edu 对臭氧胁迫下菠菜急性伤害症状和光合特性的影响

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1、姚芳芳等：EDU对臭氧胁迫下菠菜急性伤害症状和光合特性的影响1405EDU对臭氧胁迫下菠菜急性伤害症状和光合特性的影响姚芳芳1,2，王效科1*，冯兆忠1，郑飞翔1，冯宗炜1，欧阳志云11.中国科学院生态环境研究中心//城市与区域生态国家重点实验室，北京100085；2.华东师范大学资源与环境科学学院上海200062摘要：如何减轻近地层臭氧（O3）体积分数持续升高对作物的影响是污染生态学研究的热点之一。运用改进的开顶式气室(open-topchambers,OTCs)装置，对嘉兴尖叶、嘉兴圆叶和荷兰35三种菠菜（Spinaciaole

2、raceaL.）进行连续5d，每天8h的臭氧急性暴露处理，且在暴露前24h喷施300mg·L-1质量浓度抗氧化剂ethylenediurea(EDU)，研究EDU对臭氧胁迫下菠菜急性伤害症状及光合特性的影响。结果表明：(1)菠菜暴露于高体积分数O3时，叶片出现失水干枯、坏死斑等急性伤害症状，光合色素含量、气体交换参数和光响应参数显著降低，且下降幅度和暴露体积分数呈正相关。(2)菠菜经EDU处理后，光合特性参数明显提高。对O3和EDU作双因子分析发现，随着臭氧体积分数升高，EDU对叶片气体交换参数的影响显著，而对其他参数的影响不明显。

3、由此可见，尽管EDU的防护作用对高体积分数的O3胁迫是有限的，但喷施EDU仍能有效减轻O3对植物的伤害，这对缓解农田生态系统O3污染灾害有积极意义。关键词：臭氧；ethylenediurea（EDU）；菠菜（SpinaciaoleraceaL.）；症状；光合作用；气体交换参数中图分类号：X171.5；Q945.78文献标识码：A文章编号：1672-2175（2007）05-1399-07姚芳芳等：EDU对臭氧胁迫下菠菜急性伤害症状和光合特性的影响1405近地层高体积分数臭氧（O3）是一种对陆地植被有很强毒素的气体污染物，可抑制植物的

4、生长，降低叶片气孔导度、光合速率、株高和叶面积，加速植物老化，改变碳代谢，并引起作物和林木减产，对全球生态系统安全产生严重威胁[1,2]。然而自上世纪70年代以来，由于化石燃料的大量使用以及汽车数量的急剧增加，近地层大气O3体积分数日益升高[3,4]。据预测，2020年我国原煤和石油消费量将比2004年增长50%以上，汽车NOx（O3的前体污染物）排放量将增加近3倍，届时大气O3体积分数将不可避免地继续增高。长江三角洲地区是我国经济最发达的地区之一，臭氧污染尤为严重。周秀骥等[5]在该地区的监测数据表明，这里有6.1%~10.4%的

5、时间小时平均臭氧体积分数超过60×10-9，最高曾达到196×10-9，高体积分数的臭氧污染已造成该地区农作物产量的大幅下降[6-8]。为了减少O3给作物带来的危害，广大学者一直在努力探寻科学防护方法，并发现一些对O3有短期防治功能的物质，比如抗氧化剂（如抗坏血酸）、抗衰老剂（如多胺）、杀菌剂（如苯菌清）等[9-11]。目前国内外研究较多的是一种叫ethylenediurea（N-[-2-(2氧-1-咪唑啉膦酰胺)乙基-]-N-苯基脲）的物质，简称EDU。近30年的研究发现，该物质作为外源性抗氧化剂能诱导植物体内抗氧化物质的合成，增

6、强多种作物（大多是一年生作物）对O3的抗性，主要包括大豆[12-15]、苜蓿[16,17]、绿豆[18]、马铃薯[19,20]、萝卜[21,22]、烟草[23]、西红柿[24]、芜箐[22]、小麦[25,26]等。但是国内对臭氧防护剂的报道较少[8,27]，对EDU的研究则几近空白。菠菜（Spinacia oleracea L.）是以绿叶为主要产品器官的一、二年生草本植物。菠菜对O3的响应比粮食和油料作物更为敏感，高体积分数O3暴露下，叶片短时间内即可出现明显的可见症状[28,29]。本试验运用改进的开顶式气室（open-topch

7、ambers,OTCs），对菠菜进行臭氧急性暴露处理，且在暴露前24h喷施EDU，分析在不同O3污染和EDU处理下菠菜生理代谢活动的变化特点，旨在为探寻防治臭氧对农作物伤害的可能方法、预防和治理大气污染提供科学依据。1材料和方法1.1实验设计试验在浙江嘉兴双桥农场（31°53′N，121°18′E）进行。试验材料嘉兴尖叶、嘉兴圆叶（嘉兴农科院提供）及荷兰35（中国农科院提供）三种菠菜品种。2006年10月13日播种，26日移栽入塑料盆中，每盆移入6株。塑料盆直径15cm，深13cm，盆中土壤为气室附近表层土，过筛后搅匀装盆。存活后定

8、植3株。播种前以纯氮、P2O5和K2O各6g·m-2施底肥，11月5日每盆追施配制好的50g·L-1复合肥水溶液150mL。11月7日将塑料盆放入气室中，每个处理每个品种12盆，一半喷施300mg·L-1EDU100mL，另一半喷清水