生理反应的gydF4y2BaLepidium Meyenii.gydF4y2Ba植物对紫外线b辐射的挑战gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba

紫外线- b (UV-B)辐射可以影响从植物生长到代谢调节等多个方面。玛咖是一种十字花科作物，原产于安第斯山脉，海拔3500米以上。虽然玛咖因其营养特性而成为人们关注的焦点，但玛咖植物如何耐受恶劣环境，如强紫外线- b，仍是未知的。在此，我们首次报道了玛咖植物对反复急性UV-B照射的生理反应。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

具体来说，每天对植物进行急性UV-B照射，然后在受控条件下进行恢复期。结果表明，反复急性UV-B暴露降低了生物量和光合参数，暴露叶片逐渐衰老，幼叶扩张减少，根系生长受到抑制。UV-B的增加与恢复呈负相关，处理一周或一周以上的植物的新生物量显著增加。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

观察到差异UV-B响应：应力响应主要由协调的源区碳分配控制，而适应过程可能需要对MACA植物的表型可塑性反映的UV-B特异性全身防御反应。此外，还通过基于生物识别和生理数据的多因素分析来提出这些差分UV-B响应。gydF4y2Ba

玛咖(gydF4y2BaLepidium Meyenii.gydF4y2Bawalper或gydF4y2BaLepidium peruvianumgydF4y2BaChacón)是一种十字花科作物和草本植物，原产于秘鲁安第斯山脉中部高地。植物由褶边叶组成，形成紧密的莲座丛，以及由主根和下胚轴组成的增大的肉质地下器官，通常称为“下胚轴”[gydF4y2Ba18gydF4y2Ba］．自前哥伦比亚时代起，玛咖的下胚轴不仅因其营养成分而被用作食物，还被用作传统药物[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba］．在包括葡萄糖苷，甲酰胺，甘蔗，甾醇，酚类，精油（主要是苯乙腈）和多糖的下胚轴中鉴定了几种活性组分，其与其药用特性有关[gydF4y2Ba19gydF4y2Ba］．最近，由于其潜在的健康益处，Maca已经引起了关注，这使其成为营养工业的有吸引力的植物[gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

玛卡是唯一的gydF4y2BalgydF4y2Ba在海拔3500至4500米以上的海拔高度为3500至4500米，只有高地草和少量耐寒土豆才能生存，这些物种。其生态系统的特点是冷冻温度，高湿度，强风，高紫外线（UV）辐射，以及相对不育和岩石土壤[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba］．UV-B辐射只占太阳光谱的一小部分;然而，它的高能光子对生物体有重大影响[gydF4y2Ba22gydF4y2Ba］．UV-B暴露对植物有多种影响，包括光形态建成和由UV-B特异性和非特异性信号通路介导的损伤反应。因此,低剂量的紫外线主要通过抗uv - b诱导photomorphogenic变化轨迹8 (UVR8)光感受器,而高剂量破坏生产生物分子的活性氧(ROS)激活附加压力信号,如DNA损伤信号,国防和伤口的信号,和激素信号通路gydF4y2Ba8gydF4y2Ba，gydF4y2Ba9gydF4y2Ba，gydF4y2Ba13gydF4y2Ba，gydF4y2Ba34gydF4y2Ba］．然而，这些UV-B介导的反应并非相互排斥;更有可能重叠，这取决于物种的阈值剂量[gydF4y2Ba33gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

虽然玛咖因其营养特性而成为人们关注的焦点，但玛咖植物如何耐受恶劣环境，如强烈的UV-B辐射仍是未知的。有趣的是，最近的一项基因组研究发现，玛咖植物在自然环境下具有形态适应和非生物反应功能的重复基因[gydF4y2Ba40gydF4y2Ba］．因此，本研究的目的是评价这一重要作物的生理特性对UV-B的响应。为了达到这一目的，在控制条件下，每天对相同年龄的玛咖植物进行急性UV-B照射(1、3、7、10或14天)，然后进行2周的恢复期。比较了未处理和UV-B处理植物在恢复前后的生理反应，包括生物量、碳水化合物、光系统II (PSII)的荧光参数和气体交换。在此，我们首次报道了玛咖植物对反复急性UV-B照射的生理反应。gydF4y2Ba

