趙長江 ，李佐同 ，胡雪微 ，劉鑫 ，黃壽光 ，張海燕 ，王玉鳳 ，楊克軍

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，大慶163319；2.黑龍江省教育廳寒地作物種質(zhì)改良與栽培重點實驗室）

紫外輻射（Ultraviolet，UV）是到達地表的太陽光的一部分，UV 光譜區(qū)傳統(tǒng)上可以分為三部分：UV-A（320～400 nm），UV-B（280～320 nm），UV-C（小于280 nm）。在這三部分光譜中，平流層臭氧吸收波長低于290 nm 的UV 輻射，使之無法到達地表，所以只有UV-A 和長波UV-B 具有生物學(xué)重要性。環(huán)境UV-B 水平是易變的，受到多種因素的影響，尤如緯度、季節(jié)、影響太陽高度角的日長和海拔，尤其是大氣層的厚度。加之氯氟烴的釋放導(dǎo)致臭氧層的變薄，導(dǎo)致局部地區(qū)UV-B 輻射增強。大氣中的臭氧濃度每減少1%，到達地面的生物有效UV-B 輻射增加2%[1]。植物需要利用太陽光能進行光合作用，因而不可避免地受到UV-B 輻射的影響，在一定程度上與其他環(huán)境因子協(xié)同影響植物[2]。UV-B 輻射的增加，會導(dǎo)致植物的生長發(fā)育和生理生化過程發(fā)生一系列的變化[3]，如抑制植物的色素合成與光合作用，并引起膜質(zhì)過氧化加重，使植物的形態(tài)、季相、生物量積累發(fā)生變化[4]。與動物相比，對于植物而言UV-B 輻射不僅僅是逆境信號，也是一種環(huán)境因子調(diào)控生長和發(fā)育，如調(diào)節(jié)植物伸長生長和向光性[5-6]。

已有研究表明增強的UV-B 輻射影響玉米的生長發(fā)育、產(chǎn)量品質(zhì)、光合作用和呼吸作用[7-13]，上述研究多是從生態(tài)學(xué)的角度研究UV-B 對玉米的影響。盡管，王芳等[14]研究了短暫UV-B 輻射與干旱復(fù)合脅迫下玉米的生理生化變化，但是玉米對短暫單一UV-B 輻射響應(yīng)的生理生化變化研究較少。研究分析玉米幼苗對短暫UV-B 輻射響應(yīng)的生理生化變化，有助于揭示UV-B 作為光信號在植物生長發(fā)育過程中的作用和機制研究。

1 材料與方法

1.1 玉米種植和處理

玉米雜交種墾玉7（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院玉米研究室自主培育），選取飽滿度一致，大小均勻的玉米種子用2%的次氯酸鈉溶液消毒10 min，用清水沖洗3～5 遍后于25℃培養(yǎng)箱保濕催芽1～2 d。然后播種于9 cm 直徑的小缽內(nèi)（營養(yǎng)土與蛭石比例約為 3∶1），置于植物生長室（晝/夜時長為 12 h/12 h，溫度25℃/18℃，光照強度為12 Klux）培養(yǎng)至三葉一心進行逆境處理。

選擇長勢一致的玉米幼苗進行短暫UV-B 輻射處理，將UVB313 紫外燈管（美國，Q-LAB 公司）懸掛于幼苗上方 0.5 m 的距離，光強為 1.28 μmol ·（m2 ·s）-1，輻射處理30 min，處理后置于種植幼苗的生長室進行恢復(fù)并取樣，每次取樣時剪取兩株苗的所有葉片進行一個理化指標測定。從UV-B 輻射處理開始，分別在 0、12、24、36、48、72 h 對 UV-B 處理和未處理的玉米幼苗進行取樣，稱重后液氮速凍，于-80℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 理化指標測定

對樣品進行可溶性蛋白、脯氨酸（Pro）、葉綠素、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和熒光值等6 個逆境相關(guān)生理生化指標進行分析，每個處理進行3 次重復(fù)。生理生化指標具體測定方法分別為可溶性蛋白含量的測定采用考馬斯亮藍G-250 法，超氧化物歧化酶（SOD），葉綠素含量[15]，過氧化物酶（POD）采用愈創(chuàng)木酚法測定，脯氨酸（Pro）含量測定用酸性水合茚三酮顯色法[16]；Fv/Fm 熒光值的測定（植物脅迫測量儀OS30P，美國）。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析由Excel 和SPSS 16.0 軟件完成，其中顯著性分析采用最小顯著差數(shù)法（LSD）。

2 結(jié)果與分析

2.1 UV-B 輻射對玉米葉片葉綠素含量的影響

葉綠素是植物進行光合作用的重要物質(zhì)，其含量的高低直接影響到葉片光合能力。從圖1 可以看出，除處理12 h 的葉片葉綠素a 含量顯著降低外，在供試的0～72 h 范圍內(nèi)，UV-B 輻射處理玉米葉片葉綠素a 含量與相對應(yīng)的未處理對照間無顯著性差異；與未處理對照相比，0～72 h 范圍內(nèi)UV-B 輻射誘導(dǎo)葉片葉綠素a 含量先急劇降低，而后逐漸升高，其中處理后12 h 的葉綠素a 含量最低，處理24 h 后基本恢復(fù)與對照水平相近。

