UV- B 輻射對生菜光合和還原糖的影響

聶 鑫 聶海洋 李 響*

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，黑龍江 大慶163319）

眾所周知，光合作用作為植物所有代謝的總和，是所有植物生長的基礎(chǔ)，光合作用通過陽光照射與葉綠素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)[1]，吸收二氧化碳從而排出氧氣和產(chǎn)生植物生長所需要的一系列養(yǎng)分的過程，光合作用的一切都以光照為基礎(chǔ)，所以當(dāng)改變太陽光組成對植物的光合作用會(huì)產(chǎn)生巨大的影響[2]。增強(qiáng)UV-B 輻射會(huì)通過降低植物葉片的光合作用等生理生化功能[3]，從而抑制植物的生長，大多數(shù)植物的含糖量都會(huì)呈現(xiàn)出先上升再下降的趨勢，這種趨勢會(huì)因?yàn)椴煌参锒a(chǎn)生差別。

1 材料與方法

1.1 材料

供試生菜（lactucis） 品種為美國大速生（Americanrapidgrowth）。該品種生長速度快，生育期45 天左右，品質(zhì)甜脆，無纖維，不易抽薹；耐寒性強(qiáng)，溫度12℃以上，適合北方露地和保護(hù)地周年生產(chǎn)。

1.2 光合相關(guān)指標(biāo)測定

使用SPAD502 儀（日本柯尼卡美能達(dá)公司）和Li-6400XTR 光合儀(美國Li-COR 公司)對4 個(gè)不同UV-B 劑量處理且分別恢復(fù)3d、5d、10d、15d 的生菜，以及相應(yīng)的對照，共20 個(gè)處理的植物，選擇第二片全展葉進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測定，每個(gè)處理至少重復(fù)10 次。其中光合儀測定時(shí)葉室CO2濃度為400μL·L-1,光強(qiáng)約為800mmol·m-2·s-1,溫度為25℃±2℃。

1.3 還原糖含量的測定

稱取葉片鮮樣1.0g 進(jìn)行研磨，放入10ml 的試管中定容至10ml，將試管放入50℃的水浴鍋中煮30min，在煮樣過程中一定要不斷攪動(dòng)。加熱后放入離心機(jī)（4000r）10min 進(jìn)行離心，離心后取上清液加入到10ml 的試管中并定容至10ml。再取2ml 的上清液加入1.5ml3,5-二硝基水楊酸(DNS)，將試管放入100℃的水浴鍋中煮沸5min，再定容至25ml。冷卻后放入分光光度計(jì)在540nm 波長下閉塞測定吸光值，帶入標(biāo)準(zhǔn)曲線和公式后得出還原糖含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用EXCEL2010 和DPS9.2、MultiExperimentViewer 對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析（圖1）

2.1 UV-B 輻射對生菜相對葉綠素含量的影響

圖1 不同UV-B 處理后的生菜圖片

如圖2 所示，從圖中我們可以看出生菜的葉綠素含量隨著UV-B 輻射的增加呈下降趨勢，且效果明顯。UV-B 輻射處理2h、4h、6h 和8h 等4 個(gè)處理，在處理后恢復(fù)UR3d、UR5d、UR10d和UR15d 時(shí)生菜葉片葉綠素含量變化趨勢基本一致，即不同劑量UV-B 輻照導(dǎo)致生菜葉綠素含量顯著降低，葉綠素含量降低程度與輻照劑量成正比，而且UV-B 輻照對生菜葉綠素的影響在供試的恢復(fù)期內(nèi)未得到明顯恢復(fù)。UR3d 和UR5d 各處理間的差異極顯著，其原因是生菜在經(jīng)過UV-B 輻射后，葉面會(huì)出現(xiàn)大面積的枯萎和變黃的跡象，這種現(xiàn)象在UR3d 時(shí)就已經(jīng)表現(xiàn)的十分明顯，所以在UR3d 和UR5d 時(shí)各處理之間的差異就已經(jīng)十分顯著。UR10d 和UR15d 的相對葉綠素含量從圖中也可以看出差異極為顯著，其原因可能是植物受到UV-B 輻射后的自我修復(fù)期較長，無法在15d 內(nèi)完全修復(fù)，造成了相對葉綠素含量的明顯差異。表明供試劑量UV-B 對生菜相對葉綠素含量造成顯著的抑制。