生物分析gydF4y2Ba

暴露于UV-B照射的Maca植物显示出与辐照时间高度明显的对照相比，透明总重量（FW）（图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba一种）。评价外表术相对于缓杆器官的FW之间的比率显示，与对照和3d UV-B的比较相比，用UV-B照射1和14d的植物表现出较低但没有显着差异，而它们的比率显着低于7和10d UV-B暴露植物（图。gydF4y2Ba1gydF4y2Bab). UV-B处理植物在对照条件下恢复2周后，与处理后的结果相比，总FW模式不同。UV-B照射1 d后，FW较对照植株增加，其他UV-B照射期FW降低(图1)。gydF4y2Ba1gydF4y2BaC）。在恢复2周后表方人和缓黄器官之间的FW比的评价在UV-B处理和对照植物之间没有显示出显着差异（图。gydF4y2Ba1gydF4y2Bad)。gydF4y2Ba

可溶性总糖gydF4y2Ba

UV-B照射玛咖植株后，随着照射时间的延长，总可溶性糖(TSS)含量较对照显著下降(图2)。gydF4y2Ba2gydF4y2Baa).相应器官每FW的TSS含量表达也有类似的规律(图1)。gydF4y2Ba2gydF4y2Bab)，这与处理植株相对于对照的FW的稳定下降密切相关(图2)。gydF4y2Ba1gydF4y2Baa). UV-B处理植物的回收试验表明，与处理后的植物相比，TSS总体增加;但与对照相比，这些值较低，在处理14 d时达到最低水平(图2)。gydF4y2Ba2gydF4y2Bac).当相应器官的每FW表达TSS含量时，与对照相比，UV-B显示时TSS含量普遍降低，得到了类似的结果(图)。gydF4y2Ba2gydF4y2Bad).此外，恢复后TSS在源库组织间的分布，当它在每个器官中表达时比FW更明显(图4)。gydF4y2Ba2gydF4y2Bac, d)。gydF4y2Ba

淀粉含量gydF4y2Ba

与经过处理的植物相比，对照植物的下胚轴含有最多的淀粉，其显示约。当UV-B曝光延伸至14d时，暴露于1,3,7和10d uv-b的植物中的30％的控制水平并达到最低淀粉水平（图。gydF4y2Ba3.gydF4y2Baa).与对照相比，UV-B辐照植株在每FW表达淀粉时，淀粉含量逐渐降低(图2)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bab).恢复后的结果显示，只有1 d处理植株的淀粉含量高于对照，而其他UV-B处理植株的淀粉含量与对照相似(图2)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bac).器官恢复后的淀粉含量评价结果显示，1 d处理植株的淀粉含量最高(比对照高2倍)，而3 d和14 d处理植株的淀粉含量最低(约为2倍)。60%的对照或30%的1 d处理植株)，7和10 d处理植株的淀粉含量与对照相似(图3)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bad)。gydF4y2Ba

叶绿素gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba荧光gydF4y2Ba

评价叶绿素gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba荧光参数表明，UV-B暴露强烈降低了最大PSII光化学效率（gydF4y2BaFgydF4y2Ba_vgydF4y2Ba/gydF4y2BaFgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba关于对照对PSII光化学的实际光子产量的明显负面影响（φgydF4y2Ba_{PSIIgydF4y2Ba}值随展示时间的延长而逐渐减小。gydF4y2Ba4gydF4y2Baa，b）。uv-b处理的植物的恢复表明gydF4y2BaFgydF4y2Ba_vgydF4y2Ba/gydF4y2BaFgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba参数恢复到最优水平，与控制没有差异(图。gydF4y2Ba4gydF4y2BaC）。但是，φgydF4y2Ba_{PSIIgydF4y2Ba}7、10和14 d-UV-B处理后恢复值最高，其次是对照、1和3 d-UV-B处理植株(图4)。gydF4y2Ba4gydF4y2Bad)。gydF4y2Ba

