UV-B短期照射对北极冰川小球藻Chlorella sp.的生物学效应

以一种分离自北极冰川融水的淡水微藻（Chlorella sp.）为实验材料,设置两个不同强度UV-B（45μw/cm2、76μw/cm2）照射处理、每4小时取样检测,对其生化组分进行分析,了解微藻对UV-B辐射的响应。研究结果显示小球藻经辐射处理后,其生化成分发生变化：（1）在较低强度的UV-B（45μw/cm2）辐射下,叶绿素a（Chla）和类胡萝卜素（Car）含量先升后降,且在4h时有最大值;高强度UV-B（76μw/cm2）辐射下,Chla和Car含量随辐射时间延长基本呈下降趋势。（2）超氧阴离子（O2?ˉ）和丙二醛（MDA）含量基本随辐照时间的延长和辐照强度的增大提高,过氧化氢（H2O2）含量变化虽随辐照时间的延长呈上升趋势,但直到12h是才表现为明显的提高。（3）超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性在低UV-B处理下,随辐照时间的延长呈升高趋势;在高UV-B辐射下,SOD活性先升后降,CAT活性上下波动。(4)UV-B辐射使小球藻脂肪酸组成发生了变化。这些结果表明：UV-B,尤其是高强度或较高剂量的UV-B会对北极冰川微藻带来不利的影响。     

宁夏春小麦对地表UV-B辐射增强的响应

研究UV-B辐射增强对宁夏地区春小麦的影响,可为正确评估UV-B增强对春小麦生长发育的影响程度制定合理的应对措施提供科学依据。以春小麦“宁春4号”为供试材料,采用大田定位试验,利用可升降式紫外灯装置,观测增加不同剂量UV-B辐射情况下春小麦的生物量、叶面积指数和产量结构因素等的变化状况。结果显示,UV-B辐射增强使春小麦地上部分生物量和叶面积指数减少,改变了各器官生物量分配格局,多数情况下,随着UV-B辐射增加量越多,春小麦生物量和叶面积指数减少的程度越大;此外,增加UV-B辐射也使春小麦株高降低,穗长、小穗数、结实粒数和千粒重降低或者减少。     

红砂(Reaumuria soongorica)黄酮类物质代谢及其抗氧化活性对UV-B辐射的响应

对荒漠植物红砂(Reaumuria soongorica)在UV-B辐射胁迫下不同时间内(0、2、4、6、8、10d)脂质过氧化、叶绿素和类胡萝卜素含量的变化以及黄酮类代谢途径关键酶活性、代谢产物及代谢产物的抗氧化活性进行了分析,探讨黄酮类代谢响应UV-B辐射胁迫的变化以及与脂质过氧化和光合色素系统的相关性。结果表明:随着UV-B辐射处理时间的延长,叶绿素含量有所降低;类胡萝卜素含量升高;膜脂过氧化程度(以丙二醛(MDA)含量表示)增加;黄酮类代谢途径关键酶黄烷酮3-羟化酶(F3H)活性呈现先增加后降低的趋势,但仍高于处理前水平,二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)活性增强,代谢终产物总黄酮含量先降低后恢复至处理前水平,花色素苷(ANS)含量上升;DFR活性、黄酮类代谢产物ANS及总黄酮对DPPH清除率和对MDA形成的抑制率均与MDA以及光合色素系统之间存在显著或极显著的相关性。这表明次生物质黄酮类代谢途径在UV-B胁迫下发挥了抗氧化功能,提高红砂对在UV-B辐射下的自我保护能力。     

