UV- B 輻射對生菜表形指標和糖類物質的影響

聶 鑫 李 響＊

（黑龍江八一農墾大學，黑龍江 大慶 163319）

太陽輻照是地球及地球上的生命賴以生存的能量源泉。但是，太陽光譜中也存在著危害性物質，科學家稱之為“紫外線(ultraviolet，UV)”[1]。臭氧層是大氣平流層中臭氧濃度最大處，是地球的一個保護層，太陽紫外線輻射大部被其吸收，從而避免紫外線過多對地球生物帶來的傷害。但是，1987 年聯合國發布的《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》指出隨著工業發展和科技的進步，導致世界氣候發生了很大的變化，最后導致了臭氧層的空洞。植物是光合自養型有機體，因此必須不斷適應環境條件的變化[2]。地表UV-B 輻射強度的加劇，使得UV-B輻射作為脅迫因子將導致植物適應環境的機制發生改變。UV-B輻射對植物的影響具有累積效應，輻射時間越長，對植物的影響也就越大。植物通過自身一系列生理代謝活動的變化，適應或抵抗環境中UV-B 輻射的變化[3]。植物特殊營養品質與人類健康關系密切。

1 材料與方法

1.1 材料

生菜品種為美國大速生生菜，這種生菜在北方被廣泛種植，所以具有很強的代表性。

1.2 表形指標測定

對4 個不同UV-B 劑量處理且分別恢復3d、5d、10d、15d 的生菜，以及相應的對照，共20 個處理植物進行取樣，采用用葉面積儀（浙江托普儀器有限公司）測量生菜最大葉片的葉面積，同時用尺子測量葉展度，每個處理至少3 個重復。

1.3 蔗糖含量的測定

稱取葉片鮮樣1.0g 反復研磨成漿，用6-7ml 80%乙醇溶液轉入10ml 的試管中，將試管放入80℃的水浴盆中20min。加熱后放入離心機（4000r）5min 進行離心，離心后取上清液加入到25ml 的試管中。再將6-7ml 的80%乙醇加入到10ml 試管的殘渣中繼續按照上面步驟進行加熱和離心，完成后取上清液加入到剛才的25ml 的試管中。吸取0.4ml 的乙醇提取液后加入0.2ml 2mol/L 的NaOH 溶液，放在100℃的水浴鍋中沸煮5min，冷卻加入2.8 ml 30% HCL 溶液后再加入0.8ml 0.1%的間苯二酚且搖勻，在80℃的水浴鍋中煮10min，冷卻后放在480nm 波長下比色測定吸光值。帶入標準曲線和公式后得出蔗糖含量[4-5]。

2 結果與分析

2.1 UV-B 輻射對生菜葉面積的影響

生菜的葉面積可以反映出生菜的生長狀態，生菜的葉面積與生菜的鮮重呈正相關趨勢。如圖1 所示，UV-B 輻射處理2h、4h、6h 和8h 等4 個處理，在處理后UR3 d、UR5 d、UR10 d 和UR15 d 時生菜葉面積變化趨勢基本一致，隨著處理時間的延長，生菜葉面積不斷減小，4 個輻射處理在4 個恢復時間差異的顯著性不同。UR3 d 和UR5 d 生菜各處理間的葉面積差異不是十分明顯，這可能是因為在經過UV-B 輻射后，UV-B 對生菜產生巨大傷害，葉面出現枯萎和變黃的跡象，每組處理都受到了UV-B 輻射的影響，所以差異不是十分顯著。UR3 d 和UR5 d后，U0 與U2、U2 與U4、U6 與U8 處理間生菜葉面積差異不顯著；UR15 d 時，U0、U4、U6 和U8 間差異顯著，U0 與U2、U2 與U4 間差異不顯著。上述結果表明，UV-B 輻照處理對生菜葉面積產生顯著影響，在不同恢復時間內生菜葉面積恢復程度不同，在輕度處理組（U2 和U4）中U2 處理能夠完成有效的恢復；嚴重組（U6 和U8）中U8 處理損傷嚴重，恢復困難。

