UV-B輻射對植物形態影響研究綜述

董春陽

（河南師范大學生命科學學院，河南商丘476001）

UV-B輻射對植物形態影響研究綜述

董春陽

（河南師范大學生命科學學院，河南商丘476001）

植物形態方面的影響包括植物的株高、節間距及葉片等。總結了國內UV-B輻射對植物形態方面的影響，并對其中存在的問題進行討論與展望。

UV-B輻射；植物；形態

近幾年，隨著工業化的發展，導致空氣質量降低，破壞了臭氧層。臭氧層被破壞，紫外輻射就會增加，而紫外輻射增加是全球所面臨的環境問題之一，有關UV-B增強的生物效應研究也隨之成為研究的熱點。很多研究機構從植物生長發育、形態結構、生理生化等方面開展了大量UV-B脅迫實驗，通過各種實驗現象與數據分析UVB輻射對植物生長的影響。根據生理學知識可知，UV-B輻射勢必會影響植物的形態，引起一系列生理生化方面的改變，從而改變某些植物產品的質量，間接影響人類生活與生存。

1 UV-B輻射的定義及其對作物的影響

UV-B是一種波長為280～320 nm的紫外輻射，屬于對作物的有效輻射，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輻射會增強。UV-B輻射的增強會對作物細胞內的遺傳物質DNA造成破壞，引起生物分子和生理生化過程方面的變化。由于細胞中的許多組分（蛋白質的芳香族氨基酸、DNA、RNA和一些小分子）都能吸收UV-B輻射，進而引起結構功能發生諸多變化，植物形態也會得以改變[1]。

2 UV-B輻射對植物形態的影響

2.1 對植物株高和節間距的影響

張紅霞[2]等人試采用人工增強UV-B輻射的方法，研究了蠶豆幼苗生長對不同強度UV-B輻射的響應，實驗結果表明增強UV-B輻射對蠶豆幼苗的生長有很大影響。實驗組蠶豆幼苗高度和對照組的蠶豆幼苗高度相比有明顯降低，隨輻射強度的加大矮化現象更明顯。根據植物生理知識，對照組幼苗株高降低，就會減少其對UV-B輻射的傷害，是植物對自身的一種保護。還有實驗，比如鄭有飛[1]對大豆和小麥進行了研究，發現增強UV-B輻射對大豆和小麥的生長均有抑制作用，也有植株矮化現象，但UV-B輻射對兩種作物的作用結果抑制程度不同實驗結果表明，大豆更易受紫外輻射的影響，說明每種植物生長機制多少會有些不同，所受到的同一種因素的影響也會有所不同，并且實驗發現小麥節間長在UV-B輻射增強影響下均有不同程度的縮短，越往下節間縮短長度越大。由此可知，植物株高與節間長也有很大程度的聯系，植物通過抑制節間長從而抑制其株高。根據所學的植物生理學以及植物學知識，植物生長會受到一系列植物激素的影響，比如生長素、細胞分裂素等等。而生長素在UV-B輻射的影響下易分解轉化成多種光氧化產物，這些氧化產物能抑制莖的伸長，所以株高會變短。

2.2 對植物葉面積的影響

葉片是植物進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UV-B輻射條件下馬鈴薯不同品種的形態變化差異，7個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。由于植物莖稈會受到葉片的遮蔽作用，葉片受到的UV-B的輻射會更多一些，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，葉片由于暴露在環境中，與空氣的接觸更多，所以葉片也是對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輻射對植物生長影響的一個較好的器官[4]。實驗表明，隨著UV-B輻射增強，作物光合能力下降，葉綠素和光合系統受損，綠葉數量下降增多，植物葉面積也會發生變化。

3 小結

當然，受環境條件以及分子水平的限制，國內外對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，而對高等木本植物以及群落水平的研究都較少，所以有的結論也具有片面性。另外，很多研究都會受到環境條件的限制，自然條件下的研究很少，此外，有關植物對UV-B輻射的遺傳響應及分子生物學研究尚不深入[5]。當然，如今大氣污染的問題也愈發嚴重，對植物造成的影響也越來越嚴重，所以研究UV-B輻射對植物形態生理等各方面的影響也是必然趨勢[6]。

UV-B輻射的增強很多都是人類活動的結果，所以已經無法改變，UV-B輻射的增強對植物的影響研究也有一定的意義[7]。就如上述所說，UV-B輻射通過影響植物激素比如生長素、細胞分裂素等使其分解轉化成多種光氧化產物，這些氧化產物能抑制莖的伸長，使植物株高變短，所以植物會受到傷害，從而導致體內的生理生化反應異常，導致植物的葉片變小、節間長度變小等形態變化的產生[8]。既然對植物造成了一定程度的傷害，所以對其傷害的緩解和抑制也成為了一個研究的熱點，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，相信研究人員會有目標地用其他物質來有效地緩解或抑制UV-B輻射對植物的傷害。

[1]鄭有飛，顏景義，萬長健，等.紫外輻射增加對農作物的影響及其對策[J].中國農業氣象，1998.

[2]張紅霞，吳能表，胡麗濤，等.不同強度UV-B輻射脅迫對蠶豆幼苗生長及葉綠素熒光特性的影響[J].西南師范大學學報，2010.

[3]李俊，牛金文，楊芳，等.不同馬鈴薯品種(系)對增強UV-B輻射的形態響應[J].中國生態農業學報，2016.

[4]馮虎元，徐世健，安黎哲，等.UV-B輻射對8個大豆品種種子萌發率和幼苗生長的影響[J].西北植物學報，2001.

[5]訾先能，強繼業，陳宗瑜，等.UV-B輻射對云南報春花葉綠素含量變化的影響[J].農業環境科學學報，2006.

[6]徐佳妮，雷夢琦，魯瑞琪，等.UV-B輻射增強對植物影響的研究進展[J].基因組學與應用生物學，2015.

[7]羅南書，鐘章成.田間增加UV-B輻射對玉米光合生理的影響[J]生態學雜志，2006.

[8]張靜，王進，田麗萍.紫外線（UV-B）輻射增強對植物生長的研究進展[J].中國農學通報，2009.

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