三种UV-B辐射强度下香蒲叶片光合特性和叶绿体超微结构及其变化

为了探究3种UV-B(ultraviolet-B,波长为280～315 nm的紫外光)辐射强度对香蒲(Typha orientalis)叶片光合特性和叶绿体超微结构的影响,于2017年5月19日至7月17日,在甘肃农业大学室外实验基地,构建模拟垂直潜流人工湿地,在其中栽种香蒲幼苗;在3种UV-B辐射强度[168μw/cm~2(自然光照下)、210μw/cm~2和252μw/cm~2]下,测定香蒲叶片光合色素含量和光合特性指标,并观察其叶绿体超微结构。研究结果表明,UV-B辐射增强显著减小了香蒲叶片的光合色素含量,且随着辐射强度增大,光合色素含量减小量增大;UV-B辐射增强显著减小了香蒲叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,增大了胞间CO_2浓度,UV-B辐射强度增强的条件下香蒲叶片光合速率减小的主要原因是非气孔因素;在UV-B辐射增强条件下,香蒲叶片叶绿体超微结构遭到破坏,表现为叶绿体数目减少,叶绿体结构变形,体积膨大,形态臃肿,叶绿体中出现淀粉颗粒,破坏作用随辐射强度增大而加剧。     

不同UV-B辐射时间对菹草表型可塑性的影响

菹草(Potamogeton crispus)衰亡的原因一直是水体生态修复的研究热点。已有的研究认为,强光照是促进菹草衰亡的关键因素。分别将菹草幼苗置于150μW/cm2剂量的中波紫外线(UV-B,波长为275~320 nm)辐射下,设置4种UV-B辐射持续时间处理,其每日的持续辐射时间分别设定为0 h(对照处理)、2 h、4 h和6 h,对照处理下的菹草幼苗不接受UV-B辐射,仅接受长波紫外线(UV-A)辐射和光合有效辐射,监测各处理下菹草幼苗的生长、形态状况、石芽形成和萌发等指标。研究结果表明,每日6 h的UV-B辐射,能促进菹草分枝,且能促进菹草衰亡;2 h和4 h的UV-B辐射,对菹草的影响较小,随着UV-B辐射时间的延长,菹草植株的株高、节间距和单株鲜质量明显下降,每日2 h的UV-B辐射,能促进植株叶面积的增加;每日延长UV-B辐射时间,可以促进石芽的形成,但形成的石芽随着变态率的增加,其长度增加、宽度减小,石芽质量减轻,下一个生长季的萌发率降低,萌发出二苗的比率降低,萌发苗的各项生长指标随着辐射剂量增加而逐渐降低。因此,在春末、夏初,随着太阳辐射时间的增加,阳光中累计的UV-B辐射剂量增加,这可能是促进菹草大批衰亡的重要原因。     

UV-B辐射对生物结皮层藓类植物生理生化指标的影响

以腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区常见藓类结皮中的真藓(Bryum argenteum)和土生对齿藓(Didymodon vinealis)为研究对象,通过室内模拟沙坡头地区臭氧损耗0%(对照)、6%、9%和12%所达到的UV-B强度梯度(2.75、3.08、3.25、3.41 W·m-2),研究了增强UV-B辐射对两种藓类植物渗透调节物质、膜质过氧化程度及抗氧化酶活性的影响。结果表明:随着UV-B辐射增加,两种藓类植物丙二醛(MDA)含量显著升高;可溶性糖含量、超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化氢酶(CAT)活性则降低;且UV-B辐射对真藓的影响大于土生对齿藓,说明真藓对UV-B辐射相对更敏感。本研究结果也预示着在未来UV-B辐射增强的情况下,温带荒漠生物土壤结皮(BSC)的组成和结构将会发生显著变化,这种变化将会深刻地影响BSC在荒漠生态系统中的功能,进而影响荒漠生态系统的健康和稳定。     

三种UV-B辐射强度下香蒲的生长和抗氧化状况

为了探究3种UV-B辐射强度对香蒲(Typha orientalis)生长和抗氧化状况的作用,于2017年5月19日~7月17日,在甘肃农业大学室外实验基地,构建模拟垂直潜流人工湿地,在其中栽种香蒲幼苗;在3种UV-B辐射强度[168μw/cm(自然光照下)、210μw/cm和252μw/cm]下,测定香蒲的生长和抗氧化指标。研究结果表明,随着UV-B辐射增强,香蒲叶片提前出现叶缘褪绿、萎蔫和坏死斑点等现象;在短时间3种强度的UV-B辐射下,香蒲的株高和生物量都显著增大,但是随着辐射时间的增加,香蒲的生长受到抑制,且生物量表现出向地下积累的规律;在实验前14 d,随着UV-B辐射强度的增强,香蒲叶片的丙二醛、抗坏血酸和还原型谷胱甘肽含量以及超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶活性都显著提高,14 d以后,其逐渐降低;在实验的不同时期,在植物生长中起主要作用的抗氧化酶和抗氧化物质存在差异。在UV-B辐射下,香蒲通过提高其抗氧化酶活性和抗氧化物质的含量,来抵抗UV-B辐射对其造成的损伤。     

