镧对UV-C胁迫下番茄幼苗叶绿素含量的影响

李海平，张 惠，李灵芝，郑少文

（山西农业大学园艺学院，山西 太谷 030801）

由于工业的发展对大气平流层臭氧的破坏，地表的紫外辐射除UV-B外，UV-C的辐射量也在增加，这是当今全球性环境问题之一[1]。紫外辐射会破坏植物叶绿体基粒与基质片层，阻碍叶绿素合成且加速其分解，进一步阻碍植物的光合作用[2-3]；其还会引起拟南芥H2O2积累，对其产生较强的伤害[4]。而稀土元素是具有生理活性的化学元素，在有机体内含量很少，但对生命活动具有重要的调节作用，能增强作物适应不良生长环境的能力，诱导植物产生抗逆性，从而减轻伤害[5-8]。

本试验研究了镧在UV-C照射胁迫下对番茄幼苗光合色素的影响，探讨了稀土元素镧减轻UV-C对番茄幼苗紫外伤害的途径和机理。

1 材料和方法

1.1 材料

将籽粒饱满的番茄种子（品种为Counter）播种在育苗盘中，待2叶1心时定植于直径为15 cm的育苗钵中，用1/2剂量营养液（华南农业大学番茄营养液配方）进行培养。待番茄幼苗长至8～9片真叶时，选取大小整齐、健壮的番茄幼苗进行不同方法的处理。

1.2 处理方法

LaCl3的浓度设为:30 mg/L （T1），60 mg/L（T2）。试验设4个组，即UV-C照射；UV-C照射+T1；UV-C照射 +T2；不进行 UV-C照射（CK）。每组重复3次。对番茄幼苗隔天喷施1次LaCl3（以叶片不滴液体为准），共喷施2次，2d后进行UV-C照射处理。UV-C照射时间分别为 1，2，3，4，5 h，采用紫外灯（主波长253.7 nm）悬于番茄植株上方1.5 m处进行辐照模拟。随着番茄幼苗高度的增加，调节紫外灯的高度，使番茄幼苗在整个试验时期保持同等的UV-C辐射胁迫。每天10:00开始照射，连续照射5 d。照射完毕，按照顺序分别取各处理组番茄叶片测定各项指标。

1.3 测定指标及方法

每次按照顺序取样，并作好标记，测定番茄幼苗叶片光合色素含量，采用酒精提取，利用Arnon公式计算叶绿素a、叶绿素b以及类胡萝卜素的含量[9]。

试验数据采用Excel作图，用SAS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 LaCl3对UV-C胁迫下番茄幼苗叶绿素a含量的影响

叶绿素是植物光合作用的重要功能物质，对光合作用起着非常重要的作用。由图1可知，随着UV-C胁迫的增加，番茄幼苗叶绿素a含量呈显著下降趋势，表明UV-C胁迫对番茄幼苗叶绿素a造成了降解破坏。

喷施LaCl3组的番茄幼苗叶绿素a含量虽然低于对照，但是比单一UV-C胁迫组的叶绿素a含量高。喷施30 mg/LLaCl3的番茄幼苗叶绿素a含量比单一UV-C胁迫组分别高20.43%，19.58%，25.24%，19.18%，32.91%，差异达显著水平（P＜0.05）；喷施 60 mg/L LaCl3组番茄幼苗叶绿素a含量比单一UV-C胁迫组分别高7.21%，6.16%，16.42%，9.24%，20.06%，表明 La3+能够有效缓解UV-C胁迫对叶绿素a的降解破坏，有利于提高番茄幼苗的光合作用，且喷施30 mg/L LaCl3对番茄幼苗叶绿素a的缓降解效应高于60 mg/LLaCl3。

2.2 LaCl3对UV-C胁迫下番茄幼苗叶绿素b含量的影响

在UV-C胁迫下，番茄幼苗叶绿素b含量低于对照（图2），而且随着UV-C胁迫时间的延长，番茄幼苗叶绿素b含量下降的幅度增加，说明UV-C胁迫对叶绿素b也产生了一定的破坏作用。

喷施LaCl3组的番茄幼苗叶绿素b含量虽然低于对照，但是不同程度地高于单一UV-C胁迫组。喷施30 mg/LLaCl3组番茄幼苗叶绿素b含量比单一UV-C胁迫组分别高10.05%，11.49%，15.53%，35.79%，25.38%；喷施60 mg/L LaCl3组番茄幼苗叶绿素b含量比单一UV-C胁迫组分别高16.89%，18.22%，8.08%，21.23%，10.42%，差异达显著水平（P＜0.05），表明在UV-C胁迫下，La3+有助于缓解番茄幼苗叶绿素b含量的降解。在较短UV-C胁迫时间里，60 mg/L LaCl3对番茄幼苗叶绿素b的缓降解效应好于30 mg/L LaCl3；在较长UV-C胁迫时间里，30 mg/L LaCl3对番茄幼苗叶绿素b的缓降解效应好于60 mg/L LaCl3。叶绿素b吸收短波紫外光的能力比叶绿素a强，UV-C胁迫下La3+提高了番茄幼苗叶绿素b含量，有助于番茄幼苗吸收利用一定量的短波紫外光。

