作物杂志,2019, 第5期: 114–119 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2019.05.019

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

UV-B辐射增强对甘薯光合特性和紫外吸收物质的影响

孟凡来1,2,郭华春1,2   

  1. 1 云南农业大学农学与生物技术学院,650201,云南昆明
    2 文山州农业科学院,663000,云南文山
  • 收稿日期:2019-02-22 修回日期:2019-04-05 出版日期:2019-10-15 发布日期:2019-11-07
  • 通讯作者: 郭华春
  • 作者简介:孟凡来,在读博士,主要研究甘薯栽培及逆境生理
  • 基金资助:
    国家农业产业技术体系(CARS-09-15P)

Effects of Enhanced UV-B on Photosynthetic Characteristics and UV-Absorbing Compounds of Sweet Potato

Meng Fanlai1,2,Guo Huachun1,2   

  1. 1 College of Agronomy and Biotechnology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, Yunnan, China
    2 Wenshan Academy of Agricultural Sciences, Wenshan 663000, Yunnan, China
  • Received:2019-02-22 Revised:2019-04-05 Online:2019-10-15 Published:2019-11-07
  • Contact: Huachun Guo

摘要:

为探索UV-B辐射增强对甘薯光合特性和紫外吸收物质含量的影响,以徽薯为试验材料,以自然光为对照,设2个UV-B辐射增强处理[在自然光基础上增加UV-B辐射3.6和7.2kJ/(m 2·d)分别编号为T1、T2处理],测定不同辐射强度下光合色素含量、光合作用参数和紫外吸收物质含量。结果表明:叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、类胡萝卜素(Car)和叶绿素a/b的值均随UV-B辐射强度的增加而降低,且Chla、Chlb和Car分别在处理第100、80和40天时对辐射变化最敏感;净光合速率(Pn)显著下降,气孔导度(Gs)降低,胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)无明显变化规律,气孔限制值(Ls)的变化趋势与Ci相反;紫外吸收物质显著升高,呈CK

关键词: UV-B, 甘薯, 光合特性, 紫外吸收物质

Abstract:

To explore the effects of UV-B enhancement on photosynthetic characteristics and UV-absorbing compounds contents of sweet potato. Using ‘Huishu’ as the test material and the natural light as a comparison, two treatments were added UV-B 3.6kJ/(m 2·d) (T1) and 7.2kJ/(m 2·d) (T2) on the basis of the natural light, respectively. The photosynthetic pigment contents, photosynthetic parameters and UV-absorbing compounds contents were examined under the different radiations. The results showed that: the contents of chlorophyll a (Chla), chlorophyll b (Chlb), carotenoid (Car) and chlorophyll a/b all decreased with the increase of the UV-B intensity. The Chla, Chlb and Car were the most sensitive to the intensity changes at 100th, 80th and 40th day, respectively. The net photosynthetic rate (Pn) decreased significantly, stomatal conductance (Gs) increased first and then decreased, intercellular carbon dioxide concentration (Ci) and transpiration rate (Tr) showed no obvious variation, while stomatal limitation (Ls) showed an opposite trend with Ci. The UV-absorbing compounds were significantly increased, showing a trend of CK

Key words: UV-B, Sweet potato, Photosynthetic characteristics, UV-absorbing compounds

图1

UV-B辐射增强下甘薯叶片光合色素的含量 不同小写字母为显著差异(P<0.05)。下同"

表1

UV-B辐射增强对甘薯叶片光合参数的影响"