碱胁迫下NO和Ca~(2+)对裸燕麦(Avenanuda)幼苗生理特性的影响

为了探讨NO对碱胁迫下裸燕麦(Avena nuda)生理响应的调节作用,采用营养液培养,研究Ca~(2+)对外源NO供体硝普钠(SNP)所诱导的NaHCO_3胁迫下裸燕麦品种"定莜6号"幼苗生长、活性氧代谢和渗透溶质积累的影响。结果表明:25μmol·L-1SNP或6.5mmol·L-1 CaCl_2能够缓解75mmol·L-1 NaHCO_3胁迫对幼苗生长的抑制作用,叶片超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、抗坏血酸过氧化物酶和质膜H+-ATP酶活性较单独NaHCO3胁迫处理明显增强,O·-2、H_2O_2、丙二醛含量显著下降,抗坏血酸、可溶性糖、可溶性蛋白质、脯氨酸含量和K+/Na+显著提高;添加SNP的同时增添Ca~(2+)通道抑制剂~La(3+)或Ca~(2+)螯合剂EGTA抑制了SNP的这些作用。Ca~(2+)在NO诱导的碱胁迫下裸燕麦活性氧清除能力和渗透溶质含量提高、维持离子平衡中起重要作用,NO的作用可能依赖于胞浆Ca~(2+)的浓度。     

一氧化氮和过氧化氢对万寿菊不定根形成的影响

以万寿菊（Tagetes erecta L.）为试材,研究了一氧化氮（NO）和过氧化氢（H2O2）对植物不定根形成中的影响及其相互关系。结果表明,外源NO供体肖普纳（SNP）和H2O2可显著地促进万寿菊外植体不定根的形成,且呈现明显的剂量效应,最适的SNP和H2O2浓度分别为50 μM和200 μM。NO和H2O2共同处理的万寿菊不定根的数量和根长显著高于NO或H2O2单独处理。NO在H2O2诱导万寿菊不定根形成的信号途径中起了重要作用;同时,H2O2包含在NO诱导不定根形成途径中。NO引起万寿菊外植体内源H2O2含量增加,H2O2亦促进内源NO积累。可见,NO和H2O2在万寿菊不定根形成过程中具有协同诱导效应,两者在促进不定根形成过程中可能通过互作反应提高各自的信号水平。     

外源一氧化氮供体对盐胁迫下多裂骆驼蓬幼苗光合作用和叶黄素循环的影响

一氧化氮(NO)是植物体内新发现的一种活性分子。为了探讨外源NO对盐胁迫下荒漠植物光合生理响应的调节作用,以多裂骆驼蓬为试验材料,研究叶面喷施NO供体硝普钠(SNP)预处理对根施NaCl胁迫下叶片光合色素含量、气体交换参数、叶绿体Hill反应活力和ATPase活性、叶绿素荧光参数及叶黄素循环的影响。结果表明:①0.15 mmol·L-1SNP可显著缓解300 mmol·L-1NaCl胁迫下叶绿素a、b和类胡萝卜素含量及净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和气孔限制值(Ls)的下降和细胞间隙CO2浓度(Ci)的升高;②SNP处理减小了NaCl胁迫诱导的叶绿体Hill反应活力和Ca2+-ATPase、Mg2+-ATPase活性的下降幅度;③NaCl胁迫下叶绿体最大荧光(Fm)、PSⅡ潜在光化学效率(Fv/F0)、最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP)显著降低,天线热耗散(D)略微下降,初始荧光(F0)和非光化学猝灭系数(NPQ)明显提高。SNP处理使NaCl胁迫下的F0显著降低,Fm、Fv/F0、Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP、NPQ和D明显提高;④NaCl胁迫引起叶黄素循环库(V+A+Z)显著降低和脱环氧化状态(A+Z)/(V+A+Z)明显提高,SNP处理使NaCl胁迫下的V+A+Z明显提高,(A+Z)/(V+A+Z)显著下降。由此表明,NO能够缓解盐胁迫下非气孔因素引起的光合速率的下降及光抑制对光合系统的破坏作用,而非光化学效率的提高和天线热耗散的增强可能是NO 保护光合系统并提高光合速率的重要机制之一。     