從圖2 可以看出，在供試的0～72 h 范圍內(nèi)，UV-B 輻射處理玉米葉片葉綠素b 含量與相對應(yīng)的未處理對照間差異較小，且差異不顯著；在0～24 h 區(qū)間UV-B 輻射誘導(dǎo)葉片葉綠素b 含量變化趨勢與葉綠素a 含量變化趨勢相反，表現(xiàn)為先升高后降低，而后與葉綠素a 含量變化趨勢相似。

2.2 UV-B 輻射對玉米葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm 反應(yīng)了光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）原初光能轉(zhuǎn)換效率（Fv/Fm），研究選取照光一致的第一片完全展開葉進行測定，測定前預(yù)暗15 min。從圖3 可以看出，在供試的0～72 h 范圍內(nèi)，除處理24 h后UV-B 輻射玉米葉片F(xiàn)v/Fm 值顯著低于相對應(yīng)的未處理對照外，其他處理均低于對照且差異不顯著；與未處理對照相比，0～72 h 范圍內(nèi)UV-B 輻射誘導(dǎo)Fv/Fm 值先逐漸降低，而后逐漸升高，其中24 h時Fv/Fm 值降到最低點，在48～72 h 區(qū)間基本恢復(fù)與對照水平相近。

2.3 UV-B 輻射對玉米葉片可溶性蛋白含量的影響

從圖4 可以看出，在供試的0～72 h 范圍內(nèi)，UVB 輻射處理玉米葉片可溶性蛋白含量與相對應(yīng)的未處理對照間在24 h 和36 h 時差異顯著，其他時間點差異不顯著；與未處理對照相比，0～36 h 間UV-B 輻射誘導(dǎo)葉片可溶性蛋白含量先升高，而后逐漸降低，其中處理36 h 蛋白含量最低，在36～72 h 間UV-B輻射誘導(dǎo)葉片可溶性蛋白含量亦是先升高后降低，在處理48 h 后基本恢復(fù)與對照水平相當(dāng)。

2.4 UV-B 輻射對玉米葉片脯氨酸含量的影響

脯氨酸是滲透調(diào)節(jié)中最重要的溶質(zhì)之一，脯氨酸還可作為自由基清除劑起保護作用。從圖5 可以看出，在供試的0～48 h 范圍內(nèi)，UV-B 輻射處理玉米葉片脯氨酸含量均高于相對應(yīng)的未處理對照間，而且在12 h 和24 h 時顯著高于未處理對照；與未處理對照相比，0～72 h 范圍內(nèi)UV-B 輻射誘導(dǎo)葉片脯氨酸含量先緩慢升高，而后逐漸降低，其中處理24 h 脯氨酸含量最高，在處理36 h 后基本恢復(fù)與對照水平相當(dāng)。

2.5 UV-B 輻射對玉米葉片POD 酶活性的影響

從圖6 可以看出，在供試的0～72 h 范圍內(nèi)，UV-B 輻射處理玉米葉片POD 活性與相對應(yīng)的未處理對照間無顯著性，在供試的0～24 h 區(qū)間內(nèi)，UV-B輻射處理玉米葉片POD 活性低于相對應(yīng)的未處理對照，在24～48 h 區(qū)間內(nèi)UV-B 輻射處理玉米葉片POD 活性高于相對應(yīng)的未處理對照；與未處理對照相比，0～72 h 間UV-B 輻射誘導(dǎo)葉片POD 活性先緩慢升高，直到48 h 而后逐漸降低，基本恢復(fù)與對照水平相當(dāng)。

2.6 UV-B 輻射對玉米葉片SOD 活性的影響

從圖6 可以看出，在供試的0～72 h 范圍內(nèi)，UV-B 輻射處理玉米葉片SOD 活性與相對應(yīng)的未處理對照間無顯著性，且差異很??；與未處理對照相比，0～36 h 區(qū)間UV-B 輻射誘導(dǎo)葉片SOD 活性緩慢增強，36～72 h 區(qū)間SOD 活性出現(xiàn)波動。整體來看，SOD 酶活性幾乎未受短暫UV-B 輻射影響。

3 結(jié)論

在逆境脅迫下，植物的生理活動會受到不同程度的影響，而植物則采取一系列的應(yīng)對措施來抵御外界環(huán)境的變化，減少對自身所造成的傷害[17]。研究通過對短期UV-B 輻射處理三葉一心期玉米幼苗葉片進行生理生化指標分析，研究結(jié)果表明：

3.1 在供試的時間范圍內(nèi)，葉綠素a 和脯氨酸等兩個供試指標參與玉米幼苗對UV-B 輻射早期應(yīng)答反應(yīng)（0～24 h），隨后葉綠素?zé)晒釬v/Fm 和可溶性蛋白（24～36 h）受到顯著影響，表明植物光合作用受到UV-B 的輻射影響顯著，葉綠素a 合成受抑制后導(dǎo)致光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）光能轉(zhuǎn)換效率降低；另一方面蛋白質(zhì)的合成也受到UV-B 輻射顯著影響，脯氨酸等逆境應(yīng)答氨基酸含量的快速增加導(dǎo)致可溶性蛋白合成受到抑制。

3.2 與未處理對照相比，POD 和SOD 等抗氧化蛋白活性受UV-B 輻射影響變化幅度很小，表明短暫UV-B 輻射對植物的氧化傷害很小；（3）在0～72 h范圍內(nèi)，多數(shù)供試指標在處理36 h 后基本恢復(fù)到與未處理對照相當(dāng)，所以短期UV-B 輻射對玉米造成的影響不大，能夠在短期內(nèi)在生理生化水平得到恢復(fù)。

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