UVB辐射防护的策略

植物通过几种机制进化,他们保护自己免受损害uv - b的影响辐射(表14.3)。

表14.3对uv - b辐射损伤的保护机制。适应与许可Prasad et al . (2003 b)

修复机制

•DNA修复:photo-reactivation酶(光裂合酶);切除修复通过移除受损DNA的一部分;绕过受损的DNA和填补空白后妹妹双工。

防御机制

•增加反射,避免入口的uv - b辐射通过角质层蜡,叶毛,毛状体。

•增加吸收紫外线辐射在表皮细胞色素的生产,如类黄酮、类胡萝卜素、花青素。

•生产抗氧化酶(如超氧化物歧化酶、抗坏血酸盐过氧化物酶,谷胱甘肽还原酶)和化合物(抗坏血酸盐、α-生育酚和多胺),防止紫外线照射造成氧化应激。

14.3.2.1修复机制

植物不断暴露在阳光下,包括紫外线辐射在臭氧层的形成。在进化的过程中,某些植物开发出一种宽容,太阳紫外线辐射,限制了他们遭受的DNA损伤。所有细胞生命拥有DNA修复酶识别化学修改的基地,包括那些因紫外线辐射形成的。此外,细胞进化通过多种生化机制恢复遗传物质DNA损伤后的完整性,从而保持其稳定性。这些过程,称为“DNA修复机制”,包括photo-reactivation,切除修复(核苷酸切除修复基地),和复制后修复。光致复活作用主要包括光裂合酶,这种酶的直接分裂环丁烷嘧啶二聚体。切除修复是通过攻击受损DNA的一部分,移除受损的基地链,合成的差距。在复制后修复DNA损伤是绕过在DNA复制和由此产生的缺口填满后使用信息从妹妹双工。这样的DNA修复机制中观察到核和叶绿体DNA。然而,不同的植物物种和品种内物种不同的能力去修理损坏的地方由紫外线引起的。

14.3.2.2防御机制

植物暴露于紫外线辐射穿过表皮层到敏感的网站。因此,表面结构、生理机能和表皮层的成分发挥重要作用在保护细胞免受紫外线辐射(屏蔽)。重要的表皮层的表面特征,从而降低渗透的uv - b辐射,包括防护结构,如毛状体和蜡涂层。这些结构有能力减弱,吸收和反射紫外线辐射,因为他们的最优结构和化合物的存在。

研究也表明,紫外线辐射会导致氧化应激植物系统观察到在许多其他非生物(温度和光线)和生物(昆虫和疾病)压力条件。因此,由于紫外线照射,植物类黄酮增加产量和抗氧化酶(例如,超氧化物歧化酶,抗坏血酸盐过氧化物酶,谷胱甘肽还原酶)提供防御紫外线辐射。其他化学物质,如α-生育酚(维生素E),氧化物酶、抗坏血酸盐,β-胡萝卜素,对紫外线的损害和多胺,提供保护功能。

类黄酮是生产和主要沉积在表皮和叶肉层和叶毛。黄酮类化合物的存在和分布在不同的位置可以提供一种有效的屏幕与紫外线辐射。黄酮类化合物是非常有效的筛选(吸收)uv - b辐射和减少损伤敏感(即细胞器官。、DNA、叶绿体和线粒体)。此外,花青素和类胡萝卜素可能屏幕紫外线辐射,尤其是花,和花粉粒提供保护。这些化合物减弱有害的太阳紫外线的辐射,但他们传输光合有效辐射通过表皮。因此,这些化合物不会直接影响光合作用和其他生理过程。

UV-B-mediated改变植物生长和产量取决于物种敏感性和结合其他非生物和生物胁迫的响应(寺和沙利文,1994)。不一致可能解释为uv - b基因型差异的敏感性,不同环境条件下植物生长,和/或强度的uv - b (Musil et al ., 2002;Kakani et al ., 2003)。大部分这些研究在生长室,进行温室或现场使用不同类型的接触系统,可能是负责解释结果作为作物物种的种内差异敏感度(Runeckles Krupa, 1994)。

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