UV-B 辐射对植物物质代谢的影响
摘要综述了UV-B 辐射对植物物质代谢的影响研究进展,讨论了增强UV-B 辐射对植物核酸、蛋白质、水、生长调节物质、紫外吸收物质代谢的影响,并对该领域未来的研究工作进行展望。
关键词UV-B 辐射;物质代谢;植物
含氟氯烃和其他臭氧对抗物的排放导致大气平流层臭氧衰减,使到达生物圈的UV-B 辐射增加,对地球上生物的生命活动产生极大的影响。臭氧变薄会引起地表紫外辐射增强而导致严重的生态学后果,特别是对植物物质代谢方面的影响受到国际社会的普遍关注。目前,关于UV-B 辐射对植物物质代谢的研究主要集中在核酸、蛋白质、水分、生长调节物及紫外吸收物等方面。
1UV-B 辐射对核酸的影响
核酸中嘌呤和嘧啶组分在UV-B 辐射波段有吸收,因而UV-B 辐射对核酸影响较大。UV-B 辐射能够使DNA 同一条链相邻嘧啶之间形成嘧啶—嘧啶二聚体和环丁烷嘧啶二聚体,使DNA 的碱基和多核苷酸链受到伤害,受损DNA 分子在发生复制时会引起突变。Quaite et al[1]对UV-B 辐射下大豆叶片内环丁烷嘧啶二聚体的产生和修复进行研究时发现,UV-B 剂量的高低与二聚体形成率成正比。相同UV-B 辐射剂量下,蚕豆抗性品种DNA 中约每12万个DNA 碱基中有1个嘧啶二聚体,而敏感品种约为每2.8万个DNA 碱基中就有1个。敏感品种DNA 完整性的下降与其无法维持叶中紫外吸收物质的高浓度有关,而抗性品种紫外吸收物增多,生物量及DNA 完整性保持不变[2]。植物主要通过光修复、切除修复2个途径来减轻UV-B 辐射对DNA 造成的伤害[3],这种修复能力有限,当UV-B 辐射造成的损伤超过了植物本身的修复能力时就会导致死亡。UV-B 辐射诱导对植物DNA 产生的伤害也受环境因子影响,在干燥和低温条件下,植物不能完全修复由射线造成的DNA 损伤[4]。
2UV-B 辐射对蛋白质的影响
蛋白质是生命活动的主要承担者,其最大吸收波长也在UV-B 辐射的波长范围内。作为植物进行新陈代谢的前提和基础,蛋白质在植物对UV-B 辐射的响应中起到重要的作用。在含量和合成上,对蛋白质的研究结果很不一致,Murphy 和Willekens[5]通过对培养的土豆细胞进行处理证明UV-B 辐射会抑制蛋白质合成,从而使蛋白含量降低;Nedunchezhian[6]对一种豇豆属植物的研究却显示UV-B 辐射能促进蛋白质合成,这可能是黄酮类物质(有利于植物防御UV-B 辐射)合成前体——芳香族氨基酸合成加强的结果;也有人认为UV-B 辐射使一些蛋白质含量升高,而另一些蛋白质含量降低。
3UV-B 辐射对水分代谢的影响
UV-B 辐射对植物物质代谢的影响
摘要综述了UV-B 辐射对植物物质代谢的影响研究进展,讨论了增强UV-B 辐射对植物核酸、蛋白质、水、生长调节物质、紫外吸收物质代谢的影响,并对该领域未来的研究工作进行展望。
关键词UV-B 辐射;物质代谢;植物
含氟氯烃和其他臭氧对抗物的排放导致大气平流层臭氧衰减,使到达生物圈的UV-B 辐射增加,对地球上生物的生命活动产生极大的影响。臭氧变薄会引起地表紫外辐射增强而导致严重的生态学后果,特别是对植物物质代谢方面的影响受到国际社会的普遍关注。目前,关于UV-B 辐射对植物物质代谢的研究主要集中在核酸、蛋白质、水分、生长调节物及紫外吸收物等方面。
1UV-B 辐射对核酸的影响
核酸中嘌呤和嘧啶组分在UV-B 辐射波段有吸收,因而UV-B 辐射对核酸影响较大。UV-B 辐射能够使DNA 同一条链相邻嘧啶之间形成嘧啶—嘧啶二聚体和环丁烷嘧啶二聚体,使DNA 的碱基和多核苷酸链受到伤害,受损DNA 分子在发生复制时会引起突变。Quaite et al[1]对UV-B 辐射下大豆叶片内环丁烷嘧啶二聚体的产生和修复进行研究时发现,UV-B 剂量的高低与二聚体形成率成正比。相同UV-B 辐射剂量下,蚕豆抗性品种DNA 中约每12万个DNA 碱基中有1个嘧啶二聚体,而敏感品种约为每2.8万个DNA 碱基中就有1个。敏感品种DNA 完整性的下降与其无法维持叶中紫外吸收物质的高浓度有关,而抗性品种紫外吸收物增多,生物量及DNA 完整性保持不变[2]。植物主要通过光修复、切除修复2个途径来减轻UV-B 辐射对DNA 造成的伤害[3],这种修复能力有限,当UV-B 辐射造成的损伤超过了植物本身的修复能力时就会导致死亡。UV-B 辐射诱导对植物DNA 产生的伤害也受环境因子影响,在干燥和低温条件下,植物不能完全修复由射线造成的DNA 损伤[4]。
2UV-B 辐射对蛋白质的影响
蛋白质是生命活动的主要承担者,其最大吸收波长也在UV-B 辐射的波长范围内。作为植物进行新陈代谢的前提和基础,蛋白质在植物对UV-B 辐射的响应中起到重要的作用。在含量和合成上,对蛋白质的研究结果很不一致,Murphy 和Willekens[5]通过对培养的土豆细胞进行处理证明UV-B 辐射会抑制蛋白质合成,从而使蛋白含量降低;Nedunchezhian[6]对一种豇豆属植物的研究却显示UV-B 辐射能促进蛋白质合成,这可能是黄酮类物质(有利于植物防御UV-B 辐射)合成前体——芳香族氨基酸合成加强的结果;也有人认为UV-B 辐射使一些蛋白质含量升高,而另一些蛋白质含量降低。
3UV-B 辐射对水分代谢的影响