全 文 ：武汉檀物学研究 2006，24(3)：277～280
Journal D，Wuhan Botanical Research
连续两年 Uv-B辐射增强对割手密叶绿素含量的影响
陈海燕，陈建军，何永美，祖艳群，李元
(云南农业大学资源与环境学院生态环境研究所，昆明 650201)
摘 要：研究了大田栽培和自然光条件下，连续两年模拟紫外辐射(uV·B，280～315 nn1)增加对92-11和93-25两
个割手密无性系叶绿素含量的影响。结果表明，割手密92．11在 uV．B辐射的影响下，叶绿素含量降低，而割手密
93-25抗性很强，在增加了5 kJim2 UV-B辐射下，其叶绿素含量增加。割手密叶绿素含量对uV-B辐射的响应具有
种内差异。割手密92．11对紫外辐射的抗性在2004年比2003年强，而割手密93-25则相反。生育期中开花期受
UV-B辐射影响最大 ，然后是分蘖期，伸长期抗性较强。
关键词：uV—B辐射；割手密；叶绿素；响应差异
中图分类号：Q945．11 文献标识码：A 文章编号：1000-470X(2006)o3-0277-04
Efects of Enhanced UV-B Radiation on Chlorophyl Content of W ild
Sugarcane(Saccharum spontaneum L．)Clones for Two Consecutive Years
CHEN Hai-Yan，CHEN Jian-Jun，HE Yong·Mei，ZU Yah-Qun，LI Yuan’
(co／~e ofResources and Enviromnent，gco-enviromnent Research Institute，Yunnan Agricultural ，Kunming 650201，China)
Abstract：The research WaS about the efects of enhanced UV．B radiation on chlorophyll content of two
wild sugarcane(Saccharum spontaneum L．)clones for two consecutive years in field condition．The re．
suits showed that clone 93．25 was more resistent than clone 92．11．Chlorophyll content of clone 92．1l de．
creased while that of clone 93-25 increased under 5 kJ／m UV。B radiation．Intempecific diference in
chlorophyl content of wide sugarcan es existed．Clone 92．11 was more resistent in 2Oo4 than 2003 while
clone 93-25 Was opposite chan ge． 1}le clones were more sensitive in their flowering stage than tillering
stage．an d the elongating stage was the most resistent stage．
Key words：UV-B radiation；Wild Sugarcane(Saccharum spontaneum L．)；ChlorophyU；Response
diference
臭氧层减薄引起的紫外辐射增加对植物生长和
生理的影响，已成为当今研究的一个热点 -3 J。国
内外已对 400多种植物做过研究，发现三分之二以
上的植物受到了不同程度的伤害。然而大多数研究
都是在温室中进行的，经玻璃过滤的背景光与自然
光有一定差异，其实验结果与真实情况有较大差距。
因此，进行大田试验所获结果更符合实际情况，更具
应用价值。目前 uV-B辐射对植物生理、生化和生
长发育等方面的影响研究很多，但研究材料多为作
物，研究野生植物较为罕见。作物普遍面临品种退
化的问题 ，而新品种的培育又需野生种质资源，因
此，具有重要价值的野生种质资源越来越受到关注。
割手密是甘蔗的野生近缘种，在甘蔗的杂交育种中
有重要作用。uV-B辐射降低叶绿素含量，从而影
响光合作用，进而影响生物量，Teramura等已有研
究 J。笔者研究连续两年模拟臭氧层衰减 20％造
成 uV．B辐射增加对割手密叶绿素含量的影响，旨
在阐明 uV．B辐射对野生植物叶绿素含量的影响，
割手密叶绿素含量对 uV．B响应的种内差异、两年
间差异以及不同生育期之间的差异，为解释 uV．B
辐射对植物的影响，为今后培育抗紫外线的甘蔗新
品种提供基础资料。
1 材料和方法
1．1 植物材料与UV-B模拟
割手密(Saccharum spontaneum L．)无性系来源
于云南农业大学甘蔗研究所割手密苗圃。割手密
92-11原产于海南亚城，海拔 12 m，北纬 18。；割手密
收稿13期：2005—10432，修回13期：2006-01一l1。