叶片气体交换gydF4y2Ba

气体交换分析表明CO逐渐减少gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba同化率(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba）具有UV-B的阐明时间，其值明显低于控制（图。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba一种）。相反，对细胞间有限公司的评估gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba浓度(gydF4y2BaCgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba)，随着UV-B处理逐渐增加，且在对照植株中最低(图2)。gydF4y2Ba5gydF4y2Bab).气孔导度分析(gydF4y2BaggydF4y2Ba_{年代gydF4y2Ba})及蒸腾速率(gydF4y2BaEgydF4y2Ba）在治疗和控制条件之间没有显着差异（图。gydF4y2Ba5gydF4y2Bac, d).暗呼吸的评价(gydF4y2BaRgydF4y2Ba_dgydF4y2Ba)在UV-B处理植株中表现出短暂的增加，在第3 d达到最大值，随后在第7和第10 d略有下降，与对照差异不显著，在第14 d急剧下降(图2)。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba一种）。不同，恢复1d uv-b处理植物显示出较低但没有显着不同gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba比对照，同时增加UV-B博览会导致逐渐增加gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba在恢复的1d处理植株上上升到显著不同的值(图。gydF4y2Ba5gydF4y2Bae）。类似的模式gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba在评估gydF4y2BaggydF4y2Ba_{年代gydF4y2Ba}和gydF4y2BaEgydF4y2Ba后恢复(图。gydF4y2Ba5gydF4y2Bag, h),而gydF4y2BaCgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba和gydF4y2BaRgydF4y2Ba_dgydF4y2Ba值导致处理和未处理植物在恢复后没有统计学差异(图。gydF4y2Ba5gydF4y2Baf,gydF4y2Ba6gydF4y2Bab）。gydF4y2Ba

多因子分析gydF4y2Ba

多因素分析(MFA)揭示了治疗和康复后生物特征和生理数据所获得的暴露时间指纹的关系。显示四组变量的坐标，并用于创建组的映射(组表示;无花果。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba广告）。使用MFA的前两个维度（图中的DIM 1和2）计算坐标，该坐标恢复了数据集总方差的85.75和77.31％。关于治疗后各个变量组的贡献，记录轴1的总体平衡（图。gydF4y2Ba7gydF4y2Baa).关于每组变量对2轴的贡献，可以得出不同的结论。气体交换的贡献似乎是最显著的(39.64%)，而淀粉的贡献较低(10.27%)，后者是在MFA轴2上分析的暴露时间中最没用的变量组。gydF4y2Ba

可以以与正常PCA中的数据相同的方式读取这些数据：各个特征类对应于这些变量与曝光时间指纹之间的相关系数，同时矢量的长度和方向与其内部的重要性直接相关每次曝光时间。因子轴1（74.21％的方差）根据暴露时间明显分离各个，除了7和10天的UV-B治疗（点）（单独的因子图;图。gydF4y2Ba7gydF4y2Bab). MFA提供的层次聚类突出了通过生物计量和生理数据的单一分析获得的处理的整体性能(层次聚类;无花果。gydF4y2Ba7gydF4y2Bac). 3个系统发育树表明，对照、1 DOT和14 DOT与其他分析处理有明显的区别，而3 ~ 10 DOT处理不能根据其生物特征和生理特征进行区分。gydF4y2Ba

另一方面，MFA在恢复后出现显著变化。在各变量组的贡献上，1轴仍然可以观察到一般均衡，但在2轴上，TSS的贡献是66.59%，相对于starch(28.00%)，其他变量的贡献是平均2.70%(图2)。gydF4y2Ba7gydF4y2Bad)。两个轴都有助于分离曝光时间，除了根据轴1清楚地分离的1点（图。gydF4y2Ba7gydF4y2Bae).恢复后MFA提供的层次聚类结果显示，1个DOT与其他分析的暴露时间明显不同，14个DOT与10个DOT相似度更高，而对照、3和7个DOT根据生物特征和生理特征聚类在一起(图3)。gydF4y2Ba7gydF4y2Baf)。gydF4y2Ba

