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为探讨甘草叶片对UV-B辐射增强的响应机制,本研究以乌拉尔甘草幼苗为材料,在人工模拟处理条件下(10000 lx光照强度+2.4 uw/cm2的UV-B辐射剂量),采用组织化学定位技术、生理生化技术、转录组和代谢组分析技术分别对不同UV-B辐射处理时间(2 h、6 h、12 h、24 h、48 h、96 h)的甘草叶片进行了研究,结果表明:1.UV-B辐射增强导致甘草叶片细胞内ROS含量增加,其增加趋势依赖于处理时间的变化,大量积累的ROS对甘草叶片细胞膜造成的氧化损伤也逐渐增加。当UV-B辐射强度小于10.368 kJ/m2时,UV-B辐射对甘草叶片细胞膜造成的损伤程度较轻,此时甘草叶片细胞内能通过自身清除作用,清除UV-B辐射产生和积累的ROS,维持细胞内的氧化平衡。当辐射强度大于10.368 kJ/m2时,甘草叶片细胞内ROS平衡状态已被打破,UV-B辐射对甘草叶片细胞膜造成的氧化损伤程度随辐射强度增加而增加,进而影响细胞的生理生化过程,甚至导致细胞死亡。2.甘草叶片抗氧化系统对UV-B辐射的响应因处理时间不同而存在差异,细胞内各类抗氧化酶活性随UV-B辐射时间的变化趋势不同,其中SOD、GPX酶活性随辐射时间增加,呈现先增加后降低的变化趋势,且UV-B辐射处理组的甘草叶片中SOD、GPX活性均高于对照组水平;而CAT活性随UV-B辐射时间增加呈现先升高后减低的变化趋势,当UV-B辐射强度大于10.368 kJ/m2时,甘草叶片内CAT活性被抑制;POD、GR活性随UV-B辐射处理时间增加而增加。3.甘草叶片细胞内类黄酮化合物含量随UV-B辐射处理时间增加,呈现先增加后减低的变化趋势,UV-B辐射处理不同时间的甘草叶片内共检测到36种类黄酮组分,如芹菜素(apigenin)、柚皮素(naringenin)等。因各组分官能团不同对UV-B辐射的响应机制也有不同,故随UV-B辐射处理时间增加其变化趋势不同;甘草叶片细胞内多酚类化合物含量随UV-B辐射处理时间增加,呈现先增加后降低的变化趋势,UV-B辐射处理不同时间的甘草叶片内共检测到22种多酚组分,如 4-香豆酸(4-Coumaricacid)、咖啡酸(Caffeicacid)、绿原酸(Chlorogenicacid)等,各组分含量随UV-B辐射处理时间增加表现出不同的变化趋势。4.不同UV-B辐射处理时间,甘草叶片细胞内的基因表达模式不同,根据基因差异表达模式,可将所有试验组聚为3类,其中:CK和2h;6h和12h;24h、48h和96h。且UV-B辐射处理不同时间,甘草叶片细胞内抗氧化相关差异基因响应模式也不同,即UV-B辐射能刺激细胞内SOD、POD、GPX、GR、PAL、C4H、CHS、FLS、PPO上调表达,其中高强度UV-B辐射对POD、GR的促进作用较明显,但CAT不同,低强度UV-B辐射能刺激CAT表达,高强度UV-B辐射抑制CAT表达。5.UV-B辐射增强后,甘草叶片细胞内UVR8、CAM、ABA、ROS信号物质之间存在互作,这些信号同时会刺激细胞内抗氧化酶活性增强、抗氧化物质合成关键酶活性增强及ETH介导的细胞凋亡机制激活,通过上述途径协同作用共同促进乌拉尔甘草对UV-B辐射增强的防御响应。