隐花植物对UV-B辐射响应和适应机制的研究进展

 隐花植物是指不产生种子的植物,是我国干旱、半干旱地区主要表面特征——生物土壤结皮的组成成分,并在其中扮演着独特而重要的生态作用。隐花植物对环境因子变化的响应和适应能力大小对整个生态系统稳定性具有重要影响。因此,有关增强UV-B辐射对隐花植物影响的研究已成为目前UV-B辐射研究领域的发展趋势和热点之一。通过系统地综述国内外有关隐花植物对UV-B辐射响应和适应机制研究方面的进展,分析了研究趋势,讨论了目前该领域研究的一些不足并对未来发展提出了展望,以期促进隐花植物的研究,加深对我国干旱、半干旱区隐花植物在应对UV-B辐射增强的响应和适应机制的认识。     

柠条适应极端干旱的生理生态机制 ——叶片脱落和枝条中叶绿体保持完整性

 为了探讨柠条适应极端干旱的生理生态机制,对盆栽柠条停止浇水造成土壤持续干旱直到叶片完全脱落,然后复水。干旱和复水期间,对土壤、叶片和枝条的相对含水量、叶片和枝条中的叶绿素含量以及超微结构进行了测定和观察。结果表明,干旱脱水过程中叶片中的色素含量下降,枝条中类胡萝卜素含量下降。复水4 d后,叶片中色素含量和枝条中类胡萝卜素含量上升并逐步达到正常水平。超微结构研究表明,柠条嫩枝的亚细胞组织中普遍含有叶绿体。正常条件下,无论是枝条还是叶片的亚细胞组织,叶绿体紧贴细胞壁。叶绿体中的类囊体排列整体有序。随着干旱的加剧,叶绿体脱离细胞壁,向细胞中央靠近。严重干旱造成了叶片叶肉细胞和叶绿体结构不可恢复性的破坏,包括外膜和膜片层结构,类囊体膜解体,淀粉粒消失,部分细胞器裂解成碎片。而嫩枝的亚细胞组织和叶绿体都保持完整。因此,柠条通过叶片脱落减少光照面积来适应极端干旱对自身造成的伤害,通过保持枝条中叶绿体的完整性和一部分叶绿素为复水条件下光合作用的快速恢复提供了保证。     

Effect of solar radiation and the subsequent dark periods on two newly isolated and characterized Antarctic marine bacteria

Two strains of psychrotolerant Antarctic marine bacteria were isolated and characterized using biochemical and molecular techniques. Sequencing of 16S rRNA gene showed that UVvi strain belongs to the genus Arthrobacter whereas UVps strain is related to the Flexibacter-Cytophaga-Bacteroides (FCB) group. Response of the strains to solar radiation was studied during the summer of 1999 in Potter Cove, near Jubany station (South Shetland Island, Antarctica). The effect of photosynthetically available radiation (PAR, 400-700 nm), ultraviolet-A (UV-A, 320-400 nm) and ultraviolet-B radiation (UV-B, 280-320 nm) on cell viability was studied using mixed cultures in quartz bottles covered with interferential filters and exposed to solar radiation. In all experiments, four treatments were used: dark (with light screened out), PAR (with UV radiation screened out), PAR+UV-A (UV-B screened out) and PAR+UV-A+UV-B. Under the assayed conditions, PAR+UV-A and PAR+UV-A+UV-B radiation showed similar negative effects on the viability of the studied strains. However, at the end of the exposure time, mortality values in PAR+UV-A+UV-B treatments were higher than those observed under PAR+UV-A treatments. In both PAR+UV-A and PAR+UV-A+UV-B treatments we observed high levels of hydrogen peroxide compared with the dark control. The Arthrobacter UVvi strain showed significant recovery in dark conditions after exposure to the PAR+UV-A but not after the PAR+UV-A+UV-B treatment. This strain proved to be more resistant to UV radiation than the FCB group-related UVps strain. The results showed that UV radiation has a deleterious effect on these Antarctic marine bacteria and also revealed that the analysed components of the Antarctic bacterioplankton may have different responses when they are exposed to the same irradiance conditions.     

