全 文 ：２０１１年
第４期　　　　　　　
青海师范大学学报（自然科学版）
Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｑｉｎｇｈａｉ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ）　　　　　　　　
２０１１
Ｎｏ．４
基金项目：国家自然科学基金课题（３０６７０３０７；３０５７０２７０；３０１７０１５４）资助项目；国际科技合作重点项目计划（２００２ＣＢ７１４００６）
收稿日期：２０１１－０５－２０
作者简介：师生波（１９６３－），男，青海西宁人，副研究员．
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
师生波１＊，尚艳霞１，２，朱鹏锦１，２，杨　莉１，２
（１．中国科学院西北高原生物研究所　高原生物适应与进化重点实验室，青海 西宁　８１０００１；２．中国科学院研究生院，北京　１０００４９）
摘　要：以中国科学院海北高寒草甸生态系统定位研究站地区的美丽风毛菊为材料，通过短期增补ＵＶ－Ｂ辐射的模拟试验，研究
了叶片光合色素和紫外吸收物质含量对增强ＵＶ－Ｂ的响应 ．不同处理天数的取样分析表明，与对照 ＵＶ－Ａ相比，增补 ＵＶ－Ｂ
＋ＵＶ－Ａ处理时光合色素有增高的趋势，紫外吸收物质含量也略有增高 ．说明高山植物叶片中丰富的黄酮类物质能有效保护光
合机构，短期内ＵＶ－Ｂ辐射强度的增加所加剧的色素光氧化现象并不严重，受叶片增厚的影响单位叶片面积的光合色素含量有
增加趋势 ．
关键词：高山植物；光合色素；紫外吸收物质；ＵＶ－Ｂ辐射
中图分类号：Ｓ７１８　　　　文献标识码：Ａ　　　　文章编号：１００１－７５４２（２０１１）０４－００４４－０４
青藏高原位于我国西部，这里地域辽阔，气候独特，生物生存的环境相对恶劣 ．作为世界第三极的高海
拔地区，青藏高原也是全球环境变化的敏感地区之一，有气候变化的“起搏器”和“效应器”之称 ．当前全球环
境变化的研究已经涉及了人类活动所影响的诸多领域，其中平流层臭氧层的变薄或耗损所起的近地表面太
阳紫外线－Ｂ（ＵＶ－Ｂ；２８０－３１５ｎｍ）辐射强度的增加被认为是一个重要方面［１］．ＵＶ－Ｂ辐射成分对人类生
活和地球生物圈中的各种生物，以及他们生存环境的质量都具有潜在地深刻影响，这已引起了科学家和各国
政府的密切关注．
研究表明分布在低纬度和高海拔地区的植物具有较强的适应能力，能避免强太阳 ＵＶ－Ｂ辐射造成的
潜在伤害［２］．很可能这些植物在长期的进化与适应过程中已形成了多种策略能减缓 ＵＶ－Ｂ诱导的各种伤
害［３］．然而，长期生长在青藏高原地区的土著高山植物对太阳 ＵＶ－Ｂ辐射强度增加的响应如何，我们尚缺
乏必要的了解 ．本文以美丽风毛菊（Ｓａｕｓｓｕｒｅａ　ｓｕｐｅｒｂａ）为材料，通过短期增补 ＵＶ－Ｂ辐射的途径，研究了
增强ＵＶ－Ｂ辐射对光合色素和ＵＶ－Ｂ吸收物质的影响，探讨了青藏高原典型高山植物对ＵＶ－Ｂ辐射的
响应和适应特性．
１　材料和方法
１．１　试验样地及植物材料
试验样地设在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位研究站（简称，海北站）的综合观测场 ．试验材料
美丽风毛菊（Ｓａｕｓｓｕｒｅａ　ｓｕｐｅｒｂａ　Ａｎｔｈ．）是寒矮嵩草草甸的主要伴随种之一．
１．２　主要试剂和试验用材料
无水乙醇、甲醇、盐酸、丙酮等试剂均为Ａ．Ｒ级别．８Ｗ的ＵＶ－Ｂ荧光灯管（ＵＶＢ－３０８）购自北京电光
源研究所 ．纤维素双乙酸脂的薄膜（ＣＡ膜，厚度为０．１３ｍｍ），和 Ｍｙｌａｒ薄膜（厚度为０．１３ｍｍ）均由瑞典隆
德大学Ｌａｒｓ　Ｏｌｏｆ　Ｂｊｒｎ教授提供．
１．３　主要仪器
ＵＶ－１６０１紫外分光光度计（日本岛津公司）．
１．４　试验处理和测定方法
DOI:10.16229/j.cnki.issn1001-7542.2011.04.022
第４期 师生波，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
１．４．１　增补ＵＶ－Ｂ辐射的试验处理
短期增补ＵＶ－Ｂ辐射的模拟试验主要参照Ｆｌｉｎｔ等［４］方法，具体试验设计和处理方法等参见师生波
等［５，６］近期研究 ．短期增补ＵＶ－Ｂ处理的荧光灯管包以一层ＣＡ膜以隔除与生态不相关的少量致死性紫
外线Ｃ（ＵＶ－Ｃ，＜２８０ｎｍ）成分，透过的ＵＶ－Ｂ辐射伴有少量ＵＶ－Ａ成分，用ＵＶ－Ｂ＋ＵＶ－Ａ表示；对