指标Index 处理
Treatment
处理时间Treatment time (d)
20 40 60 80 100
Pn [μmol CO2/(m2·s)] CK 25.25±1.16a 22.11±1.28a 29.51±2.47a 19.19±1.69a 19.91±1.95a
T1 22.71±1.88b 19.24±0.78b 17.14±1.73b 15.70±0.88b 12.35±0.25b
T2 18.79±1.03c 15.74±1.24c 16.62±1.55b 13.62±1.45b 11.97±1.45b
Gs [mol H2O/(m2·s)] CK 0.45±0.05b 0.74±0.07a 0.35±0.05b 0.27±0.03b 0.19±0.02b
T1 0.39±0.02b 0.77±0.06a 0.46±0.04a 0.32±0.01a 0.11±0.00c
T2 0.62±0.04a 0.50±0.06b 0.32±0.04b 0.28±0.03ab 0.25±0.02a
Ci [mol H2O/mol] CK 266.98±9.81b 321.28±7.10a 226.58±13.19c 253.96±14.11b 228.00±15.71b
T1 253.86±16.02b 320.71±5.31a 298.49±13.23a 280.80±12.78a 200.99±5.69c
T2 320.67±5.58a 310.95±10.47a 275.22±7.18b 286.03±15.08a 305.11±5.29a
Tr [mmol H2O/(m2·s)] CK 11.74±0.58a 8.70±1.20a 9.97±2.05ab 8.82±0.79a 3.86±0.72b
T1 10.02±1.07b 9.24±0.40a 10.74±0.90a 8.73±0.64a 2.39±0.05c
T2 12.35±1.08a 7.43±0.47b 8.11±0.22b 8.41±1.22a 5.68±0.30a
Ls CK 0.29±0.02a 0.16±0.01ab 0.54±0.07a 0.36±0.03a 0.47±0.06b
T1 0.33±0.04a 0.14±0.01b 0.22±0.02b 0.27±0.04b 0.53±0.01a
T2 0.17±0.01b 0.17±0.01a 0.27±0.02b 0.26±0.04b 0.23±0.01c

图2

UV-B辐射增强下甘薯叶片紫外吸收物质的含量"