自1960年代的初始报告以来[gydF4y2Ba18gydF4y2Ba]，玛咖近年来成为关注的焦点，主要是由于对其营养特性的多项研究[gydF4y2Ba19gydF4y2Ba］．然而，没有研究表明玛咖植物对恶劣环境(如强UV-B辐照)的不同耐受策略。据我们所知，这是第一个报道玛咖植物对抗和恢复反复急性UV-B照射的生理反应的研究。值得一提的是，在本研究中，我们在控制条件下进行了实验，以排除在该物种种植的自然环境中常见的其他附加应力。此外，不平衡的可见辐射/UV-B是一种常用的实验策略(即[gydF4y2Ba11gydF4y2Ba，gydF4y2Ba35gydF4y2Ba，gydF4y2Ba39gydF4y2Ba]）为了放大植物中的单一应力的影响，这对于阐明响应机制可有用。gydF4y2Ba

我们的结果表明，反复的急性UV-B暴露降低了植物的生物量(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)，主要表现为叶片衰老的逐渐诱导、幼叶扩张的减少和根系生长的抑制(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S1)。叶片衰老表型可能与生长良好和uv - b暴露叶片中ros触发的程序性细胞死亡(PCD)有关(附加文件)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:图S2)。事实上，活性氧已被认为是发展及/或环境PCD的主要诱因[gydF4y2Ba23gydF4y2Ba］．此外，最近的一项综述指出，较高的自然和实验室应用UV-B剂量可通过UV-B非特异性信号通路诱导ROS的产生、对细胞膜、蛋白质和DNA的损伤[gydF4y2Ba2gydF4y2Ba］．因此，这种对反复UV-B照射的最终PCD可能与ROS的大量积累有关(附加文件gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:图S2)。增加UV-B暴露抑制了玛咖幼嫩叶片的扩张，没有明显的胁迫症状，但明显诱导叶片形成锯齿状。已经证明，叶片形状对环境条件的敏感性涉及几个分子途径[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba］．例如，UV-B可以通过特定信号和/或通用介导途径引起植物形态的变化[gydF4y2Ba28gydF4y2Ba］．有趣的是，近期对云南（中国）在海拔4200米的猕猴（中国）生长的最近基因组研究鉴定了几种参与叶形态发生和UV-B应激反应的基因[gydF4y2Ba40gydF4y2Ba］．然而，Maca锯齿状叶在促进UV辐射保护中的有效性需要进一步调查。我们的结果还表明，延长的UV-B暴露还减少了φgydF4y2Ba_{PSIIgydF4y2Ba}和gydF4y2BaFgydF4y2Ba_vgydF4y2Ba/ FgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba值(无花果。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)，表明由于PSII的功能受到不利影响，光化学活性受到抑制。此外，光合作用CO的减少gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba观察到吸收没有显着变化的气孔导度和含细胞间COgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba浓度(图。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba），表明光合作用的下降可能是由于与急性UV-B诱导的ROS对叶绿素，PSII组分和Rubisco活性相关的非气孔因子，这也是在膨胀叶片中观察到的衰老的指标[gydF4y2Ba15gydF4y2Ba，gydF4y2Ba32gydF4y2Ba］．因此，低光合固碳作用影响了植物碳同化、储存和生长之间的平衡[gydF4y2Ba31gydF4y2Ba，这是在长时间急性UV-B照射下玛咖观察到的现象(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)．因此，地下生物质的减少可归因于碳分配与植物生长和植物保护之间的权衡响应于UV-B辐照。然而，我们不会丢弃Maca根生长抑制的可能性可以通过UV-B增加的抗氧化剂，例如黄酮类化合物，其可以调节影响根瘤的植物激素[gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba］．有趣的是，在UV-B暴露的1到10天内，观察到暗呼吸的短暂增加(图)。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)，这可能与较高的能量需求有关，以抵消紫外线- b的损害，并使碳转化为与吸收紫外线- b的化合物有关的次级化合物[gydF4y2Ba41gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

