uv-b輻射對植物的影響__綜述

1、UVB輻射對植物的影響輻射對植物的影響姓名：姓名：陳良城專業(yè)：專業(yè)：植物學(xué)學(xué)號：學(xué)號：s2010002摘要摘要：綜述了國內(nèi)外有關(guān)紫外線(UVB)輻射對植物影響的研究現(xiàn)狀與動態(tài)，討論了增強(qiáng)UVB輻射對植物生長發(fā)育、光合作用、植物物質(zhì)代謝、植物抗氧化系統(tǒng)及細(xì)胞膜、UVB輻射與其他因子相互作用對植物的影響以及UVB輻射對生態(tài)系統(tǒng)的影響，展望了UVB輻射對植物影響領(lǐng)域中值得深入探討的問題。介紹了UVB輻射增強(qiáng)對植物影響的研究進(jìn)展，包括對植物形態(tài)

2、、生長、細(xì)胞膜系統(tǒng)、光合作用的影響，植物UVB輻射增強(qiáng)的生理及生態(tài)響應(yīng)，和UVB與其他環(huán)境因子對植物的復(fù)合作用及今后研究的方向和重點(diǎn)。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：UVB輻射；生長發(fā)育；光合作用；影響近幾十年來，在世界范圍內(nèi)人類越來越關(guān)注自身生存環(huán)境的變化。隨著世界人口的不斷增長以及現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，世界環(huán)境的生態(tài)壓力日趨嚴(yán)重，環(huán)境問題已成為當(dāng)今世界的幾大熱點(diǎn)問題之一。酸雨、溫室效應(yīng)和臭氧層破壞是目前人類面臨的三大環(huán)境問題。其中，由臭氧層破壞導(dǎo)致

3、的紫外線UVB增強(qiáng)，更是引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。人類活動產(chǎn)生的氯氟烴、氧化氮等臭氧損耗物對平流層的臭氧破壞己成為人類面臨的最突出的環(huán)境問題之一，平流層臭氧破壞的直接后果就是到達(dá)地表的太陽輻射中的紫外輻射增加。進(jìn)入大氣層的太陽紫外輻射依波長不同可分為三類：短波紫外輻射(UVC，200~280nm)，屬滅生性輻射；中波紫外輻射(UVB，280~320nm)，為生物有效輻射；長波紫外輻射(UVA，320~400nm)，對生物影響不大。平流層中

4、O3能吸收全部的UVC和90%的UVB輻射。Caldwell試驗結(jié)果顯示，臭氧每減少1%，地表的太陽UVB輻射將增加2%[1]。預(yù)計未來60多年內(nèi)，地表紫外線輻射量將增加4%~20%[2]。地表UVB輻射增強(qiáng)，這對人類健康、動植物生長、生態(tài)系統(tǒng)、生物化學(xué)循環(huán)、材料以及對流層大氣組成和空氣質(zhì)量等造成多方面的影響和危害。有關(guān)UVB輻射的研究工作已經(jīng)廣泛開展，其中以UVB輻射對植物的生物學(xué)效應(yīng)研究較多，早在20世紀(jì)30年代就引起了國外科學(xué)家們

5、的注意，70年代以后更是進(jìn)行了大量的研究，而中國在UVB輻射的生物學(xué)效應(yīng)方面的研究工作起步較晚，研究主要是在90年代以后，現(xiàn)將國內(nèi)外關(guān)于UVB輻射對植物影響的研究進(jìn)行綜述。1.UVB輻射對植物生長發(fā)育的影響輻射對植物生長發(fā)育的影響Okada等[19]認(rèn)為是由于光系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心失活，Brle[20]認(rèn)為是由于抑制了光系統(tǒng)Ⅱ聯(lián)系的電子傳遞；Vu等[21]則認(rèn)為是由于環(huán)式磷酸化解偶聯(lián)作用和RuBP羧化酶活性下降以及類囊體膜的破壞等。這些都表現(xiàn)

