论文总字数：20105字

目 录

1.绪论 ……………………………………………………………………1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究进展 1

1.2.1 UV-B辐射概况 1

1.2.2 UV-B辐射对人类健康的影响 2

1.2.3 UV-B辐射对植物的影响 2

1.2.4 UV-B辐射对水生态系统的影响 2

1.2.5 UV-B辐射对藻类的影响 3

1.3 研究目的及意义 3

1.4 研究内容 4

1.5 创新之处 4

2.实验方法及数据分析 …………………………………………………5

2.1 实验材料 5

2.1.1 实验仪器 5

2.1.2 紫球藻培养 5

2.2 实验方法 5

2.2.1藻密度的测定 6

2.2.2 UV-B辐照处理 6

2.2.3 叶绿素a的测定 7

2.2.4藻红蛋白测定 7

2.2.5 酶活性测定 7

2.3 紫球藻生长状况分析 9

2.3.1 实验紫球藻的生长曲线 9

2.3.2 紫球藻数量的确定 9

2.4 UV-B辐照对紫球藻生长的影响 9

2.4.1 辐照剂量 9

2.4.2 pH值 10

2.4.3 培养基 10

2.4.4 UV-B辐照对紫球藻细胞内含物的变化影响 11

2.4.5 UV-B辐照对紫球藻细胞代谢活性变化的影响 12

3.结论 ……………………………………………………………………13

4.展望 ……………………………………………………………………13

参考文献 …………………………………………………………………14

致谢 ………………………………………………………………………17

UV-B辐射对紫球藻生长及生理特性的影响研究

袁勋

，China

Abstract: UV-B inhibits and destroys biological growth and physiological activities. There are few studies on the effect of UV-B radiation on aquatic ecosystems in China, and fewer on algae. Therefore, we have studied algae widely distributed on the earth, which study the UV-B radiation Algae growth and physiological characteristics. The Chl-a content, PE content, antioxidant enzyme activity and MDA content were measured by UV-B irradiation in different pH environment and culture medium. Comprehensive analysis of the effects of Porphyridium. It was found that UV-B had a significant inhibitory or even lethal effect on the growth of Porphyridium, causing damage to the cellulosic composition (such as Chl-a and PE) and causing cell membrane disorders. Low doses of UV-B will increase intracellular antioxidant activity and lose activity at high doses. In this experiment, the effects of UV-B on Porphyridium cruentum were studied in many aspects, but the mechanism of UV-B was still to be explored.

Keywords:UV-B，Porphyridium，growth inhibition，physiological characteristics

1.绪论

1.1 研究背景

自南极臭氧空洞被报道以来，全社会就对其引发的一系列环境问题予以强烈关注。因为近些年排放的氯氟烃类化合物等，造成臭氧的破坏，辐射至地表的紫外线加强。其中波长在240~329纳米的紫外线（即UV-B）对生物细胞具有很强的杀伤作用。UV-B对各种生物和生态系统都会有损害，直接关系到生物圈的安危和人类的生存。

臭氧层空洞造成的主要问题是地表的紫外辐射（主要是UV-B）变强。因此国内外的科研机构对UV-B对于生态的影响、破坏进行了广泛研究。因为我国是农业大国，所以国内在此方面的主要研究方向在于UV-B对农业和陆地生态的影响，实验侧重于UV-B辐照对农作物生长影响和对大田生态系统的影响，如大豆，小麦，水稻等作物。国内对于水生态系统研究较少，而对于水生态系统中的初级生产者——藻类，国内的研究更是薄弱。然而，地球上78%面积都被水覆盖，水生态系统是地球最广泛的生态系统。臭氧层空洞引发的UV-B的辐射增强对地球造成的宏观影响，更是以水生态系统受到的影响为主。国外在此方向的研究较为广泛。国外有研究证实，UV-B辐射对水生生物会产生一系列不利影响，其中包括浮游动植物、藻类、鱼卵及幼鱼、鱼类及两栖动物，同时还能通过抑制生态系统中的微生物生长，以降低水体生产力。也有研究表明，UV-B辐照会影响水生态系统内生物的DNA合成，使基因突变概率增加，从而对有机体的生长繁殖产生影响。

经国内外对于UV-B对多种藻类影响的研究表明，UV-B往往能明显抑制藻类的生长和光合作用，对于藻类自身可溶性糖，多种酶以及色素的合成也有较大影响。水生藻类在食物链中多为初级生产者，在水生态系统中为食物链提供有机物，并能固定CO₂ 和氮，是生物圈中非常重要的角色。因此UV-B对水生藻类的影响同时也在影响整个水生态系统。