照框架采用 Ｍｙｌａｒ薄膜包裹荧光灯管，以完全滤除灯管发射的ＵＶ－Ｂ和少量的 ＵＶ－Ｃ辐射，能透过与处
理相匹配的少量ＵＶ－Ａ成分，用ＵＶ－Ａ表示 ．试验设处理和对照共３组．
１．４．２　光合色素含量的测定
短期增补ＵＶ－Ｂ辐射试验处理的第５、１０和１５天，在每一处理框架下取健康展开叶片数枚，于不同叶
片上用直径０．７ｃｍ的打孔器取叶圆片１０个，混合均匀后分为两组 ．其一浸入１０ｍＬ乙醇和丙酮的混合提取
液中，乙醇∶丙酮∶水的比例为４．５∶４．５∶１．盖紧样品瓶并密封，避光低温浸提约１０天至叶圆片无色［７］．叶绿
素和类胡萝卜素含量的测定与计算见朱广廉［８］．
Ｃｈｌ　ａ＝１２．７Ｄ６６３－２．６９Ｄ６４５
Ｃｈｌ　ｂ＝２２．９Ｄ６４５－４．６８Ｄ６６３
Ｃｈｌ　ａ＋ｂ＝２０．２Ｄ６４５＋８．０２Ｄ６６３
Ｃａｒ＝４．７Ｄ４４０－０．２７（Ｃｈｌ　ａ＋Ｃｈｌ　ｂ）
１．４．３　紫外线吸收物质含量的测定
取混合均匀的另一组叶圆片浸入含１０ｍＬ　７９％酸化甲醇的样品瓶中，盖紧密封，避光低温浸提约１０
天［７］．结果以 １０ｍＬ 提取液中每单位面积叶片在 ２６５ｎｍ 到 ３００ｎｍ 的紫外吸收值的平均值表示，
Ａ２　６５－３００ｃｍ－２　１０ｍＬ－１．
图１　短期增补ＵＶ－Ｂ辐射对美丽风毛菊叶片光合色素含量的影响
２　结果和分析
２．１　增补ＵＶ－Ｂ辐射处理对美丽风毛菊叶片光合色素的影响
短期增补ＵＶ－Ｂ辐射处理能引起美丽风毛菊单位叶片面积光合色素含量的升高 ．图１表明，与对照
ＵＶ－Ａ相比，增补ＵＶ－Ｂ辐射（ＵＶ－Ｂ＋ＵＶ－Ａ）处理时光合色素均有所升高 ．随处理天数的增加，仅在
处理第１５天时，对照和处理的叶绿素ａ（Ｃｈｌ　ａ）、叶绿素ｂ（Ｃｈｌ　ｂ）、和总叶绿素ａ＋ｂ（Ｃｈｌ　ａ＋ｂ）含量略有降
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青海师范大学学报（自然科学版） ２０１１年
低；而类胡萝卜素（Ｃａｒ）的含量几无变化 ．说明短期增补 ＵＶ－Ｂ辐射后光合色素具有增加趋势，叶片趋于
衰老时色素含量会降低．
２．２　增补ＵＶ－Ｂ辐射处理对美丽风毛菊叶片光合色素比值的影响
短期增补ＵＶ－Ｂ辐射处理后美丽风毛菊叶片中类胡萝卜素与总叶绿素含量的比值（Ｃａｒ／Ｃｈｌ），以及叶
绿素ａ和叶绿素ｂ比值（Ｃｈｌ　ａ／ｂ）的变化很小 ．图２表明，短期增补 ＵＶ－Ｂ辐射后Ｃａｒ／Ｃｈｌ比值略有降低
趋势，且随处理时间的延长略有增加趋势；Ｃｈｌ　ａ／ｂ比值在处理第１０天和１５天时略有增加，而随处理时间
的延长其比值没有明显变化．
图２　短期增补ＵＶ－Ｂ辐射对美丽风毛菊叶片光合色素比值的影响
２．３　增补ＵＶ－Ｂ辐射处理对美丽风毛菊叶片紫外吸收物质的影响
酸化甲醇的浸提物，即紫外吸收物质的紫外扫描曲线表明，美丽风毛菊叶片的吸光值（ＯＤ）具有两个较
图３　短期增补ＵＶ－Ｂ辐射对美丽风毛菊叶片
紫外吸收物质的影响
为平坦的吸收峰区间，一个位于２６５到３００ｎｍ之间，另一个
位于３１５到３３５ｎｍ之间 ．为避免采用单一波长吸光值时可
能产生的随机误差，本文采用求取２６５到３００ｎｍ波段范围内
平均ＯＤ值的方法予以平滑处理 ．结果表明，处理第１０天后
美丽风毛菊叶片中紫外吸收物质的含量有较大提高，且高于
处理第５天和第１５天的测定结果 ．与对照ＵＶ－Ａ相比，ＵＶ
－Ｂ＋ＵＶ－Ａ处理后美丽风毛菊叶片的紫外线吸收物质含量
在第１０天和１５天略有增加（图３）．说明强ＵＶ－Ｂ辐射下叶
片中紫外吸收物质的含量增加有增高的趋势．
３　讨论
光合色素是绿色植物的光合作用中参与光能吸收、传递
以及引起原初光化学反应的一类色素物质的总称 ．美丽风毛
菊植株在短期增补ＵＶ－Ｂ处理期间随叶片趋于衰老光合色素含量有降低的趋势，但 ＵＶ－Ｂ＋ＵＶ－Ａ处
理时单位叶片面积光合色素含量的相对增加并不能简单认为是 ＵＶ－Ｂ辐射增强引起了光合色素的增加，
而是主要源于叶片厚度的相对增厚［５，６］．ＵＶ－Ｂ辐射增强对Ｃｈｌ　ａ／ｂ和Ｃａｒ／Ｃｈｌ比值的影响较小，进一步研
究也表明其比值在不同月份的响应也不尽相同．
紫外吸收物质主要存在于叶表皮层细胞中，由类黄酮和衍生多酚构成 ．它能有效的吸收太阳辐射光谱
中ＵＶ－Ｂ波段的辐射，避免高能量光量子到达叶片光合机构等敏感部位，同时它也是羟自由基和过氧化氢
自由基的有效猝灭剂，能够为叶肉细胞内光合机构以及生物大分子ＤＮＡ等提供有效的内部滤除屏障［３］．研
究表明，短期增补ＵＶ－Ｂ辐射强度后紫外吸收物质在第１０天略有增高趋势 ．短期 ＵＶ－Ｂ辐射增强处理
时紫外吸收物质含量相对稳定，说明长期高 ＵＶ－Ｂ辐射环境生存的高山植物叶片表皮层细胞中已经具有
