn变化均显著相关;慢速弛豫NPQ(NPQS)及其在NPQ中的比例均随UV-B辐射的增强而显著提高,表明PSⅡ反应中心受损,光化学效率降低。以上结果证明,全生育期UV-B辐射增强降低了棉花的光合叶面积、叶绿素含量和净光合速率,引起棉花生长与物质积累受抑,产量降低。UV-B辐射增强引起的光合速率下降与PSⅡ反应中心遭到破坏密切相关。

O_3浓度升高和UV-B辐射增强对大豆叶片抗氧化酶活性及POD同工酶的影响

以大豆品种铁丰29为材料,利用开顶式气室(OTCs)研究了O3浓度升高和UV-B辐射增强单独胁迫及复合胁迫下大豆叶片抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性及POD同工酶谱带的变化。结果表明:O3处理大豆叶片SOD、CAT和POD活性均低于对照;UV处理下,大豆叶片SOD、CAT、POD活性也均低于对照,但基本高于O3处理;O3及UV复合处理下,加剧了SOD、CAT、POD活性的减弱。对POD同工酶研究发现,在分枝期,O3处理产生1条新谱带,开花期和结荚期均比分枝期多2条谱带,并且受胁迫处理的POD酶谱带与对照相比颜色较浅,说明在整个生育期,胁迫处理下的大豆叶片POD同工酶活性受到抑制。

增强UV-B辐射和CO_2复合作用对蚕豆幼苗生长和光合作用的影响

在4.52kJ·m-2·d-1UV-BBE的UV-B辐射和700μmol·mol-1的CO2浓度人工模拟复合处理下,研究了对蚕豆(ViciafabaL.)幼苗的生长和光合作用的影响。结果表明,UV-B辐射单因子明显降低蚕豆幼苗的株高、叶面积和生物量,CO2单因子的作用正好相反,二者的作用程度随着处理时间的延长而增大。UV-B辐射和CO2复合作用对蚕豆幼苗的生长影响不明显。同时,增强的UV-B辐射单因子还使蚕豆幼苗的光合速率、气孔导度和水分利用率下降,CO2单因子的作用也相反,且CO2单因子的促进程度大于UV-B辐射单因子的抑制程度。而在UV-B辐射和CO2复合作用下,蚕豆幼苗的光合作用参数基本与对照同步。分析认为,UV-B辐射和CO2复合作用对蚕豆幼苗的影响是一种拮抗作用。

增强UV-B辐射对植物的影响

综述了大气臭氧层的减少是影响地面UV-B辐射增强的主要因素,并进一步简述了增强UV-B辐射对陆生植物影响的最新研究进展。UV-B辐射一方面在分子水平上直接或间接地损害植物的DNA分子和蛋白质的结构,从而影响植物的各种生理生化过程影响;另一方面对植物的形态学特征(如叶表皮结构和花的形态结构等)产生广泛的影响。过强的UV-B辐射穿过叶表皮后直接对植物的光合系统、膜系统和植物生长调控激素等方面产生影响,从而会在植株个体、种群和生态系统等层次上表现出来。增强UV-B辐射作为全球变化因子,可导致敏感植物种类的死亡或退化,较能忍耐UV-B辐射的耐荫树种比阳生树种的适应性更强,能竞争到更多的利用资源,因此,在全球UV-B辐射增强下阳生树种可能会提早退出植物群落,这对森林群落的演替更新会起着重要的作用。文章还综述了UV-B辐射与其它污染胁迫因子和环境因子的复合作用共同对植物产生的影响,以及植物对UV-B辐射的防御和修复等防护对策,提出了今后要加强对生态系统的大尺度、长时间的宏观研究,以及开展增强UV-B辐射对地下生态学,对DNA的修复与表达机理,对植物信号接收和传导的新途径等方面的研究。