基金项目：国家自然科学基金资助项目(30260026)。
作者简介：陈海燕(1972一)，女 ，讲师，硕士，现主要从事环境科学与生态学方面的教学与科研工作；李元(1963一)，博士，教授 ，博士生
导师。
· 通讯作者(E—mal：liyuan03@yahoo．com．cn)o
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278 武 汉 植 物 学 研 究 第24卷
93-25原产于海南叉河，海拔 100 m，北纬 2O。。实验
在云南农业大学甘蔗研究所实验地进行。田间土壤
背景值：碱解氮 150 mg／kg，全氮 1．36 g／kg，速效磷
36．58 mg／kg，全磷 8．3 kg，速效钾 185．89 mg／kg，
全钾 5．43 kg，有机质 4．56％，pH 7．28。2003年
3月 3日催芽，3月 14日栽苗，每塘 l5个芽，并覆
盖，每塘面积为 1．4 m×1．4 m，3个重复。幼苗期
间苗，使对照和处理的苗数都为 l0株。5月 1日开
始 UV—B辐射，每天辐射 7 h(阴雨天除外)，直到成
熟收获。2004年生长宿根植株，重复 2003年的管
理措施和 UV—B辐射处理。
模拟 UV—B辐射使用上海生产的 30WUV—B灯
管(光谱为 280～310砌 )，灯管悬于植株上方，随植
株的生长不断调节灯管高度。用紫外辐射仪(北京
师范大学仪器厂生产，使用 UV297探头，光谱范围
为250～350 nln)测植株顶部处辐射强度，设 0(自
然光对照)和5．0 kJ／m (处理)两个辐射水平，相当
于昆明地区(北纬 25。，海拔 1 950 m)0和20％臭氧
衰减(昆明地区紫外辐射本底值为 10 kJ／m ，辐射
放大因子为2．5 )。
1．2 测定方法与统计分析
分别在2003年和2004年的7月15日、8月2O
日与 lO月 28日测定其分蘖期、伸长期与开花期的
叶绿素含量。以割手密的上部功能叶为材料，从植
株上选取有代表性的叶片数片，对称取叶片 0．20 g
左右，分别剪成宽度小于 1-姗 的细丝，混匀，放人
盛有 10 mL提取液(丙酮 ：乙醇 =2：1)的具塞试管
中，在常温条件下直接浸提，在暗中浸泡提取 6 h。
取浸泡液5 mL用蒸馏水稀释到 25 mL。使用光径
为 1 em的比色杯，以蒸馏水作为空白，用 721型分
光光度计在波长 663 nln与645 nnl波长下读取光密
度值 】。叶绿素浓度用改进的Amon公式计算 J，
叶绿素含量及变化率按文献[7]的方法计算，对照
与处理间的差异显著性用 t检验进行分析，P<0．05
或P<0．01水平，n=3。具体计算公式如下：
叶绿素 a浓度：C．=10～x0．1272 A663—1O～ x0．2585 A ；
叶绿素b浓度：Cb=一10一 x0．4671 A663+1O—x0．2288 A ；
叶绿素(a+b)浓度：C(．+b)=C．+Cb
=10— ×0．8049 A663+1O— x0．2030 A ；
叶绿素含量 =
叶绿素含量变化率 =
2 结果
样品鲜重
堡吐缍塞鱼量= 题
对照叶绿素含量
(me／g)；
×100％ 。
2．1 UV-B辐射对割手密叶绿素含量的影响
在 2003年，无性系92—11除分蘖期的叶绿素 b
含量有增加趋势外，在各个时期处理的叶绿素 8-,b
和总叶绿素含量均有下降趋势，叶绿素a／b在伸长
期和开花期有显著变化。无性系93-25在各个时期
叶绿素 a．b和总叶绿素含量均有增加趋势，伸长期
叶绿素 b和总叶绿素含量显著增加，叶绿素 a／b显
著降低(表 1)。
表 1 2003、2O04年 UV-B辐射对割手密叶绿素含■的影响
Table 1 Efects of enhanced UV·B radiation on chlorophyl content of wild sugarcane CIoR~8 in 2003 an d 2004
·对照与处理间差异显著。P
第3期 陈海燕等：连续两年 uV-B辐射增强对割手密叶绿素含量的影响 279
在 2004年，无性系92—11开花期叶绿素 a．b含
量和总叶绿素显著增加，在分蘖期和伸长期叶绿素
a．b和总叶绿素含量有下降趋势，伸长期叶绿素 a
含量显著降低。无性系93-25除了伸长期叶绿素含
量 b低于对照，在各个时期，uV—B导致叶绿素 a、b
和总叶绿素含量增加(表 1)。
2．2 割手密叶绿素含量对 uV—B辐射响应的不同
年际、不同生育期之间的差异
2003年割手密 92—11叶绿素 a、b和 a+b变化
率呈下降趋势，表明趋向敏感，在开花期处于最敏感
阶段(图 1：A)。2004年割手密92-11叶绿素 a．b和
a+b变化率呈上升趋势，表明趋向抗性，分蘖期处
于最敏感阶段(图 2：A)。两年相比，割手密 92一l1
在 2004年抗性增强 (图 2：A)。割手密 93-25在
2003年接受了 uV—B辐射后，从分蘖期开始，抗性在
增加，伸长期达到最强，开花期抗性降低(图 1：B)，
在 2004年分蘖期抗性最强，开花期抗性最弱(图2：
B)。两年相比，割手密 93-25在 2004年抗性减弱。
叶 绿素 a C
叶 绿素 b C
叶 绿素 a+b
＼ ?