由于植物需要应对不规则的环境变化，例如在野外条件下偶尔暴露在UV-B下，我们评估了玛咖植物在UV-B照射后的恢复能力。首先，对照植株的地下生物量增加，表观器官减少。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)，包括新叶衰老和年龄诱导的叶衰老(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S1)。这一表型表明，玛咖在发育的这一阶段，明显以协调的方式将养分从老叶转移到新叶发育和贮藏器官。有趣的是，恢复1 d UV-B植物的生物量比对照增加主要是由于它们的地下器官(图2)。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba）;此外，它们保持了与对照相似的光合效率，但促进了碳水化合物在储备器官中的分配(Figs。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)．这种策略通常被多年生植物所采用，这些植物的根是重要的养分汇，在胁迫后的恢复过程中加以利用[gydF4y2Ba29gydF4y2Ba］．考虑到玛咖为草本多年生植物，我们推测非适应玛咖可能通过源汇分配来改善突然的急性UV-B照射。在恢复的植物中观察到不同的反应，这大大降低了它们的生物量(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)，在UV-B暴露和充分展开的叶片中，叶片衰老过程加速(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S1)。这种衰老加速可能与PCD响应重复UV-B暴露与ROS积累有关。因此，玛卡植物似乎通过在受影响器官(老叶)中诱导PCD来避免ROS的繁殖，允许营养物质重新流动以发育新叶，正如在其他高地物种中观察到的[gydF4y2Ba37gydF4y2Ba］．有趣的是，玛咖在这里并没有把它的资源分配到地下器官(Figs。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba和gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)，如对照和恢复的1d UV-B植物，可能是由于UV-B特异性和一般信号通路的收敛。我们提出，尽管老叶中活性氧的产生增加，但新叶可能在出苗前通过系统防御反应激活UV-B适应机制[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]，同时可以调制根部开发[gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba］．有趣的是，1和3 D处理的植物显示PSII光化学的完全恢复（图。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)，表明植物能激活uv - b诱导的化合物，如黄酮类化合物、抗氧化剂等[gydF4y2Ba16gydF4y2Ba，gydF4y2Ba36gydF4y2Ba，以保护光合器官免受永久性损害。随后在7 - 10 d UV-B植物中，随着新的生物量的显著增加，UV-B的增加与恢复呈负相关gydF4y2Ba1gydF4y2Ba图S1)，表明玛咖植物可能适应了长时间的UV-B照射。此外，通过诱导锯齿叶，观察到明显的叶片形态发生，这一现象在自然环境下也观察到[gydF4y2Ba40gydF4y2Ba]并且可能与UV-B特定信令相关联[gydF4y2Ba14gydF4y2Ba］．相反，玛咖的这一形态形成策略并不影响光合作用的效率，而且资源在上、地下器官之间是平衡的。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba5gydF4y2Ba），加强对这些植物的适应性的假设。最后，在恢复后，14d UV-B植物中的恢复将与3d UV-B类似的生物质分布（图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba）;然而，表述器官仅由新叶子构成（附加档案gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S1)。此外，即使这些植物在光合作用中保持了高效率（图。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba和gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)，其碳水化合物浓度显著降低(无花果。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba和gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)．这一事实可能主要与致命的UV-B损伤不仅旧的伤害，而且在治疗后的新叶子中，导致新的叶片数量减少，与7和10 D的延迟相比，他们的扩张恢复后UV-B植物（附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S1)。对于玛咖植物来说，第二个阈值可能发生在对反复急性UV-B照射的反应中，此时植物的发育由于能量状态的降低而受到损害。MFA使得基于生物计量学和生理学数据的一组观测数据能够在同一框架内进行分析，从而给出观测数据和记录变量之间的关系的综合图像。处理后，对变量进行联合分析，确认除了对照、UV-B处理1天和14天外，其他处理之间有显著的相似性。相比之下，在回收后进行的分析导致对所获得的性能进行最高暴露时间(UV-B处理的10天和14天)的植物进行分离。gydF4y2Ba

