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平流层臭氧层的变薄导致地球表面的UV-B辐射增强产生的生物学和生态学效应是人们关心的热点问题。本研究以干旱半干旱地区分布的乌拉尔甘草为研究对象,系统的研究了增强UV-B辐射对甘草种子萌发特性、幼苗叶片解剖结构及生理特性、1-2年生甘草生长发育及次生代谢产物积累的影响。结果表明:
1.增强UV-B辐射对甘草种子最终发芽率、发芽势和发芽指数无显著影响,但能显著抑制甘草种子萌发期间胚根和下胚轴伸长,降低甘草幼苗生物量;种子萌发期间,与对照相比,过氧化氢酶(CAT)活性先增高后降低;
2.增强UV-B辐射下,甘草幼苗叶片表皮细胞变形,叶片厚度、栅栏组织、海绵组织、上下表皮厚度减小,且这种变化随UV-B辐射强度的增加而加剧,但对主脉结构及栅栏组织与海绵组织的厚度比值无显著影响;增强UV-B辐射使甘草幼苗植株内丙二醛(MDA)和超氧阴离子自由基含量及相对电导率增加,其含量与UV-B辐射程度及处理天数呈正相关;处理期间,与对照相比,超氧化物歧化酶(SOD)、CAT酶活性先升高后降低,而过氧化物酶(POD)活性始终高于对照;脯氨酸含量增加,但其含量增加幅度与UV-B辐射强度呈负相关,与处理天数呈正相关,中度和重度UV-B辐射下,可溶性糖与可溶性蛋白在处理后期大量积累,轻度UV-B辐射对甘草叶内可溶性蛋白及可溶性糖含量无显著影响;
3.增强UV-B辐射下,1-2年生甘草叶片解剖结构的变化与幼苗解剖结构变化相似,但低强度UV-B辐射对甘草叶片解剖结构的影响比高强度UV-B辐射下更大;增强UV-B辐射能降低甘草株高,减小甘草叶面积和叶片厚度;降低甘草根和叶干鲜重,对茎的干鲜重无显著影响;增强UV-B辐射下,与对照相比,甘草叶片叶绿素a、b含量及叶绿素a/b的值,净光合速率、蒸腾速率及气孔导度均降低,胞间CO2浓度的变化趋势发生改变,类胡萝卜素含量与对照相比有先增高后降低的趋势,并且低强度UV-B辐射对甘草光合色素及光合作用等的影响比高强度UV-B辐射下更大;增强UV-B辐射使甘草根、茎、叶中总黄酮的含量都增加;甘草酸和甘草苷的含量增加,且低强度UV-B辐射下其增加幅度大于高强度UV-B辐射。