研究表明,由于臭氧层衰减,紫外线B(UV-B)辐射日趋增强,这必将对陆地植物的生理生态特性产生重大影响。冬小麦是我国北方主要的粮食作物,而抗寒性是其主要的生理生态学特性,关系到当年能否安全越冬以及次年的产量品质,但目前此方面的研究尚未见到。本试验在北京地区大田进行,以我国北方冬小麦区UV-B现状及未来40年的发展趋势为依据,于出苗到越冬前(10月上、中旬到11月下旬)通过紫外灯管给予冬小麦不同强度的UV-B处理,分析评价叶片小麦抗寒性变化以及次年的产量品质,同时研究处理期间叶片以下几个方面的变化:光合作用、叶绿素含量、生长量;激素类物质、渗透调节物质及多胺含量;活性氧产生和清除的酶及抗氧化剂;蛋白质含量及蛋白质带谱(特别是抗性蛋白),从而归纳出UV-B增强对冬小麦抗寒性和产量品质影响的机理,为制定应对未来UV-B增强的政策和措施提供可靠的理论依据。
本项目研究了大田条件下UV-B辐射增强和人工生长室条件下不同强度的UV-B辐射对冬小麦的影响。(1)大田条件下在秋冬季节人工补充UV-B辐射,没有对冬小麦幼苗的生物量产生显著影响,但在第二年返青后的生长后期,高计量辐射处理导致了生物量显著减少。大田条件下UV-B辐射对冬小麦幼苗生长的影响与UV-B辐射的强度有关。(2)人工生长室条件下UV-B辐射预处理增强了冬小麦幼苗的抗寒性,这与增强其抗氧化系统活性,特别是抗坏血酸-谷胱甘肽循环有关。(3)人工生长室条件下增强的UV-B辐射能抑制了不同温度条件下生长的冬小麦幼苗叶片的光合作用和生长速率。这种抑制作用随着生长温度的降低和UV-B辐射强度的增加而增强。冬小麦幼苗叶片的净光合速率的下降并不是气孔因素导致的,而主要与叶绿体光系统II较低的光化学效率有关。叶黄素循环并没有起到耗散激发能的作用。因此可能是其他代谢途径而不是热耗散途径清除了过多的激发能。然而,冬小麦幼苗叶片抗氧化系统活性在较篙的生长温度下上调,但在低温下被严重地削弱。这也是UV-B辐射处理苗在低温下比在较篙温度受到更大伤害的原因。