因此，UV-B对水生藻类产生的负面影响以及其对整个水生态系统产生的连锁反应，是当今环境科学领域一个在逐步被重视的课题。UV-B对水生藻类具体有何种程度的影响，其影响的机理以及藻类对UV-B辐照环境的适应和生理反应，如何恢复由于UV-B辐照增强而被破坏的水生态系统，都是当今环境领域应当予以关注的方向。

1.2 国内外研究进展

1.2.1 UV-B辐射概况

UV-B辐射是紫外辐射（UVR）中的其中一种。紫外辐射（UVR）波段在物理学和生物学上有两种划分方式。物理学上分为：近紫外（Near UV 400～300nm）、远紫外（Far UV 300～200nm）和真空紫外（Vacuum UV lt;200nm）；生物学上分为:UV-A（400～320nm）、UV-B（320～280nm）和UV-C（lt;280nm）。在太阳光射入完整的臭氧层时，不大于320nm波长的紫外线会被过滤，其余少部分波长较长的紫外线（UV-A）可透过臭氧层，辐照至地表。而由于近些年的人类活动，臭氧层遭到破坏，出现臭氧空洞后，波长在280nm～320nm的UV-B大量穿过臭氧层，直接照射到地表。

有研究表明，UV-A对地面生物大多是没有害处的，甚至在某些条件下还可以促进植物的生长。而波长更短的UV-B对地表大部分生物甚至有机物却是有害的，甚至会对生物产生严重的影响。

1.2.2 UV-B辐射对人类健康的影响

Janice D.Longstreth等人的研究表明，UV-B辐射对人类存在很大的健康威胁。实验证实，UV-B辐射会刺激人类眼角膜和晶状体，引起眼器官的损伤，并且很有可能增大白内障的患病率。UV-B辐射是多种已知光照性皮肤病的重要发病因子，在UV-B辐照增强的条件下，皮肤病的发病率会随之提高。由于皮肤是人体免疫的第一道防线，所以皮肤病发病率的提高，使得人体对多种传染病抗原的免疫反应也会受到不同程度的破坏。不仅如此，UV-B辐射也会直接影响人体内T淋巴细胞的活性，使免疫反应受到极大破坏，甚至可能永久改变。

所以，随着地表UV-B辐射的增强，人类的眼病，皮肤病的发病率很有可能因此提高，人体免疫系统也受到破坏，人类的总体健康水平很有可能因此降低。

1.2.3 UV-B辐射对植物的影响

UV-B辐射的增强会引发植物生物膜系统的伤害并使植株形态变低矮，生物总量和产量降低，植物的光合作用以及色素的生理特性也会受到抑制。UV-B辐射对植物的生理特性影响及生长抑制作用很可能因为DNA损伤和光合作用细胞器受到损害，而植物的DNA修复能力、UV吸收性细胞内含物及抗氧化能力也和UV-B对植物的损伤有关。

有研究显示，UV-B辐射增强对大部分植物的生长都具有抑制效应。外观上UV-B会使植株高度变矮、外形整体变小并使叶片面积缩小。穗和茎质量增高、叶片质量降低和灌浆能力削弱，使花粉发育成功率降低。Zheng等实验显示，大田环境下，UV-B辐照剂量分别增加5.8%和11.4%时，冬小麦生物量各降低11.4%和24%。Barnes等研究显示，单子叶植物对U-VB更为敏感，推测U-VB可能影响了植物激素的代谢能力。

目前国内侧重于UV-B辐照增强对农业的影响，主要研究对象是小麦、水稻等农作物。例如王传海等人研究表明，南京部分区域的UV-B辐射对小麦的生长能力已造成较大影响。

1.2.4 UV-B辐射对水生态系统的影响

（1）对浮游细菌和微生物影响

浮游细菌和微生物是水生态系统中最重要的一部分。浮游细菌和微生物决定了整个生态系统的物质生产和能量流动，并为食物链下一级提供食物来源。经研究表明，UV-B可以促进水中溶解性物质（DOM）分解，为细菌提供食物，也可以影响细菌正常生理活动，减弱生长活力。同时，强烈的UV-B能对浮游细菌的DNA造成破坏，降低其种群数量。Hörtnagl等人研究表明，除了对DNA破坏，UV-B还能影响细菌的呼吸作用，使细菌的生产量和呼吸速率明显下降。

（2）对浮游动植物影响

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