UV-B辐射对远志生长和生产力的影响

王晓锋，吴 洋，崔 茜，柴永福，岳 明，房敏峰

(西部资源生物与现代生物技术教育部重点实验室，西北大学生命科学学院，陕西 西安 710069)

平流层臭氧稀薄导致到达地面的中波紫外辐射(UV-B,280～320 nm)增加，对人类、植物、动物和生态系统均有影响[1-3]。研究表明，UV-B辐射量的增加会影响植物的生长发育，并造成形态特征、生产力的改变[4-7]。目前国内外对此做了大量研究，但其对远志的影响未见报道。远志为远志科植物细叶远志PolygalatenuifoliaWilld.或卵叶远志P.sibiricaL.的干燥根[8]，在抗痴呆、脑保护、抗抑郁、祛痰镇咳、心脑血管保护等方面具有良好活性[9]。细叶远志为药材远志的主流，其野生资源几近枯竭，目前市场流通主要为其栽培品。本文通过改变大田栽培细叶远志幼苗的UV-B辐射剂量，对细叶远志幼苗生长进行研究，以期探讨UV-B辐射对远志幼苗生长的影响。

1 材料与仪器

1.1 材料

细叶远志种子2011年4月购于陕西合阳。选择健康饱满的远志种子于2011年5月播种于花盆(直径为35 cm、盆高25 cm)中，置于西北大学生物园内，每盆土净重为11.5 kg，土壤类型为沙壤土，田间最大持水量为23%～25% ，并施以适量的氮肥和钾肥，置于自然条件下生长，并依照远志产地栽培方法,进行日常田间管理[10]。

1.2 仪器

FA2004万分之一电子天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司)；TGL-16G高速离心机(上海安宁科学仪器公司)；双通道UV-B紫外辐射计(北京师范大学光电仪器厂生产)；40 W中波紫外灯(购置于北京电光源研究所，发射光谱的主峰值为308 nm)；可调式灯架；DY89-1型电动玻璃匀浆机(宁波新芝生物科技股份有限公司)；SONY DSC-F717索尼数码相机(日本索尼公司)；DZF-6050型真空干燥箱(上海博讯实业有限公司医疗设备厂)。

2 方 法

2.1 UV-B辐射方法

待幼苗生长至8～10 片真叶时开始进行UV-B辐射，共计60 d。UV-B辐射分为滤光(NT)、空白(自然条件下，CK)、辐射三种剂量(T)。分别将可调高度的灯架置于UV-B辐射组远志植株的正上方，将灯管到植株顶端的距离保持在60 cm；或采用聚乙烯三层复合膜覆盖于植株上方滤除自然光中的紫外辐射。UV-B辐射强度采用双通道UV-B紫外辐射计(297 nm)测定，从植株顶部计：滤光组(NT)为2 μW/cm2，空白组(CK)为12 μW/cm2，辐射组(T)为20.8 μW/cm2。每日9:00开始辐射，同日17:00结束，阴雨天暂停照射，处理期间定期采样测定。

2.2 测定方法

分别采集处理第 30 天、第45 天、第60 天远志植株各10 株，分别测定其地上、地下部分鲜重，迅即105 ℃杀青20 min，80 ℃烘至恒重，测定地上、地下部分干重及主根侧根重，计算根冠比。处理结束后，随机采集远志植株顶端叶片各45片，置于坐标纸上(25 cm×25 cm)并用玻璃板压平，使用数码相机微距模式下平行拍摄，计算各组叶面积。

2.3 数据处理

使用Motic Images Plus 2.0进行叶面积图像分析，使用Excel2007软件对各实验结果进行统计分析，使用GraphPad Prism 5生物统计分析软件对实验结果进行多重比较和作图。

3 结 果

3.1 UV-B辐射对远志叶面积的影响

经过6天处理后，辐射组(T)叶片有轻微褪绿现象，叶片边缘卷曲，叶面积下降37.4%，显著小于滤光组(NT)和空白组(CK)(p<0.01，n=45)，而滤光组(NT)和空白组(CK)则没有明显差异(p﹥0.05，n=45)(见图1)。

图1 UV-B辐射对远志叶面积的影响

3.2 UV-B辐射对远志生物量的影响

连续采样处理后第30天、45天和60天样品，测定结果显示，第30天和45天，三组远志地上地下生物量无显著差异(p>0.05，n=10)，总体有缓慢上涨趋势，而第60天空白组(CK)生物量显著高于滤光组(NT)和辐射组(T)(p<0.05，n=10)，滤光组(NT)及辐射组(T)远志地上和地下部分生物量有减小趋势，结果见图2、图3。

图2 不同UV-B辐射剂量组远志地上和地下部分鲜重变化

图3 不同UV-B辐射剂量组远志地上和地下部分干重变化

3.3 UV-B辐射对远志根冠比的影响

处理第30天三组处理远志根冠比无显著性差异(p>0.05，n=10)，处理第45天辐射组(T)根冠比显著增大(p<0.05,n=10)，滤光组(NT)及空白组(CK)根冠比有轻微下降趋势，处理第60天辐射组(T)根冠比下降，但三组根冠比均无显著性差异(p>0.05，n=10)(见图3.4)。

图4 不同UV-B辐射剂量组远志根冠比

3.4 UV-B辐射对远志生物量的影响

处理第30天滤光组(NT)和辐射组(T)主根所占地下部分的比率高于空白组(CK)，处理第45天三组远志主根比无显著差异(p>0.05，n=10)，到处理第60天，滤光组(NT)主根比显著低于空白组(CK)和辐射组(T)(p<0.05，n=10)。结果见图5。

图5 不同UV-B辐射剂量组远志主根比

4 讨论和结论

UV-B辐射对植物生长具有直接影响。研究表明，许多敏感植物在UV-B辐射下生长和生物量积累都明显降低[11]。蚕豆幼苗在增加UV-B辐射强度下，植株矮化达50%以上，叶面积减小，干物质量减少23.3%～61.49%[12]。增强UV-B辐射极显著降低甘草幼苗生物量且致使幼苗下胚轴及胚根外部颜色明显发生变化，呈黄褐色[13]。叶片是植物接受光照的主要器官，最易受影响，UV-B辐射下叶片发生卷曲、叶面积减小等现象是一种光形态建成的响应，有助于减小暴露在紫外辐射下叶片面积，是植物的一种避害性方式[11]。生物量的积累是权衡UV-B辐射对植物生长的重要指标，高强度紫外辐射会破坏光合系统，引起植物代谢的改变而影响植物生长和生物量分配[7]。本实验中，药用植物远志PolygalatenuifoliaWilld.在增加紫外辐射下，叶面积减小、植株生长缓慢，叶片形态和生物量分配改变，因此长期增加紫外辐射不利于远志植株的发育。而滤除紫外辐射后，远志植株生长缓慢，主根比显著下降，不利于药用部位的形成。

综上所述，过高或过低的紫外辐射均不利于药用植物远志PolygalatenuifoliaWilld.的生长发育。

参考文献：

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