圖2 不同UV-B 處理生菜相對葉綠素含量變化

2.2 UV-B 輻射對生菜生光合速率的影響

如圖3 所示，UV-B 輻射處理2h、4h、6h 和8h 等4 個(gè)處理，在處理后UR3d、UR5d、UR10d 和UR15d 時(shí)生菜光合速率受到不同程度的抑制。與對照相比，U2 和U4 劑量的UV-B 對生菜光合速率的影響基本一致，在UR3d 和UR15d 階段與對照間無顯著差異，在UR3d 時(shí)U0、U2、U4 間沒有明顯差異，U0、U2、U4與U6 和U8 之間差異性顯著，在UR15d 時(shí)U0、U2、U4 間沒有明顯差異，U6 與U8 沒有明顯差異，但U0、U2、U4 與U6、U8 間差異性顯著；在UR5d 時(shí)差異最明顯，在UR10d 時(shí)開始恢復(fù)；U6 和U8 劑量的UV-B 輻射在供試4 個(gè)取樣期一直與對照間差異顯著，未發(fā)生有效的恢復(fù)，由于植物的光合速率與植物的葉綠素含量有著直接的關(guān)系，生菜在經(jīng)過UV-B 輻射后，葉綠素含量發(fā)生明顯的變化，導(dǎo)致生菜的光合速率也受到了極大的影響，可能與光合色素和光合系統(tǒng)受到高劑量UV-B 損傷有關(guān)。

圖3 不同UV-B 處理生菜光合速率變化

2.3 UV-B 輻射對生菜生氣孔導(dǎo)度的影響

如圖4 所示，隨著輻射時(shí)間的增加，生菜的氣孔導(dǎo)度呈不斷的下降趨勢。UR3d 的生菜U0、U2、U4、U6、U8 的氣孔導(dǎo)度存在著明顯差異，呈現(xiàn)出下降趨勢且效果顯著，其中U4 與U6 之間的差異不顯著。UR5d 的生菜U0、U2、U4、U6、U8 間仍然存在著差異，但是經(jīng)過5d 的恢復(fù)時(shí)間，各處理之間的差異有降低的趨勢。UR10d 的生菜中，趨勢與UR5 相一致。15d 的時(shí)候差異性進(jìn)一步降低，其中U0、U2、U4 之間差異不顯著，U6 與U8 間差異也不顯著，這說明生菜在經(jīng)過UV-B 輻射后，通過一定時(shí)間的恢復(fù)，氣孔導(dǎo)度差異性會(huì)逐漸降低。氣孔導(dǎo)度與蒸騰速率相一致，在UR3d 和UR5d 時(shí)U4 與各處理之間存在明顯的差異性，在UR10d 和UR15d 時(shí)U4 與U2 之間差異性不顯著，在蒸騰速率與氣孔導(dǎo)度中我們可以看出U4 確實(shí)有這明顯的優(yōu)勢。

圖4 不同UV-B 處理生菜氣孔導(dǎo)度變化

2.4 UV-B 輻射對生菜還原糖含量的影響

UV-B 輻射處理2h、4h、6h 和8h，在處理后UR3d、UR5d、UR10d 和UR15d 時(shí)，生菜的還原糖含量隨著UV-B 輻射的增加呈先上升再下降趨勢，即U2 和U4 處理生菜還原糖含量較對照增加，U6 和U8 處理還原糖含量降低；而且隨恢復(fù)時(shí)間的延長，處理間差異顯著性逐漸增加，至UR15d 時(shí)4 個(gè)處理及對照間差異顯著。其中U4 輻射處理生菜在供試的4 個(gè)恢復(fù)期均大幅度顯著增加。縱觀整個(gè)試驗(yàn)過程，U4 的還原糖含量在UR3d、UR5d、UR10d 和UR15d 時(shí)均為最高值，這與可溶性糖的趨勢相一致。在UR3d、UR5d、UR10d 和UR15d 的4 個(gè)恢復(fù)期U4 處理生菜還原糖含量較對照顯著增加，U6 和U8 處理還原糖含量顯著降低。表明，U4 劑量UV-B 輻照有助于增加生菜還原糖含量，U6 和U8 降低了生菜的還原糖含量。

3 結(jié)論

在經(jīng)過UV-B 輻射照射2h、6h、4h、8h 后，生菜的相對葉綠素含量、光合速率、氣孔導(dǎo)度、均有不同程度的變化。隨著UV-B輻射劑量的增加，對生菜的損傷越大且各處理間的差異顯著，生菜的生長受到了明顯的影響。還原糖含量均出現(xiàn)先上升再下降的趨勢且各處理之間的差異顯著，其中各項(xiàng)指標(biāo)在經(jīng)過照射4h 時(shí)最高，8h 時(shí)最低，這種趨勢一直貫穿了試驗(yàn)的整個(gè)過程，這表明8h 處理對生菜代謝產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p傷，致使無法恢復(fù)。相對低劑量的UV-B 輻射有助于增強(qiáng)代謝產(chǎn)物的積累，所以我們認(rèn)為經(jīng)過40μw/cm2UV-B 輻射4h 的生菜最有生產(chǎn)價(jià)值。