[1] Kerr J B, Mcelroy C T . Evidence for large upward trends of ultraviolet-B radiation linked to ozone depletion. Science, 1993,262(5136):1032-1034.
[2] 张海丽 . 过量表达Lsi1增强水稻抗UV-B辐射机制的初步研究. 福州:福建农林大学, 2009.
[3] Brown B A, Jenkins G I . UV-B signaling pathways with different fluence-rate response profiles are distinguished in mature Arabidopsis leaf tissue by requirement for UVR8, HY5 and HYH. Plant Physiology, 2008,146(2):576-588.
[4] 王伟, 王岩, 梁变变 , 等. 初花期喷镧对UV-B辐射增强下紫花苜蓿光合及荧光特性的影响. 中国农业气象, 2017,38(4):230-239.
[5] 李俊, 杨玉皎, 王文丽 , 等. UV-B辐射增强对马铃薯叶片结构及光合参数的影响. 生态学报, 2017,8(16):1-14.
[6] 韩艳, 韩晨光, 崔荣华 , 等. 外源水杨酸对UV-B增强下花生叶片光合特性的影响. 中国农业气象, 2016,37(4):437-444.
[7] 吕志伟, 张令瑄, 王瑾 , 等. 田间条件下UV-B辐射增强对大豆生长及光合特性的影响. 河南农业科学, 2016,45(1):42-45.
[8] 肇思迪, 娄运生, 庞渤 , 等. UV-B辐射增强下施硅对冬小麦光合特性和产量的影响. 江苏农业学报, 2017,33(5):1036-1043.
[9] Frohnmeyer H, Staiger D . Ultraviolet-B radiation-mediated responses in plants. Balancing damage and protection. Plant Physiology, 2003,133(4):1420-1428.
[10] Ormrod D P, Landry L G, Conklin P L . Short-term UV-B radiation and ozone exposure effects on aromatic secondary metabolite accumulation and shoot growth of flavonoid-deficient Arabidopsis mutants. Physiologia Plantarum, 2010,93(4):602-610.
[11] 薛慧君, 岳明 . UV-B辐射增强对陆地植物次生代谢的影响. 西北植物学报, 2004,24(6):1131-1137.
[12] Karabourniotis G, Bornman J F, Liakoura V . Different leaf surface characteristics of three grape cultivars affect leaf optical properties as measured with fibre optics:Possible implication in stress tolerance. Australian Journal of Plant Physiology, 1999,26(1):47-53.
[13] Teramura A H, Ziska L H, Sztein A E . Changes in growth and photosynthetic capacity of rice with increased UV-B radiation. Physiologia Plantarum, 2010,83(3):373-380.
[14] Zhao H, Zhao Z, An L , et al. The effects of enhanced ultraviolet-B radiation and soil drought on water use efficiency of spring wheat. Journal of Photochemistry and Photobiology B:Biology, 2009,94(1):54-58.
[15] 蔡彩虹, 田丰, 杜润峰 , 等. 达乌里胡枝子紫外吸收物质和渗透调节物质对干旱及增强UV-B辐射的动态响应. 草地学报, 2014,22(3):542-549.
doi: 10.11733/j.issn.1007-0435.2014.03.016
[16] 杜彩艳, 祖艳群, 李元 . UV-B辐射增强对生态系统矿质营养循环的影响. 云南农业大学学报, 2004,19(6):731-736.
[17] 周平, 陈宗瑜 . 云南高原紫外辐射强度变化时空特征分析. 自然资源学报, 2008,23(3):487-493.
doi: 10.11849/zrzyxb.2008.03.015
[18] 林文雄 . 水稻对UV-B辐射增强的生理响应及其分子机制研究. 中国生态农业学报, 2013,21(1):119-126.
[19] 张海静, 姚晓芹, 黄亚群 , 等. 玉米不同自交系幼苗光合对UV-B辐射增强的响应. 华北农学报, 2013,28(4):105-109.
doi: 10.3969/j.issn.1000-7091.2013.04.020
[20] 李元, 祖艳群, 高召华 , 等. UV-B辐射对报春花的生理生化效应. 西北植物学报, 2006,26(1):179-182.
[21] 王学奎 . 植物生理生化实验原理和技术. 北京: 高等教育出版社, 2006: 134-136.
[22] Day T A, Howells B W, Ruhland C T . Changes in growth and pigment concentrations with leaf age in pea under modulated UV-B radiation field treatments. Plant Cell and Environment, 1996,19(1):101-108.
[23] Middleton E M, Teramura A H . The role of flavonol glycosides and carotenoids in protecting soybean from ultraviolet-b damage. Plant Physiology, 1993,103(3):741-752.
[24] 许大全, 张玉忠, 张荣铣 . 植物光合作用的光抑制. 植物生理学通讯, 1992,28(4):237-243.
[25] 战莘晔, 殷红, 李雪莹 , 等. UV-B辐射增强对粳稻光合特性及保护酶活性的影响. 沈阳农业大学学报, 2014,45(5):513-517.