6、出UVB使光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能效率下降。Teramura等從中國和東南亞各國選擇16個不同品種的水稻進(jìn)行的UVB輻射模擬試驗發(fā)現(xiàn)，其中13個品種的凈光合速率和光合產(chǎn)量有不同程度的下降，而其他3個品種的生物產(chǎn)量反而提高。他們認(rèn)為，這種差異除了與植物的地區(qū)適應(yīng)性或遺傳特性有關(guān)外，與試驗的條件如UVB照射的時間長短、植物的生長階段以及光合有效輻射的強(qiáng)度也有關(guān)系。3.UVB輻射對植物物質(zhì)代謝的影響輻射對植物物質(zhì)代謝的影響3.1對蛋白質(zhì)代謝的影響目前

7、，有關(guān)UVB輻射對蛋白質(zhì)影響的研究主要在蛋白質(zhì)的含量和合成上，而且其研究結(jié)果很不一致。有研究表明UVB輻射會抑制蛋白質(zhì)的合成，使植物的蛋白質(zhì)含量減少[22]。但也有研究表明UVB輻射促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成，引起植物蛋白質(zhì)含量增加[23]。蛋白質(zhì)含量增加可能是芳香族氨基酸合成加強(qiáng)的結(jié)果，芳香族氨基酸是合成黃酮的前體，而類黃酮物質(zhì)有利于保護(hù)植物免遭UVB輻射的傷害。UVB輻射下蛋白質(zhì)含量的增減，決定于輻射強(qiáng)度和不同植物對UVB輻射的敏感程度。李元

8、等[7]報道了增強(qiáng)的UVB輻射對春小麥不同生育期葉片可溶性蛋白質(zhì)含量的影響，葉片可溶性蛋白質(zhì)含量在分孽期、拔節(jié)期和揚(yáng)花期均顯著降低，而在成熟期則顯著增加。據(jù)報道可溶性蛋白質(zhì)中約有50%為RUBP羧化酶，因此，可溶性蛋白質(zhì)下降會導(dǎo)致植物光合作用能力下降、葉片可溶性蛋白含量降低，還可能與UVB輻射增強(qiáng)所導(dǎo)致的植物RUBP羧化酶活性下降有關(guān)。3.2對核酸代謝的影響核酸在UVB輻射波段有較大的吸收，UVB輻對其有破壞作用。國外在這方面有較多的研

9、究，國內(nèi)少見報道。研究表明，增加的UVB輻射導(dǎo)致植物葉片核酸含量降低，并認(rèn)為這是核酸降解速率增加和核酸合成速率降低共同作用的結(jié)果。UVB輻射還可增強(qiáng)抗氧化基因的表達(dá)，SODs、CATs、AP等保護(hù)酶的轉(zhuǎn)錄水平在短期內(nèi)升高[24]。但UVB輻射降低編碼蛋白質(zhì)尤其是葉綠體中參與光合作用的關(guān)鍵蛋白質(zhì)的mRNA含量，從而影響植物體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成和光合作用的進(jìn)行[25]。所以，UVB輻射可在復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯水平上影響植物的基因表達(dá)。3.3對植物色

10、素代謝的影響UVB輻射除了對葉綠素、類胡蘿卜素的含量有影響外，還會影響其他植物色素的代謝，特別是抗UV色素的合成，這些色素主要是酚類化合物如類黃酮、黃酮醇、花色素苷，以及烯菇類化合物如類胡蘿卜素、樹脂等，其中類黃酮是最主要的吸收物質(zhì)[26]，它在植物對UVB輻射的吸收中形成了一道理想的天然屏障，可以減少UVB輻射對植物自身的傷害[27]，并對葉肉組織起保護(hù)作用[28]。大量研究表明，在UVB輻射下，植物葉片中的UVB吸收物質(zhì)含量會增加[