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太阳光是地球能量的主要来源,而紫外线是太阳光的固有组成部分,其波长短、能量高,其中的紫外线-B到达地面后会对生物体造成伤害,因此植物在利用太阳能的同时,不可避免地接受对其有害的UV-B辐射。近年来,由于人类自身活动所产生的氟氯烃化合物的大量排放,导致大气中的臭氧层变稀薄,从而使到达地表的UV-B辐射逐渐增强,这已成为全球性生态环境问题。增强UV-B辐射,会对植物体产生一系列的伤害,如造成DNA损伤,蛋白质等大分子变性;破坏生物细胞质膜结构,使其透性发生变化,导致细胞自溶;叶绿素a、叶绿素b含量下降,叶绿体结构变形,基粒片层排列稀疏紊乱,光系统Ⅱ活性受抑制,从而影响光合作用效率,又进一步影响到植物的呼吸作用、次生代谢、生长发育等生物学过程,导致株高降低、株型减小、叶面积减少、叶片增厚、表皮蜡质含量增加和生物量下降等。植物的损伤再通过食物链的辐射效应,最终造成生态系统结构、功能与稳定性的蜕变。植物在长期进化的过程中,逐渐形成了多种防御UV-B辐射损伤的策略,如光修复、切除修复等,其通过自身一系列生理代谢活动的变化,适应或抵御环境中的UV-B辐射,并修复被紫外线损伤的结构。吊竹梅作为常见绿化植物,喜阳也耐阴,对光照变化表现出很强的适应性,其叶片和茎会随着光照强度的不同而呈现出不同的颜色,形态也会发生显著的变化,是研究植物防御UV-B辐射的理想实验植物。本文以吊竹梅为实验材料,研究了吊竹梅分别在遮光50%、人工日光和人工日光+UV-B三种光照条件下,其叶片及茎的变化规律,旨在探索吊竹梅通过叶、茎的形态结构、花青素含量和分布的变化防御UV-B辐射的相关机制。研究的结果表明:1.在遮光50%条件下,吊竹梅的叶片颜色变浅,叶面积增大,叶片变薄,上表皮细胞中无花青素,下表皮细胞中花青素含量降低,导致叶片呈青绿色,表皮毛较短小稀疏,表面蜡质较少,表皮UV-B遮挡率低,叶肉细胞中的光合色素含量较少;相反,日光+UV-B条件下吊竹梅的叶面积减小,叶片的厚度增加(主要是上表皮和栅栏组织的厚度增加所致),叶上表皮细胞中的花青素含量增多,使叶片的颜色变得更红,表皮毛增长且密度增大,角质层增厚,叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量明显升高,单位体积生物质量有少许增加。2.遮光50%条件下吊竹梅的节间距增长,有徒长现象,茎中花青素的含量较少,叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均较低,因此呈青色,而日光+UV-B条件下则植株变矮,节间距缩短,茎中的花青素含量显著升高,茎的表面出现紫红色斑点,整体呈现红色且明显变粗。此外,茎中的光合色素含量也明显升高,且单位体积生物质量增加。综上所述,当UV-B辐射增强时,吊竹梅叶片及茎分别通过减小面积和缩短节间距,减少接受UV-B辐射量;通过表皮毛增长及角质层增厚反射或过滤掉部分UV-B辐射;通过增加表皮的厚度和花青素含量遮挡或吸收了部分UV-B,有效地减少了UV-B透过率,使吊竹梅规避了过量的UV-B辐射的同时,也能够吸收适量的UV-B以保证其自身可以正常地进行所必需的生理代谢活动。通过以上的综合防御策略,吊竹梅有效地避免了UV-B辐射对植物体的伤害。