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大气平流层的臭氧层破坏导致到达地球表面的紫外线(UV)辐射增强,对地球上各种植物产生了不同程度的伤害。为了寻求一种减小UV辐射对植物的伤害的新方法,本文以大蒜(A.sativm L.)根和地上部分为研究对象,在获得自然光源的同时,人工增强紫外线辐射(用波长为280～320nm的UV辐射灯照射),测定增强UV辐射对植物的生长发育、生理生化和生物量等的影响。并以此为对照,在同样人工增强紫外线辐射条件下,施用一定稀释浓度的芦荟蒽醌类物质,研究芦荟蒽醌类物质防御UV辐射对植物伤害的效果,探索防御UV辐射对植物伤害的新途径。研究结果显示:
1.增强紫外线使大蒜根的形态发生了显著的变化,出现了明显的“翘根”现象。增强紫外线使大蒜根系的四氮唑还原强度降低为对照的78.9％、丙二醛浓度是对照的5.28倍、电导率中的伤害率是对照的1.68倍、SOD浓度是对照的83.8％。增强紫外线辐射对大蒜根系的正常生理生化过程有显著损害,并导致根畸形生长。
2.增强紫外线使大蒜的叶片的叶绿素浓度降低为对照的56.2％、丙二醛浓度是对照的1.83倍、电导率中的伤害率是对照的1.34倍、SOD浓度是对照的60.4％,株高是对照的55.8％,株干重是对照的52.8％。增强紫外线辐射对大蒜地上部分生理生化过程有显著损害,进而影响大蒜的光合作用,最终导致大蒜的生长受到抑制,株高降低,生物量减少。
3.芦荟蒽醌类物质能吸收紫外线,对紫外线辐射损伤具有保护作用。在紫外光激发下,芦荟蒽醌类物质产生桔黄色、黄绿色或蓝色的荧光。芦荟蒽醌类物质之所以散发出荧光是因为其吸收了紫外线的光能后,电子从基态跃迁到激发态,当电子重新回到基态时,所吸收的光能以荧光的形式释放出来。所以,芦荟蒽醌类物质能吸收对植物有损伤作用的紫外线能量,并将其转化为对植物没有损伤作用的荧光,从而减轻紫外线辐射对植物的损伤。
4.对大蒜根系的处理总时间为6h,而对大蒜叶片的处理总时间为42h,是大蒜根系的处理时间的7倍。本试验所测的生理指标中,增强紫外线时,大蒜根系的丙二醛浓度是对照的5.28倍,大蒜的叶片的丙二醛浓度是对照的1.83倍；大蒜根系的电导率中的伤害率是对照的1.68倍,大蒜的叶片的电导率中的伤害率是对照的1.34倍；大蒜根系的SOD浓度是对照的83.8％,大蒜的叶片的SOD浓度是对照的60.4％。从而可知,大蒜根系比叶片,即地下部分比地上部分对紫外线辐射更敏感,所以,根系或许可以作为研究植物对紫外线辐射响应的模式器官。