李 想,李祖然

1 云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所, 昆明 650221 2 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院, 昆明 650201

由云南農(nóng)業(yè)大學(xué)李元教授、祖艷群教授、陜西省西安植物園主任岳明教授、北京林業(yè)大學(xué)校長(zhǎng)安黎哲教授領(lǐng)銜、5個(gè)單位、12位著者歷時(shí)兩年時(shí)間共同完成的科學(xué)著作《紫外輻射生態(tài)學(xué)》于2021年6月由科學(xué)出版社正式出版發(fā)行。該著作以2000年李元、岳明完成的著作《紫外輻射生態(tài)學(xué)》(中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社出版發(fā)行)為基礎(chǔ),結(jié)合最新國(guó)內(nèi)外相關(guān)科研成果,從全球氣候變化的角度,系統(tǒng)總結(jié)了紫外輻射生態(tài)學(xué)領(lǐng)域最新的研究成果。中國(guó)科學(xué)院植物研究所研究員、中國(guó)科學(xué)院院士種康先生對(duì)該書予以高度評(píng)價(jià),并為其作序。該著作共十章、全書80萬(wàn)字,包含圖表389個(gè)、參考文獻(xiàn)1200多篇[1](圖1)。

圖1 《紫外輻射生態(tài)學(xué)》著作封面Fig.1 The cover of Ultraviolet Radiation Ecology book

20世紀(jì)90年代,在著名生態(tài)學(xué)家王勛陵先生的引領(lǐng)和指導(dǎo)下,李元、安黎哲、岳明開(kāi)始關(guān)注紫外輻射生態(tài)學(xué)研究,其領(lǐng)銜的紫外輻射生態(tài)學(xué)研究團(tuán)隊(duì),已經(jīng)成為我國(guó)開(kāi)展紫外輻射生態(tài)學(xué)研究最早、持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)、完成國(guó)家自然科學(xué)基金資助的項(xiàng)目最多(共15項(xiàng))、成果最為豐富、在國(guó)內(nèi)外最具影響的研究團(tuán)隊(duì)。這20年間該領(lǐng)域最重要的發(fā)現(xiàn)是UV-B受體UVR- 8及其所介導(dǎo)的信號(hào)通路,這一發(fā)現(xiàn)極大地拓展了人們對(duì)UV-B輻射作用機(jī)理的理解。通過(guò)結(jié)合野外長(zhǎng)期定位研究工作和國(guó)內(nèi)外紫外輻射生態(tài)學(xué)的研究結(jié)果，更好地認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)UV-B輻射增強(qiáng)的響應(yīng)。

關(guān)于UV-B輻射的研究主要涉及UV-B輻射對(duì)植物生長(zhǎng)生理、激素水平、代謝產(chǎn)物、基因表達(dá)的影響；不同的環(huán)境因子與UV-B輻射復(fù)合作用對(duì)植物的影響；植物對(duì)多重脅迫因子的應(yīng)答響應(yīng)機(jī)理；自然界不同植物品種或同一物種的不同基因型對(duì)UV-B輻射的響應(yīng)差異等。國(guó)內(nèi)外相關(guān)書籍大多集中在概述植物響應(yīng)UV-B輻射的方式,缺少?gòu)纳鷳B(tài)系統(tǒng)的角度進(jìn)行分析。本著作豐富了紫外輻射生態(tài)學(xué)的學(xué)科定義，包含了目前對(duì)于臭氧層減薄導(dǎo)致UV-B輻射增強(qiáng)的植物生物學(xué)及生態(tài)學(xué)效應(yīng)的核心認(rèn)識(shí)。在國(guó)家自然科學(xué)基金等科研項(xiàng)目的支持下,我國(guó)在紫外輻射生態(tài)學(xué)方面的研究工作持續(xù)發(fā)展,對(duì)推動(dòng)全球紫外輻射生態(tài)學(xué)研究做出了積極的貢獻(xiàn)。

《紫外輻射生態(tài)學(xué)》主要關(guān)注于近20年來(lái)針對(duì)紫外輻射生態(tài)學(xué)領(lǐng)域所開(kāi)展的研究和實(shí)踐工作,從理論到應(yīng)用無(wú)縫銜接,是國(guó)內(nèi)外近年來(lái)唯一一部體系完整、內(nèi)容全面、闡述深入的紫外輻射生態(tài)學(xué)著作,對(duì)生態(tài)學(xué)研究極具參考價(jià)值。全書包括以下十章內(nèi)容。

(1)緒論,內(nèi)容涵蓋紫外輻射生態(tài)學(xué)的含義、特點(diǎn)、研究方法、紫外輻射的模擬方法以及本領(lǐng)域在未來(lái)的主要研究方向。由于紫外輻射生態(tài)學(xué)是生態(tài)學(xué)與環(huán)境科學(xué)的交叉學(xué)科,其研究方法具有很強(qiáng)的綜合性。

(2)大氣臭氧層與地表UV-B輻射,介紹了臭氧層及其損耗的原因、UV-B輻射變化規(guī)律、UV-B輻射的生物效應(yīng)和臭氧衰減與氣候變化之間的關(guān)系,以此作為分析生物的響應(yīng)方式及生態(tài)系統(tǒng)的應(yīng)對(duì)策略的背景。