I ＼2 3
—
时期 Stage
图 1 2003年割手密 92-ll(A)和
93-25(B)叶绿素含量变化率
Fig． 1 Change percentage of chlorophyll content of wild
sugarcane clones 92—11(A)and93-25(B)in2003
-，
时期 Stage
I-．J． ／
时期 Stage
图 2 2004年割手密 92．1l(A)和
93-25(B)叶绿素含量变化率
Fig．2 Change percentage of chlorophyl content ofwild
sugarcane clones 92-11(A)and93-25(B)in 2004
2．3 割手密叶绿素含量对 Uv-B辐射响应的种内
差异
比较图1与图2，两个割手密无性系对uV—B辐
射响应存在种内差异性。从表 1可见，无性系92一l1
叶绿素含量降低，93-25叶绿素含量增加，无性系
92—11较93-25敏感。
3 讨论
3．1 UV-B对植物叶绿素含量的影响及机理
叶绿素是植物进行光合作用的重要器官，它对
重金属污染、大气污染以及其它环境污染是十分敏
感的，这种敏感也表现在对 uV—B辐射的响应方
面 J。本实验中发现 uV—B辐射使割手密 92．1 1的
叶绿素含量降低，而使割手密 93-25的叶绿素含量
升高，是伤害机制与保护机制作用后的综合结果。
已有研究表明，叶绿素含量降低可能是 uV—B辐射
加剧植物脂质过氧化作用，破坏叶绿素膜相，导致叶
绿素分解的结果 】。uV—B能破坏敏感植物的叶绿
体结构和它们的前体，或者使叶绿素的合成受到阻
碍，从而降低叶绿素含量，这在大豆、水稻、小麦、玉
米等植物中已经观察到。此外，uV-B辐射诱导了
叶绿素和类胡萝 卜素的非酶化光加氧作用，从而导
致这些色素以氧合的形式积累 】。杨志敏等研究
发现，紫外光除了会直接光解叶绿素分子外，还能激
化 H 0，使之产生具有破坏作用的活性氧 自由基
Oj和 OH一，从而加速叶绿素分子的分解 。¨。 植物
叶绿素含量降低会导致其光合能力降低，从而影响
到植物干物质的积累，使生物量下降，植株生长不
良，抗性降低 。
在 uV-B辐射下，植物也有一些保护叶绿素的
机制。uV-B辐射处理下的植物叶片要更厚一些，
并有大量的光合 uV—B吸收色素，在这些较厚的叶
片中有更多的光合色素来维持该种植物的光合速
率 。¨。 在 uV—B辐射逆境下，植物会合成大量保护
物质，如黄酮类物质、花青素、类胡萝 卜素等，这些物
质能强烈地吸收紫外线，从而使透过叶表进入内部
叶肉细胞的 uV—B辐射量大大减少，并有效地抑制
UV．B对叶绿素的破坏作用 】。Nedunchezhian等报
道，豇豆幼叶经 uV—B辐射后，其叶片叶绿素结合蛋
白含量明显上升。他们认为叶绿素结合蛋白含量上
升是对 uV—B辐射的一种功能性的抗逆作用，因为
这些蛋白质可能吸收大量的紫外线¨¨ 。另外 ，低强
度的uV—B辐射能增强植物的 PSI、PSI以及光合
色素的活性，而高强度的 uV—B辐射则抑制植物的
PSI、PSI以及光合色素的活性 ¨。
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武 汉 植 物 学 研 究 第24卷
3．2 割手密叶绿素含量对LrV-B响应的年际间、生
育期间的差异
无性系92．11经过 2003年的 UV-B辐射后，在
2004年抗 uV．B辐射的能力增强。而 93-25在2003
年表现出较强的抗性，而在 2004年抗性却有所下
降。说明不同品种间对uV-B辐射存在不同的反馈
机制，uV．B的刺激可能增强品种对 uV．B的抗性，
也可能减弱品种对 UV．B的抗性。生育期之间相
比，开花期比分蘖期敏感，分蘖期又比伸长期敏感，
这个结论和其他人做的逆境对植物生育期的影响是
相一致的 J。年际间的差异可能是由于经过一年
UV．B辐射，割手密对 uV-B辐射增强产生了一定的
适应性以及由于第二年是宿根植株，与第一年由芽
萌发的植株有差别所致。
3．3 割手密叶绿素含量对 UV-B辐射响应的种内
差异
植物对于uV-B辐射的敏感性在种间和种内存
在差异，主要受植物基因型、生态型和生活型的控
制，与它们的生态特性、分布的地理位置和生长条件
有关 J。同一植物个体不同部位和不同发育阶段
对uV．B增强的效应也不同 】。割手密92．1 1在紫
外辐射下叶绿素含量降低，而割手密93-25在紫外
辐射下叶绿素含量增加，说明这两个品种的抗性存
在较大差异。割手密叶绿素含量对 uV—B响应的种
内差异可能与遗传基础有关，是其与环境长期协同
进化的结果。割手密 92．1 1与割手密 93-25原产地
都是海南 ，但割手密92-11原产地海拔 12 m，割手密
93-25原产地海拔 100 m，随着海拔的增加 ，紫外辐
射增强，即割手密 93-25原产地的紫外辐射比割手
密92-1 1原产地的强，这与割手密93-25对紫外辐射
有更强的抗性有关。
致谢：云南农业大学甘蔗研究所李富生、何丽莲、杨清辉
给予大力支持和帮助，特此致谢 !
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