间歇 UV-B 照射对红鲁宾罗勒的奇妙影响：次生代谢物与生长的优化

《Theoretical and Experimental Plant Physiology》：Intermittent UV-B irradiation optimizes secondary metabolite production and growth in red rubin basil

为探究植物对人工紫外线 B（UV-B）辐射的生长反应和次生代谢物合成情况，研究人员以红鲁宾罗勒为对象展开研究。结果表明，不同剂量 UV-B 处理均有积极影响，这为作物种植中合理利用 UV-B 提供了依据，具有重要实践意义。

　　在植物的生长过程中，紫外线就像一把双刃剑，对植物的影响复杂且多样。紫外线辐射分为 UV-C（100 - 280nm）、UV-B（280 - 315nm）和 UV-A（315 - 400nm）。其中，UV-B 辐射是影响植物生长发育的重要环境光元素。它既能通过自然阳光照射植物，也能来自人工光源。以往研究发现，UV-B 辐射可能导致植物遗传改变、DNA 损伤甚至细胞死亡，还会抑制植物生长发育。但同时，它也能诱导植物产生一些生理变化，形成具有多种功能的植物化学物质。然而，不同作物对 UV-B 辐射的反应差异很大，而且对于如何选择合适的作物、UV-B 剂量、波长和暴露时间来促进植物生长和次生代谢物积累，仍缺乏深入了解。

为了深入探究这些问题，来自意大利米兰大学农业与环境科学系等机构的研究人员开展了相关研究。他们以红鲁宾罗勒（Ocimum basilicum ‘Purpurascens’）为研究对象，在温室中利用补充 LED 灯进行种植，并使用人工 4W UV-B 灯在室内 UV-B chamber 中对其进行周期性照射，设置了两种不同的照射时间，分别产生43.2kJm?2和86.4kJm?2的累积 UV-B 剂量。研究结果发表在《Theoretical and Experimental Plant Physiology》上。

研究人员在研究中主要运用了以下关键技术方法：一是在特定环境下种植红鲁宾罗勒，严格控制温度、湿度、光照等条件；二是使用特定的 UV-B chamber 对植株进行不同剂量的 UV-B 照射处理；三是运用多种分析方法，如通过非破坏性分析测定叶绿素、类黄酮醇和花青素浓度，采用分光光度计法测定总叶绿素、总类胡萝卜素、酚类指数、总花青素、丙二醛（TBARS）、硝酸盐浓度、总糖、还原糖和蔗糖浓度等。

研究结果如下：

1. 鲜重和含水量：86.4kJm?2的 UV-B 处理显著提高了红鲁宾罗勒的平均鲜重和含水量，相比对照组，鲜重增加了 50% 。而43.2kJm?2的 UV-B 处理对鲜重影响不显著，但含水量处于对照组和86.4kJm?2处理组之间1。
2. 叶绿素、类黄酮醇和花青素的非破坏性估计：使用 MPM100 多色素仪进行体内非破坏性估计，结果显示 UV-B 处理和对照组之间叶绿素值无显著差异。86.4kJm?2的 UV-B 处理使类黄酮醇显著降低，处理后有所增强；而花青素估计值在各处理组和对照组之间无显著差异2。
3. 叶绿素荧光：通过叶绿素 a 荧光分析发现，86.4kJm?2的 UV-B 处理使红鲁宾罗勒的最大光化学效率（Fv/Fm）和叶片性能指数（PI）显著下降，同时吸收每活性反应中心（ABS/RC）显著增加，耗散能量每活性反应中心（DIo/RC）也显著高于其他处理3。
4. 分析测量：在对红鲁宾罗勒的分析测量中，43.2kJm?2的 UV-B 处理使类胡萝卜素浓度显著增加，酚类指数和总花青素浓度在86.4kJm?2的 UV-B 处理下显著提高。TBARS 分析表明，两种 UV-B 处理均导致脂质过氧化增加，但处理组间差异不显著。此外，86.4kJm?2的 UV-B 处理使硝酸盐浓度显著增加，而43.2kJm?2的 UV-B 处理下总糖、蔗糖和还原糖浓度显著高于86.4kJm?2处理组45。

研究结论和讨论部分指出，UV-B 辐射对红鲁宾罗勒的影响具有剂量依赖性。43.2kJm?2的 UV-B 处理有助于类胡萝卜素积累，保护光合机制，提高糖含量；86.4kJm?2的 UV-B 处理则更有利于提高次生代谢物含量和鲜重。间歇性 UV-B 照射结合黑暗期，有助于植物适应 UV-B 胁迫并利用辐射能量促进生长。该研究为优化红鲁宾罗勒的种植提供了理论依据，也为其他作物在 UV-B 辐射下的生长研究提供了参考，对于指导农业生产中合理利用 UV-B 辐射具有重要意义。