较高的ＵＶ－Ｂ吸收物质，能有效滤除强太阳短波辐射中的ＵＶ－Ｂ成分，也趋向于较少受增强ＵＶ－Ｂ辐射
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第４期 师生波，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
的影响；也表明该类物质的主要成分具有一定的稳定性，短期的增补ＵＶ－Ｂ辐射处理并不能诱导其含量的
增加．
参考文献：
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ｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ａｎｄ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ＵＶ－ａｂｓｏｒｂｉｎｇ　ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ．Ｊ．ｏｆ　Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｐｈｏｔｏｂｉｏｌｏｇｙ　Ｂ：Ｂｉｏｌｏｇｙ，２００２，
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ｉｓ　ｎｏｔ　ｒｅｄｕｃｅｄ　ａｆｔｅｒ　ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ　ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ＵＶ－Ｂ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ａｎｄ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ｂｏｔａｎｙ，５１，７５－８３．
［８］　朱广廉 ．植物生理学实验［Ｍ］．北京：北京大学出版社，１９９０：５１－５４．
Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　Ｓｈｏｒｔ－ｔｅｒｍ　Ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ＵＶ－Ｂ　Ｒａｄｉａｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　Ｐｉｇｍｅｎｔｓ　ａｎｄ
ＵＶ－Ｂ　Ａｂｓｏｒｂｉｎｇ　Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ　ｉｎ　Ｓａｕｓｓｕｒｅａ　ｓｕｐｅｒｂａ
ＳＨＩ　Ｓｈｅｎｇ－ｂｏ１＊＊，ＳＨＡＮＧ　Ｙａｎ－ｘｉａ１，２，ＺＨＵ　Ｐｅｎｇ－ｊｉｎ１，２，ＹＡＮＧ　Ｌｉ１，２
（１．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｌａｔｅａｕ　Ｂｉｏｌｏｇｙ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ
Ｐｌａｔｅａｕ　Ｂｉｏｌｏｇｙ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｘｉｎｉｎｇ　８１０００１，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｇｒａｄｕａｔｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００４９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｓｈｏｒｔ－ｔｅｒｍ　ｆｉｅｌｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ＵＶ－Ｂ　ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｓｔｕｄｙｉｎｇ　ｗｅｒｅ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｗｉｔｈ
ａｌｐｉｎｅ　ｐｌａｎｔ　Ｓａｕｓｓｕｒｅａ　ｓｕｐｅｒｂａｉｎ　Ｈａｉｂｅｉ　Ａｌｐｉｎｅ　Ｍｅａｄｏｗ　Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ａｒｅａ．Ｔｈｅ　ｐｈｏｔｏｓｙｎ－
