UV-B輻射對(duì)植物形態(tài)影響研究綜述

董春陽(yáng)

（河南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南商丘476001）

UV-B輻射對(duì)植物形態(tài)影響研究綜述

董春陽(yáng)

（河南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南商丘476001）

植物形態(tài)方面的影響包括植物的株高、節(jié)間距及葉片等?？偨Y(jié)了國(guó)內(nèi)UV-B輻射對(duì)植物形態(tài)方面的影響，并對(duì)其中存在的問題進(jìn)行討論與展望。

UV-B輻射；植物；形態(tài)

近幾年，隨著工業(yè)化的發(fā)展，導(dǎo)致空氣質(zhì)量降低，破壞了臭氧層。臭氧層被破壞，紫外輻射就會(huì)增加，而紫外輻射增加是全球所面臨的環(huán)境問題之一，有關(guān)UV-B增強(qiáng)的生物效應(yīng)研究也隨之成為研究的熱點(diǎn)。很多研究機(jī)構(gòu)從植物生長(zhǎng)發(fā)育、形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化等方面開展了大量UV-B脅迫實(shí)驗(yàn)，通過(guò)各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與數(shù)據(jù)分析UVB輻射對(duì)植物生長(zhǎng)的影響。根據(jù)生理學(xué)知識(shí)可知，UV-B輻射勢(shì)必會(huì)影響植物的形態(tài)，引起一系列生理生化方面的改變，從而改變某些植物產(chǎn)品的質(zhì)量，間接影響人類生活與生存。

1 UV-B輻射的定義及其對(duì)作物的影響

UV-B是一種波長(zhǎng)為280～320 nm的紫外輻射，屬于對(duì)作物的有效輻射，其90%能被大氣平流層中的臭氧所吸收，太陽(yáng)光中的紫外線就包含有UV-B。如果大氣平流層中臭氧含量減少，UV-B輻射會(huì)增強(qiáng)。UV-B輻射的增強(qiáng)會(huì)對(duì)作物細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)DNA造成破壞，引起生物分子和生理生化過(guò)程方面的變化。由于細(xì)胞中的許多組分（蛋白質(zhì)的芳香族氨基酸、DNA、RNA和一些小分子）都能吸收UV-B輻射，進(jìn)而引起結(jié)構(gòu)功能發(fā)生諸多變化，植物形態(tài)也會(huì)得以改變[1]。

2 UV-B輻射對(duì)植物形態(tài)的影響

2.1 對(duì)植物株高和節(jié)間距的影響

張紅霞[2]等人試采用人工增強(qiáng)UV-B輻射的方法，研究了蠶豆幼苗生長(zhǎng)對(duì)不同強(qiáng)度UV-B輻射的響應(yīng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明增強(qiáng)UV-B輻射對(duì)蠶豆幼苗的生長(zhǎng)有很大影響。實(shí)驗(yàn)組蠶豆幼苗高度和對(duì)照組的蠶豆幼苗高度相比有明顯降低，隨輻射強(qiáng)度的加大矮化現(xiàn)象更明顯。根據(jù)植物生理知識(shí)，對(duì)照組幼苗株高降低，就會(huì)減少其對(duì)UV-B輻射的傷害，是植物對(duì)自身的一種保護(hù)。還有實(shí)驗(yàn)，比如鄭有飛[1]對(duì)大豆和小麥進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)UV-B輻射對(duì)大豆和小麥的生長(zhǎng)均有抑制作用，也有植株矮化現(xiàn)象，但UV-B輻射對(duì)兩種作物的作用結(jié)果抑制程度不同實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，大豆更易受紫外輻射的影響，說(shuō)明每種植物生長(zhǎng)機(jī)制多少會(huì)有些不同，所受到的同一種因素的影響也會(huì)有所不同，并且實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)小麥節(jié)間長(zhǎng)在UV-B輻射增強(qiáng)影響下均有不同程度的縮短，越往下節(jié)間縮短長(zhǎng)度越大。由此可知，植物株高與節(jié)間長(zhǎng)也有很大程度的聯(lián)系，植物通過(guò)抑制節(jié)間長(zhǎng)從而抑制其株高。根據(jù)所學(xué)的植物生理學(xué)以及植物學(xué)知識(shí)，植物生長(zhǎng)會(huì)受到一系列植物激素的影響，比如生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素等等。而生長(zhǎng)素在UV-B輻射的影響下易分解轉(zhuǎn)化成多種光氧化產(chǎn)物，這些氧化產(chǎn)物能抑制莖的伸長(zhǎng)，所以株高會(huì)變短。