(3)UV-B輻射與植物生長(zhǎng),內(nèi)容涵蓋UV-B輻射對(duì)植物株高、葉片形態(tài)、解剖結(jié)構(gòu)以及生育期等指標(biāo)產(chǎn)生的影響。UV-B輻射對(duì)植物生長(zhǎng)的影響可引起植物形態(tài)學(xué)特性的變化,對(duì)其規(guī)律性研究可作為預(yù)測(cè)UV-B輻射造成生態(tài)學(xué)后果的基礎(chǔ)。

(4)UV-B輻射與植物生產(chǎn)力,內(nèi)容涵蓋UV-B輻射對(duì)植物生物量、生物量分配、繁殖能力、產(chǎn)量、品質(zhì)的影響。通過(guò)篩選和培育環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的品種,緩解UV-B輻射對(duì)作物生產(chǎn)力的消極作用。

(5)UV-B輻射與植物生理代謝,內(nèi)容涵蓋UV-B輻射對(duì)植物光合系統(tǒng)、初生生產(chǎn)力、植物次生代謝物和UV-B吸收物質(zhì)等方面的影響。以農(nóng)作物為例,探尋精準(zhǔn)控制植物代謝產(chǎn)物合成、提高農(nóng)作物品質(zhì)和作物的栽培技術(shù)的解決措施。

(6)UV-B輻射傷害植物的靶標(biāo),內(nèi)容涵蓋UV-B輻射傷害植物的五個(gè)基本靶標(biāo)(光合系統(tǒng)、蛋白質(zhì)、DNA、膜系統(tǒng)和植物激素)植物減輕UV-B輻射脅迫損傷的防御過(guò)程,在機(jī)理的角度闡述植物與UV-B輻射相互作用的過(guò)程。

(7)作物對(duì)UV-B輻射響應(yīng)反饋的品種差異,內(nèi)容涵蓋主要作物群體響應(yīng)UV-B輻射的種內(nèi)、種間差異,利用植物對(duì)UV-B響應(yīng)的響應(yīng)指數(shù)公式篩選敏感品種或耐性品種,構(gòu)建了UV-B耐性品種篩選的DNA標(biāo)準(zhǔn)和使用UV-B防護(hù)劑來(lái)減輕UV-B輻射對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響的理論與技術(shù)。

(8)UV-B輻射對(duì)植物種群與群落的影響,內(nèi)容涵蓋植物種群與群落對(duì)UV-B輻射的響應(yīng)及其機(jī)制,從UV-B輻射對(duì)植物種群特征、植物種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)、植物群落的影響三方面解釋UV-B輻射對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響,分析植物種群對(duì)UV-B輻射的適應(yīng)機(jī)制。

(9)UV-B輻射與植物-微生物相互關(guān)系,內(nèi)容涵蓋UV-B輻射對(duì)土壤微生物數(shù)量與群落結(jié)構(gòu)的影響、微生物生長(zhǎng)的影響、植物-微生物相互關(guān)系的影響、植物-微生物相互關(guān)系適應(yīng)UV-B輻射的機(jī)理。UV-B輻射影響植物的生長(zhǎng)和生理代謝,間接的改變根系分泌物和土壤養(yǎng)分含量,影響與植物關(guān)系密切的微生物。但UV-B輻射影響植物-微生物互作關(guān)系的過(guò)程與機(jī)理很復(fù)雜,并受其它環(huán)境因子交互影響,其影響效應(yīng)與機(jī)理是值得關(guān)注的科學(xué)問(wèn)題。

(10)UV-B輻射與生態(tài)系統(tǒng),內(nèi)容涵蓋UV-B輻射對(duì)生態(tài)系統(tǒng)組成、結(jié)構(gòu)、陸地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)功能的影響,闡述生態(tài)系統(tǒng)對(duì)UV-B輻射響應(yīng)反饋的生理學(xué)和生態(tài)學(xué)機(jī)制,為生態(tài)系統(tǒng)的評(píng)估、預(yù)測(cè)及調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)。在全球氣候變化的格局下,通過(guò)長(zhǎng)期連續(xù)的野外定位,進(jìn)行UV-B輻射對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的物種間相互作用、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)過(guò)程以及與其他環(huán)境變化的交互作用等方面的研究十分重要。

該著作所體現(xiàn)出的以作物群體過(guò)程為基礎(chǔ)的自上而下的生態(tài)系統(tǒng)對(duì)UV-B輻射脅迫適應(yīng)研究的理論與方法框架,是結(jié)合全球氣候變化和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行多學(xué)科綜合研究的成功范例,本書創(chuàng)新性地提出了紫外輻射生態(tài)學(xué)的研究方向,構(gòu)建了紫外輻射生態(tài)學(xué)理論及學(xué)科體系,對(duì)于推動(dòng)全球紫外輻射生態(tài)學(xué)研究,應(yīng)對(duì)全球氣候變化,尤其是紫外輻射增強(qiáng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)及農(nóng)業(yè)發(fā)展的影響,具有重大的意義。研究成果為正確評(píng)價(jià)臭氧層減薄的生態(tài)學(xué)后果以及預(yù)測(cè)植物系統(tǒng)響應(yīng)未來(lái)復(fù)雜多變的綜合氣候條件提供理論參考,對(duì)全球氣候變化背景下的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐有重要的指導(dǎo)意義。