ｔｈｅｔｉｃ　ｐｉｇｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ＵＶ－Ｂ　ａｂｓｏｒｂｉｎｇ　ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ　ｗｅｒｅ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ａｆｔｅｒ　５，１０ａｎｄ　１５ｄａｙｓ　ｏｆ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｔｈｅ
ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ＵＶ－Ａ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｔｈｅｒｅ　ｗｅｒｅ　ａｎ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｈｏｔｏｓｙｎ－
ｔｈｅｔｉｃ　ｐｉｇｍｅｎｔｓ　ａｆｔｅｒ　ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ＵＶ－Ｂ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ（ＵＶ－Ｂ＋ＵＶ－Ａ）ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ａｎｄ　ＵＶ－Ｂ　ａｂｓｏｒｂ－
ｉｎｇ　ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ　ｗｅｒｅ　ａｌｓｏ　ｈａｖｉｎｇ　ｓｍａｌ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｔｒｅｎｄ．Ｔｈｅｓｅ　ｍｅａｎｓ　ｔｈａｔ　ｈｉｇｈ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ｏｆ　ＵＶ－Ｂ　ａｂｓｏｒｂ－
ｉｎｇ　ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ　ｃｏｕｌｄ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｎ　ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ａｌｐｉｎｅ　ｐｌａｎｔｓ，ａｎｄ　ｓｈｏｒｔ－
ｔｅｒｍ　ｏｆ　ＵＶ－Ｂ　ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ　ｈａｖｅ　ｎｏ　ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ　ｐｈｏｔｏ－ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｐｉｇｍｅｎｔｓ．Ｂｅｎｅｆｉｔｅｄ
ｗｉｔｈ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｌｅａｖｅ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｔｈｅｒｅ　ｗａｓ　ａｎ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｐｉｇｍｅｎｔｓ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ
ｗｈｅｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｌｅａｖｅ　ａｒｅａ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｌｐｉｎｅ　ｐｌａｎｔ；ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｐｉｇｍｅｎｔｓ；ＵＶ－Ｂ　ａｂｓｏｒｂｉｎｇ　ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ；ＵＶ－Ｂ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ
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