圖1 不同UV-B 處理生菜葉面積變化

2.2 UV-B 輻射對生菜葉展度的影響

由于生菜生長的葉片呈分散裝，所以生菜的葉展度是反映生菜外形長相的一項重要指標。如圖2 所示，與未處理對照相比，不同劑量UV-B 輻射對生菜葉展度發生了不同程度的影響。UR3 d 時，U0 與U2 和U4 之間差異顯著、U0 與U4 和U6、U2 和U4 與U6 和U8 間差異顯著，但是整體差異性不是十分顯著，這可能與葉面積一樣，在經過UV-B 輻射恢復3 天時，由于生菜都受到了輻射的影響，但是由于恢復時間較短所以各處理間的差異性不是十分顯著，但是即使劑量極小的UV-B 處理也會對生菜的表形指標產生影響；UR5 d 與UR3 d 基本相似，而且U6 和U8 間差異顯著；恢復UR10 d 和UR15 d 時生菜的葉展度均發生明顯的恢復，其中UR15 d 時U0 與U2、U2 與U4、U4 與U6、U6 與U8 間差異不顯著，與UR3 d 情況比較顯著恢復主要體現在U0 與U2、U4 與U6 間由差異顯著轉變為不顯著。結果表明，隨著UV-B 輻射的增加，生菜的葉展度明顯下降，這種影響貫穿整個恢復期，但是從UR10 d 開始發生了不同程度的恢復，隨恢復時間延長UV-B 輻照對生菜葉展度影響逐漸減小。

圖2 不同UV-B 處理生菜葉展度變化

2.3 UV-B 輻射對生菜蔗糖含量的影響

蔗糖作為植物體內主要的運輸性糖，其形成與植物光合作用密不可分。如圖3 所示，隨著輻射時間的增加，生菜葉蔗糖含量呈先上升再下降的趨勢，且在UR3 d、UR5 d、UR10 d 和UR15 d 恢復期4 個處理間均差異顯著。盡管生菜可溶性總糖、還原性糖和非還原性蔗糖對不同劑量輻射響應趨勢基本相似，但是不同處理引起糖含量變化的幅度不同，從高到低依次為還原性糖、蔗糖和可溶性總糖。表明UV-B 輻照過程中化學性質活潑的還原性糖參與代謝轉化應答的頻度更高?？v觀整個試驗過程，U4 的蔗糖含量在UR3 d、UR5 d、UR10 d 和UR15 d 時均為最高值。在UR3 d、UR5 d、UR10 d 和UR15 d 的4 個恢復期U2 和U4 處理生菜蔗糖含量較對照顯著增加，U6 和U8 處理蔗糖含量顯著降低。表明，U2 和U4 劑量UV-B 輻照有助于增加生菜蔗糖含量，U6 和U8 降低了生菜的蔗糖含量。

圖3 不同UV-B 處理生菜蔗糖變化

3 討論

由于生菜在經過UV-B 輻射后，各項生長指標受到嚴重影響[6-10]，與煙草經過UV-B 輻射現象相似，葉片變的枯萎嚴重的甚至出現生長緩慢的現象[11-14]，為將UV-B 輻射技術可以投入到正常的生產實踐中去，本文對影響生菜產量的葉面積、葉展度進行了仔細的數據分析，發現生菜在經過UV-B 輻射處理后，隨著恢復時間的增加，與未經過UV-B 輻射處理生菜的表形指標差距逐漸減少，在恢復15 d 后，U0 與U2、U4 的鮮重差距極小，這也表明其產量受到的影響隨著恢復時間的增加也會逐漸降低，所以本文所闡述的通過UV-B 輻射改善生菜營養品質的觀點是完全可行的。

4 結論

本文以生菜為試驗材料，通過不同強度的UV-B 輻射進行照射，得出以下結論：隨著UV-B 輻射強度的增加，生菜葉展度、葉面積不斷下降，且隨著UV-B 輻射的增加下降幅度增大。生菜在受到UV-B 輻射時，由于植物的應激性產生了大量的次生代謝物，使得蔗糖含量有明顯的變化，大體都呈現先上升再下降的趨勢。

從本文中可以看出，生菜在經受UV-B 輻射4h 的時候，蔗糖含量達到整個試驗階段的最高值，最后，從生菜的產量和營養品質兼顧的角度考慮，我們認為UV-B 輻射處理4h 的處理可以用于棚室綠色保健蔬菜栽培。