外源NO对野生早熟禾幼苗抗寒性的影响

以野生草地早熟禾（Poa pratensis）和硬质早熟禾（Poa sphondylodes）为材料,通过人工室内模拟低温逆境胁迫,研究外源一氧化氮（NO）供体亚硝基铁氰化钠（硝普钠,SNP）对低温胁迫下野生早熟禾幼苗生长、渗透调节和抗氧化系统的影响,探讨外源NO提高早熟禾抗寒性的生理机制。结果表明,低温胁迫下：0~700 μmol·L^-1浓度范围内,随SNP浓度的增大,两个供试材料的地上生物量和生长速度先增大后减小,相对膜透性、丙二醛（MDA）含量、游离脯氨酸（F-Pro）含量先减小后增大,可溶性糖（SS）和可溶性蛋白（SP）含量先增加后减小,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性先增强后减弱;高浓度NO产生伤害,低浓度NO则有保护作用;SNP浓度100 μmol·L^-1时,膜脂过氧化水平最低,渗透调节物质积累最多,保护酶活性最强,对低温胁迫的缓解效果最佳。硬质早熟禾对低温胁迫下外源NO的缓解较草地早熟禾敏感。     

塔克拉玛干沙漠腹地太阳紫外UV-B辐射的观测与分析

利用塔中站（39°01′N,83°40′E)直接探测的紫外辐射资料,对塔克拉玛干沙漠近地层紫外辐射特征进行了系统的分析。结果表明,紫外UV-B辐射年总量为8.59 MJ·m-2·a-1。夏季紫外线辐射强度较大,7月达到最大为1.24M J·m-2,占紫外UV-B辐射年总量的14.44% ;冬季紫外线辐射强度较小,约为7月的1/5,1月出现最低值为0.257 M J· m-2;紫外UV-B瞬时辐射强度全年峰值为2.51 W·m-2,出现在6月。1、4、7、10月紫外UV-B辐射的日总量变化对天气现象有不同程度的反映,天气现象较少的1月逐日紫外辐射上下变动的离散度较小,7月最大。紫外UV-B辐射随云量增多而降低;沙尘使紫外UV-B辐射的降低较为显著,沙尘暴时,其值为各类风沙天气中最低。     

光照与紫外辐射对亚热带树木叶片排放CH4的影响

植物排放甲烷（CH4）的来源尚存很大争议,而光照和紫外辐射胁迫可能是植物排放CH4的重要影响因素．本研究选择亚热带常见树种米槠、木荷、浙江桂、罗浮栲、杉木、马尾松和柑橘7种树木为研究对象,利用控制实验研究了光照和增强紫外辐射对树木叶片CH4排放的影响．结果表明：7种树木叶片的平均CH4排放速率在光照条件下（21.176ng·CH4·g^-1DW·h^-1）是在黑暗条件下（9．699ng·CH4·g^-1DW·h^-1）的2．2倍,光照对不同树木叶片CH4排放速率的影响具有显著差异;在高UV-B辐射强度处理下,除浙江桂和柑橘外,其他5种树木的CH4排放速率均显著高于低UV—B辐射强度处理的CH4排放速率;树种及其与光照或UV辐射的交互作用对树木叶片CH4排放速率的都具有显著影响,光照或增强UV辐射强度对排放速率较低的树木种类排放CH4的促进作用更强．