2.2 對(duì)植物葉面積的影響

葉片是植物進(jìn)行光合作用的重要器官，葉片接受的UV-B輻射也最多，所以受到的影響也最為顯著。李俊[3]等分析在增強(qiáng)UV-B輻射條件下馬鈴薯不同品種的形態(tài)變化差異，7個(gè)品種在處理后葉面積均減小，并且葉片較大的品種與葉片較小的相比，受輻射的影響更大，葉面積減小的也更多。由于植物莖稈會(huì)受到葉片的遮蔽作用，葉片受到的UV-B的輻射會(huì)更多一些，所以UV-B的輻射造成的葉面積的下降比作物株高受到的影響更大。另外，葉片由于暴露在環(huán)境中，與空氣的接觸更多，所以葉片也是對(duì)UV-B輻射最敏感的器官，因此，相比其他器官，葉片是衡量UV-B輻射對(duì)植物生長(zhǎng)影響的一個(gè)較好的器官[4]。實(shí)驗(yàn)表明，隨著UV-B輻射增強(qiáng)，作物光合能力下降，葉綠素和光合系統(tǒng)受損，綠葉數(shù)量下降增多，植物葉面積也會(huì)發(fā)生變化。

3 小結(jié)

當(dāng)然，受環(huán)境條件以及分子水平的限制，國(guó)內(nèi)外對(duì)UV-B輻射影響的研究也并不全面，大多集中在水稻、玉米、小麥和一些植物幼苗的研究，而對(duì)高等木本植物以及群落水平的研究都較少，所以有的結(jié)論也具有片面性。另外，很多研究都會(huì)受到環(huán)境條件的限制，自然條件下的研究很少，此外，有關(guān)植物對(duì)UV-B輻射的遺傳響應(yīng)及分子生物學(xué)研究尚不深入[5]。當(dāng)然，如今大氣污染的問題也愈發(fā)嚴(yán)重，對(duì)植物造成的影響也越來(lái)越嚴(yán)重，所以研究UV-B輻射對(duì)植物形態(tài)生理等各方面的影響也是必然趨勢(shì)[6]。

UV-B輻射的增強(qiáng)很多都是人類活動(dòng)的結(jié)果，所以已經(jīng)無(wú)法改變，UV-B輻射的增強(qiáng)對(duì)植物的影響研究也有一定的意義[7]。就如上述所說(shuō)，UV-B輻射通過(guò)影響植物激素比如生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素等使其分解轉(zhuǎn)化成多種光氧化產(chǎn)物，這些氧化產(chǎn)物能抑制莖的伸長(zhǎng)，使植物株高變短，所以植物會(huì)受到傷害，從而導(dǎo)致體內(nèi)的生理生化反應(yīng)異常，導(dǎo)致植物的葉片變小、節(jié)間長(zhǎng)度變小等形態(tài)變化的產(chǎn)生[8]。既然對(duì)植物造成了一定程度的傷害，所以對(duì)其傷害的緩解和抑制也成為了一個(gè)研究的熱點(diǎn)，而這些也更多需要一些分子層面的研究。隨著分子水平的提高，相信研究人員會(huì)有目標(biāo)地用其他物質(zhì)來(lái)有效地緩解或抑制UV-B輻射對(duì)植物的傷害。

[1]鄭有飛，顏景義，萬(wàn)長(zhǎng)健，等.紫外輻射增加對(duì)農(nóng)作物的影響及其對(duì)策[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，1998.

[2]張紅霞，吳能表，胡麗濤，等.不同強(qiáng)度UV-B輻射脅迫對(duì)蠶豆幼苗生長(zhǎng)及葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊慬J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2010.

[3]李俊，牛金文，楊芳，等.不同馬鈴薯品種(系)對(duì)增強(qiáng)UV-B輻射的形態(tài)響應(yīng)[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016.

[4]馮虎元，徐世健，安黎哲，等.UV-B輻射對(duì)8個(gè)大豆品種種子萌發(fā)率和幼苗生長(zhǎng)的影響[J].西北植物學(xué)報(bào)，2001.

[5]訾先能，強(qiáng)繼業(yè)，陳宗瑜，等.UV-B輻射對(duì)云南報(bào)春花葉綠素含量變化的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2006.

[6]徐佳妮，雷夢(mèng)琦，魯瑞琪，等.UV-B輻射增強(qiáng)對(duì)植物影響的研究進(jìn)展[J].基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué)，2015.

[7]羅南書，鐘章成.田間增加UV-B輻射對(duì)玉米光合生理的影響[J]生態(tài)學(xué)雜志，2006.

[8]張靜，王進(jìn)，田麗萍.紫外線（UV-B）輻射增強(qiáng)對(duì)植物生長(zhǎng)的研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2009.

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