我们发现玛咖能够通过激活特定和/或属途径来调节不同的防御机制来应对反复急性UV-B照射。在我们之前对另一种安第斯作物藜麦的研究中也观察到了类似的调节[gydF4y2Ba11gydF4y2Ba］．然而，藜麦对急性UV-B照射(6.08 kJ m)更敏感gydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}dgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}）比Maca植物，在强应力后显示出更好的恢复光合作用的能力。因此，UV-B应激响应主要由协调的源 - 水槽营养分配控制，而适应过程可能需要对受控条件下玛卡植物的表型可塑性反映的UV-B特异性全身防御响应。所有这些调制可以响应于ANDES中的短地质周期内的恶劣环境而与MANA适应相关联。正在进行的进一步研究在自然环境下评估这些结果。gydF4y2Ba

植物材料及生长条件gydF4y2Ba

黄色玛咖的种子是从Junín(秘鲁)的当地农民那里获得的。种子灭菌后播种在MS培养基上，如所述[gydF4y2Ba11gydF4y2Ba］．14 d后，移栽于装有商品土的塑料盆中，在光周期12 h、温度22±1℃、相对湿度50%、光合光子通量密度(PPFD)为100 μmol quanta m的条件下生长gydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}年代gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}．植物每周接受三次蒸馏水。gydF4y2Ba

UV-B照射处理gydF4y2Ba

如前文所述，对一个月大的植物进行UV-B处理[gydF4y2Ba11gydF4y2Ba］．简单地说，UV-B辐射是用三盏UV-B灯(Philips TL 20 W/01RS UV-B窄带，Koninklijke Philips Electronics, Eindhoven, Netherlands)产生的，窄带在305到315 nm之间，峰值发射在311 nm。使用JAZ EL200-XR1光谱辐射计(Ocean Optics, Dunedin, FL, USA)测量UV-B灯的光谱。UV-B辐射剂量为6.08 kJ mgydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}dgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}光照周期为1 ~ 14 d，光照周期为1 ~ 14 d，光照时间为60 min。处理后植物的PPFD均为100 μmol quantum mgydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}年代gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}作为对照，即使在UV-B处理期间。为了进行回收试验，将一组经过UV-B处理和未经处理的植物转移到控制条件下，为期两周。gydF4y2Ba

生物分析gydF4y2Ba

两组不同的植物被用来测试生物特征:处理后的植物和恢复2周后的植物。将UV-B处理和未处理的植株分离为外稃、下胚轴和根，然后称重(鲜重，FW)。之前用水冲洗下组织以去除土壤。在FW注册后，所有植物材料立即在液氮中冷冻，并在−80°C下存储，以便进一步的生化分析。gydF4y2Ba

总可溶性糖的定量gydF4y2Ba

外稃、下胚轴和根样品在液氮中研磨成粉末，然后提取并通过上述耦合酶法测定总可溶性糖(TSS)的含量[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba］．TSS的量以μmol己糖当量g表示gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}弗兰克-威廉姆斯。各器官的TSS表达量为μmol g / FWgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}相应器官的FW），因为在单株植物的每个器官（整个叶子，幼叶和整根）的总FW生物量中检测到一些差异。gydF4y2Ba

淀粉的分析gydF4y2Ba

淀粉含量仅在作为主要储备器官的幼杆子中进行评估。如上所述提取并分析淀粉[gydF4y2Ba24gydF4y2Ba稍作修改。下胚轴样品在研钵中研磨，在5ml 10 mM KOH中重悬，煮沸1分钟。在每个样品中加入50 μL的1n HCl。将10 mg马铃薯可溶性淀粉溶于10 mL蒸馏水中，煮沸1 min，制得淀粉标准溶液。用中和液(10 mM KOH:1 N HCl, 100:1)将标准品(0 ~ 100 μL)调至150 μL。1毫升新鲜碘溶液(1.3% KgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在等量的样品(150 μL)和标准品中加入3%碘化钾(溶于蒸馏水)。在595 nm处立即读取吸光度，淀粉浓度表示为mg淀粉ggydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}FW和mg淀粉ggydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}相应器官的FW。gydF4y2Ba