2.3 LaCl3对UV-C胁迫下番茄幼苗类胡萝卜素含量的影响

植物细胞中的类胡萝卜素对叶绿素有一定的保护作用，可以吸收过量光能，避免叶绿素的光氧化，此外，还可以通过直接吸收紫外辐射减少紫外伤害。由图3可知，随着UV-C胁迫的增强，番茄幼苗类胡萝卜素含量呈显著下降趋势，说明UV-C胁迫对类胡萝卜素产生了一定的降解破坏作用。

La3+有利于缓解类胡萝卜素在UV-C胁迫下的降解。喷施30 mg/LLaCl3组番茄幼苗类胡萝卜素含量低于对照，但高于单一UV-C胁迫组，分别高出15.14%，16.31%，30.04%，12.89%，26.51%，差异达显著水平（P＜0.05）。喷施60 mg/LLaCl3组番茄幼苗类胡萝卜素含量低于对照，在较短胁迫时间内高于单一UV-C胁迫组，分别高出5.58%，2.54%，18.93%。随着UV-C胁迫时间延长，La3+对番茄幼苗类胡萝卜素的缓降解作用减弱，但30 mg/LLaCl3对番茄幼苗类胡萝卜素的缓降解效应好于60 mg/LLaCl3。

3 结论与讨论

UV-C胁迫使番茄幼苗的叶绿素a、叶绿素b含量下降，这与徐海明等[10]的研究结论基本一致。番茄幼苗光合色素含量的下降可能是由于UV-C胁迫破坏了叶绿素分子结构，导致叶绿素分解。叶绿素的降低会减少光合作用光反应ATP和NADPH的生成，使RuBP再生受阻，进而会影响番茄的光合运转。喷施LaCl3组的番茄幼苗叶绿素含量虽然低于对照，但是明显高于单一UV-C胁迫组。喷施30 mg/LLaCl3组叶绿素a、叶绿素b含量平均高于单一UV-C胁迫组23.47%，19.65%，喷施60 mg/LLaCl3组叶绿素a、叶绿素b含量平均高于单一UV-C胁迫组11.82%，14.97%，表明La3+在一定程度上可以缓解UV-C对叶绿素的破坏降解，这与吕东岳等[11]的研究结论基本一致。La3+的这种作用可能是促进了叶绿素前体物质合成，或者促进了叶绿素酶的活性，其机理还需要进一步研究。

UV-C胁迫对番茄幼苗类胡萝卜素也产生了一定的降解作用，而La3+可以提高番茄幼苗在UV-C胁迫下类胡萝卜素的含量。喷施30 mg/L LaCl3组番茄幼苗类胡萝卜素含量比单一UV-C胁迫组平均提高20.18%，喷施60 mg/L LaCl3组比单一UV-C胁迫组平均提高9.02%。La3+使番茄幼苗类胡萝卜素含量在UV-C胁迫下维持较高的水平，有其积极的生态学意义，一方面类胡萝卜素作为叶绿素的保护物质，可以吸收过多光能，避免叶绿素光氧化；另一方面，类胡萝卜素可以直接吸收紫外辐射，减少紫外线对植物的伤害[12]。

总之，在UV-C胁迫下，La3+对番茄幼苗有一定的防护作用，表现为番茄幼苗光合色素含量增加，提高了其忍耐UV-C胁迫逆境的能力。综合比较试验各项指标得出，喷施30 mg/LLaCl3对番茄幼苗的防护作用好于60 mg/LLaCl3。La3+对番茄紫外胁迫逆境的生理效应或许与番茄品种、生长时期和环境条件等因素有关，有关问题还需要进一步研究。

［1］赵晓莉，胡正华，王正梅，等.UV-B辐射与酸雨复合胁迫对小白菜和生菜幼苗生长和生理特性的影响 [J].河南农业科学，2007（2）:73-77.

［2］陈拓，任红旭，王勋陵.UV-B辐射对小麦抗氧化系统的影响[J].环境科学学报，1999，19（4）:453-457.

［3］Mirecki R M，Teramura A H.Effects of Ultraviolet-B irradiance on soybean[J].Plant Physiol，1984，74（2）:475-479.

［4］侍福梅，王超.紫外线-B辐射引起拟南芥内源H2O2增加及细胞死亡[J].西北农业学报，2009，18（3）:231-235.

［5］安建平，陈靠山，周樊.氯化钕对渗透胁迫引起的膜损伤和ABA含量的影响[J].中国稀土学报，1994，12（4）:348-352.

［6］江振莹.稀土元素对动物生长及抗病力影响的研究[J].华北农学报，2004，19（S1）:64-68.

［7］张小兰，施国新，徐勤松，等.镧缓解镍对水鳖叶片的毒害效应研究[J].中国稀土学报，2003，21（1）:81-86.

［8］赵惠玲.稀土对玉米幼苗抗盐性作用的研究[J].山西农业科学，2005，33（2）:34-36.

［9］邹琪.植物生理学实验指导 [M].北京:中国农业出版社，2008.

［10］徐海明，张兴文，李东，等.干旱条件下增加UV-B辐射对大豆叶片光合色素的影响[J].东北农业大学学报，2010，41（3）:12-16.

［11］吕东岳，肖融融，周青，等.镧对UV-B辐射胁迫下大豆幼苗叶绿素含量的影响 [J].中国农业气象，2006，27（4）:289-293.

［12］黎峥，段舜山，武宝玕.UV-B对两种藻光合色素和多糖含量的影响[J].生态科学，2003，22（1）:42-46.