[26] 褚润, 陈年来 . UV-B辐射增强对芦苇光合生理及叶绿体超微结构的影响. 应用生态学报, 2017(11):68-73.
[27] 李潮海, 李亚丽, 杨国航 , 等. 遮光对不同基因型玉米光合特性的影响. 应用生态学报, 2007,18(16):1259-1264.
[28] 孙金伟, 任斐鹏, 任亮 , 等. UV-B辐射对植物生理生态特征的影响研究进展. 长江科学院院报, 2015,32(3):107-111.
doi: 10.3969/j.issn.1001-5485.2015.03.021
[29] 朱建国, 郝文芳, 赵洁 , 等. 增强UV-B辐射对达乌里胡枝子紫外吸收物质和渗透调节物质含量的影响. 北方园艺, 2012(5):13-17.
[30] Ma C H, Chu J Z, Shi X F , et al. Effects of enhanced UV-B radiation on the nutritional and active ingredient contents during the floral development of medicinal chrysanthemum. Journal of Photochemistry and Photobiology B:Biology, 2016,158:228-234.
[31] 师生波, 尚艳霞, 朱鹏锦 , 等. 短期增补UV-B辐射处理对美丽风毛菊光合色素和紫外吸收物质的影响. 青海师范大学学报(自然科学版), 2011,27(4):44-47.
[32] Li F M, Lu Z G, Yue M . Analysis of photosynthetic characteristics and UV-B absorbing compounds in mung bean using UV-B and red LED radiation. Journal of Analytical Methods in Chemistry, 2014,2014:1-5.
[1] 闫威,李国龙,李智,曹阳,张少英. 施氮量和密度互作对全覆膜旱作甜菜光合特性和块根产量的影响[J]. 作物杂志, 2019, (4): 100–106
[2] 权宝全,吕瑞洲,王贵江,任杰成. 薯块膨大中期不同栽培措施对甘薯生长发育及产量的影响[J]. 作物杂志, 2019, (3): 158–161
[3] 高桐梅,李丰,吴寅,魏利斌,王东勇,田媛,费高亮,卫双玲. 不同灌溉方式对芝麻冠层结构及群体质量的影响[J]. 作物杂志, 2019, (3): 162–167
[4] 刘亚军,储凤丽,王文静,胡启国,杨爱梅. 不同配套栽培措施对商薯9号产量及杂草防控的影响[J]. 作物杂志, 2019, (2): 179–184
[5] 胡树平,孟天天,赵卉,包海柱. 深松对向日葵光合性能及产量的影响[J]. 作物杂志, 2019, (1): 116–120
[6] 田礼欣,杨晔,左师宇,刘旋,魏湜,孙磊,李晶. 脱落酸对低温胁迫下玉米幼苗生长和光合特性的影响[J]. 作物杂志, 2018, (6): 76–82
[7] 张一中,周福平,张晓娟,邵强,杨彬,柳青山. 高粱种质材料光合特性和水分利用效率鉴定及聚类分析[J]. 作物杂志, 2018, (5): 45–53
[8] 隋阳辉,高继平,刘彩虹,徐正进,王延波,赵海岩. 东北冷凉地区秸秆还田方式对水稻光合、干物质积累及氮素吸收的影响[J]. 作物杂志, 2018, (5): 137–143
[9] 张晓勇,杨友联,李树江,熊荣川,向红. 外源激素对低温胁迫下脱毒马铃薯扦插苗早衰的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 95–101
[10] 刘亚军,胡启国,储凤丽,王文静,杨爱梅. 不同栽培方式和种植密度对“商薯9号”产量及结薯习性的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 89–94
[11] 权宝全,白冬梅,田跃霞,薛云云. 不同源库关系对花生光合特性及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 102–105
[12] 叶怡然,达布希拉图,沙本才,王文祥,叶宏达,耿世娴,成京晋,海梅荣. 不同肥料对冬马铃薯光合特性的影响[J]. 作物杂志, 2018, (3): 135–140
[13] 张姣,吴奇,周宇飞,王艺陶,张瑞栋,黄瑞冬. 苗期和灌浆期干旱-复水对高粱光合特性和物质生产的影响[J]. 作物杂志, 2018, (3): 148–154
[14] 陈芳,刘宇鹏,谷晓平,胡家敏,于飞,张波. 低温对茶树光合特性及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (3): 155–161
[15] 闫明明,陈秋骏,唐敏,刘志文. 不同浓度的激素组合和有机物组合对甘薯脱毒苗快繁的影响[J]. 作物杂志, 2018, (2): 68–72
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 王海涛,刘存敬,唐丽媛,张素君,李兴河,蔡肖,张香云,张建宏. 河北省杂交棉培育现状及发展趋势[J]. 作物杂志, 2019, (5): 1 –8 .
[2] 刘念析,陈亮,厉志,刘宝泉,刘佳,衣志刚,董志敏,王曙明. 大豆抗病分子标记的研究进展[J]. 作物杂志, 2019, (4): 10 –16 .
[3] 黄玉芳,叶优良,赵亚南,岳松华,白红波,汪洋. 施氮量对豫北冬小麦产量及子粒主要矿质元素含量的影响[J]. 作物杂志, 2019, (5): 104 –108 .
[4] 张艳华,常旭虹,王德梅,陶志强,王艳杰,杨玉双,赵广才. 不同土壤条件下追施锌肥对小麦产量及品质的影响[J]. 作物杂志, 2019, (5): 109 –113 .
[5] 花宇辉,高志强. 秋玉米SPAD值的光谱估算模型研究[J]. 作物杂志, 2019, (5): 173 –179 .
[6] 任永峰,路战远,赵沛义,高宇,刘广华,栗艳芳. 不同种植方式对旱地马铃薯水分利用及的影响[J]. 作物杂志, 2019, (5): 120 –124 .
[7] 时丽冉,郝洪波,崔海英,李明哲. 遮光对谷子光合性能及快速叶绿素荧光动力学特征的影响[J]. 作物杂志, 2019, (5): 125 –128 .
[8] 李春喜,李斯斯,邵云,马守臣,刘晴,翁正鹏,李晓波. 减氮条件下有机物料还田对麦田酶活性及其土壤碳氮含量的影响[J]. 作物杂志, 2019, (5): 129 –134 .
[9] 梁晓红,张瑞栋,黄敏佳,刘静,曹雄. 覆膜与施氮互作对高粱产量及水氮利用效率的影响[J]. 作物杂志, 2019, (5): 135 –142 .
[10] 陈丽,张璐鑫,吴枫,李真,龙兴洲,杨玉锐,尹宝重. 河北平原麦玉两熟轮耕模式对土壤特性及作物产量的影响[J]. 作物杂志, 2019, (5): 143 –150 .