叶绿素gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba荧光和叶气交换gydF4y2Ba

叶绿素gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba使用具有集成荧光室头的露天电路型便携式测量系统（Li-6400，Li-Cor Inc.，Ne）同时测量荧光和叶片气体交换机（Li-6400-40型荧光计如前所述的，Li-Cor Inc.gydF4y2Ba21gydF4y2Ba］．在未经处理和1、3、7、10和14天UV-B处理的植物中，对完全展开和暴露的叶片进行了测量。在完全展开的叶片上进行UV-B处理后恢复2周后，也进行了同样的测量。稳定状态光合作用一氧化碳的瞬时测量gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba同化率(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)、气孔导度(gydF4y2BaggydF4y2Ba_{年代gydF4y2Ba}），细胞间有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba浓度(gydF4y2BaCgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba)、蒸腾速率(gydF4y2BaEgydF4y2Bapsii光化学的实际光子产量（φgydF4y2Ba_{PSIIgydF4y2Ba}）在CO中确定gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba浓度为400μmolmolgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}叶温22℃，光强为100 μmol quantum mgydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}年代gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}，如所述[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba］．所有的气体交换和荧光数据都是在稳定状态下记录的，让叶片在腔内适应上述条件约5分钟，以调整和稳定参数[gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba］．φ的值gydF4y2Ba_{PSIIgydF4y2Ba}确定为ΦgydF4y2Ba_{PSIIgydF4y2Ba} = (FgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba′gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaF′gydF4y2Ba/gydF4y2BaFgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba′gydF4y2Ba［gydF4y2Ba7gydF4y2Ba),gydF4y2BaF′gydF4y2Ba是叶片下的荧光产量在光化光展会下发出，而gydF4y2BaFgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba′gydF4y2Ba为光化照明叠加饱和闪光后的最大荧光产额。PSII的最大光化学效率(gydF4y2BaFgydF4y2Ba_vgydF4y2Ba/gydF4y2BaFgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba)和暗呼吸(gydF4y2BaRgydF4y2Ba_dgydF4y2Ba)，在至少30分钟的暗驯化后测定[gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba］．的价值gydF4y2BaFgydF4y2Ba_vgydF4y2Ba/gydF4y2BaFgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba被确定为gydF4y2BaFgydF4y2Ba_vgydF4y2Ba/gydF4y2BaFgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba = (FgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba̶gydF4y2BaFgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba/gydF4y2BaFgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba,在那里gydF4y2BaFgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba和gydF4y2BaFgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba分别表示叶片在适应黑暗状态下发出的最大和最小荧光量。gydF4y2Ba

统计分析gydF4y2Ba

花盆按随机完全区组设计排列。每个时间点考虑三个生物重复。经Bartlett方差齐性检验后，对数据进行单因素方差分析(ANOVA)。Tukey的HSD测试用于确定在其他响应变量中统计上的不同方法，使用gydF4y2Ba多人物gydF4y2Ba包(gydF4y2Ba10gydF4y2Ba］．概率水平低于0.05为显著性。gydF4y2Ba

为了确定不同UV-B处理植物在时间过程实验中观察到的关系，基于恢复前后获得的生物计量学和整体生理数据，进行了多因素分析(MFA) [gydF4y2Ba25gydF4y2Ba]，在R包中实施gydF4y2Ba原因gydF4y2Ba［gydF4y2Ba17gydF4y2Ba］．基本上，每个暴露时间有4个部分点对应于性状类别(生物特征、淀粉、TSS和气体交换)。对MFA维度有显著贡献的特质类别被用来解释暴露时间(gydF4y2BaαgydF4y2Ba= 0.05）。载体的长度和方向与每个曝光时间内的显着性直接相关。最后，执行主成分（HCPC）的分层聚类以确认以图形方式观察到的产品组。使用R 3.4.3语言和环境进行所有计算[gydF4y2Ba27gydF4y2Ba，以及R数据可视化包gydF4y2Baggplot2gydF4y2Ba［gydF4y2Ba38gydF4y2Ba使用了。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba：gydF4y2Ba

有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba同化率gydF4y2Ba

CgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba：gydF4y2Ba

细胞间有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba浓度gydF4y2Ba

点:gydF4y2Ba

天的治疗gydF4y2Ba

EgydF4y2Ba：gydF4y2Ba

蒸腾速率gydF4y2Ba

FgydF4y2Ba_vgydF4y2Ba/ FgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba：gydF4y2Ba

PSII光化学的最大效率gydF4y2Ba

弗兰克-威廉姆斯:gydF4y2Ba

鲜重gydF4y2Ba

ggydF4y2Ba_{年代gydF4y2Ba}：gydF4y2Ba

气孔导度gydF4y2Ba

HCPC:gydF4y2Ba

主组件上的分层群集gydF4y2Ba

MFA:gydF4y2Ba

多因素分析gydF4y2Ba

纤毛运动:gydF4y2Ba

计划细胞死亡gydF4y2Ba

PPFD:gydF4y2Ba

光合光子通量密度gydF4y2Ba

psii：gydF4y2Ba

光系统IIgydF4y2Ba

RgydF4y2Ba_dgydF4y2Ba：gydF4y2Ba

暗呼吸gydF4y2Ba

ROS:gydF4y2Ba

反应性氧气gydF4y2Ba

TSS：gydF4y2Ba

可溶性总糖gydF4y2Ba

紫外线:gydF4y2Ba

紫外线gydF4y2Ba

UVR8:gydF4y2Ba

UV-B电阻座8gydF4y2Ba

ΦgydF4y2Ba_{PSIIgydF4y2Ba}：gydF4y2Ba

PSII光化学的实际效率gydF4y2Ba

我们感谢阿根廷大学Católica de Córdoba的Agostina Collavino对TSS分析的帮助。gydF4y2Ba

资金gydF4y2Ba

这项工作得到了斯伦贝谢基金会“未来学院”对T.H.R.(2015-2017)和A.P.项目的支持。LQ1605来自国家可持续发展计划II (MEYS CR)。资助机构不参与研究的设计，也不参与数据的收集、分析和解释或手稿的撰写。gydF4y2Ba

数据和材料的可用性gydF4y2Ba

在本研究中使用和/或分析的数据集可从通讯作者在合理要求。gydF4y2Ba

从属关系gydF4y2Ba

1. 比萨大学农业、食品和环境系，Via del Borghetto 80, 56124，意大利比萨gydF4y2Ba

   Thais Huarancca Reyes＆Lorenzo GuglielminettigydF4y2Ba

2. 国家研究委员会陆地生态系统研究所，Via Moruzzi 156124，意大利比萨gydF4y2Ba

   andrea scartazza.gydF4y2Ba

3. 翻译医学中心（CTM），国际临床研究中心（红十字国际委员会），圣安妮大学医院，62500，布尔诺，捷克共和国gydF4y2Ba

   安东尼奥PompeianogydF4y2Ba

4. 比萨大学“健康营养药品和食品”系间研究中心，意大利比萨，博盖托大道80,56124gydF4y2Ba

   Lorenzo GuglielminettigydF4y2Ba

贡献gydF4y2Ba

THR和LG设计了这项研究。THR、LG和AS进行了实验。AP和THR分析了数据。AP进行了统计分析。THR在所有合著者的贡献下写了这篇文章。所有作者阅读并批准了最终的手稿。gydF4y2Ba

相应的作者gydF4y2Ba

对应到gydF4y2Ba泰国人Huarancca雷耶斯gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

伦理批准和同意参与gydF4y2Ba

不适用。gydF4y2Ba

同意出版gydF4y2Ba

不适用。gydF4y2Ba

相互竞争的利益gydF4y2Ba

提交人声明他们没有竞争利益。gydF4y2Ba

出版商的注意gydF4y2Ba

施普林格《自然》杂志对已出版的地图和机构附属机构的管辖权要求保持中立。gydF4y2Ba

开放获取gydF4y2Ba本文遵循知识共享署名4.0国际许可协议(gydF4y2Bahttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/gydF4y2Ba)，它允许在任何媒体上无限制地使用、分发和复制，前提是你给予原作者和来源适当的荣誉，提供一个到知识共享许可协议的链接，并指出是否作出了更改。创作共用及公共领域专用豁免书(gydF4y2Bahttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/gydF4y2Ba)适用于本条提供的数据，除非另有说明。gydF4y2Ba

再版和权限gydF4y2Ba