在全球大气臭氧层衰减与地表UV-B辐射增强的背景下，本书作者团队在元阳梯田长期开展传统水稻紫外辐射生态的野外定位试验研究，创新性构建了传统水稻紫外辐射生态研究的理论体系与技术方法，并取得了突破性进展。本书主要包括紫外辐射与水稻品种响应、紫外辐射与水稻形态跨代可塑性、紫外辐射与稻米原花青素、紫外辐射与水稻生产力、紫外辐射与水稻-稻瘟病菌互作体系、紫外辐射与稻田氮代谢、紫外辐射与稻-萍系统氮转化、紫外辐射与稻田碳转化及温室气体排放等内容。本书兼具研究区域特殊性、品种代表性、内容新颖性、体系完整性等特点。
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第一章 紫外辐射与水稻品种响应 1
第一节 引言 2
一、水稻对紫外辐射增强响应的品种差异 2
二、水稻生物量和生长形态对紫外辐射增强响应的品种差异 2
三、水稻光合生理和内源激素对紫外辐射增强响应的品种差异 6
四、水稻抗氧化系统对紫外辐射增强响应的品种差异 8
五、紫外辐射对植物矿质元素的影响 9
六、研究目的和意义 10
第二节 研究方法 12
一、技术路线 12
二、研究方案 12
三、测定方法 14
四、统计分析 22
第三节 研究结果 22
一、水稻生长和产量对紫外辐射增强响应的品种差异 22
二、水稻光合生理对紫外辐射增强响应的品种差异 24
三、水稻叶片形态、解剖及超微结构对紫外辐射增强响应的品种差异 26
四、水稻抗氧化和抗逆物质对紫外辐射增强响应的品种差异 37
五、水稻叶片N、P和K含量及累积量对紫外辐射增强响应的品种差异 46
六、紫外辐射增强对土壤有效态N、P、K含量的影响 55
第四节 讨论 57
一、水稻形态和产量对紫外辐射增强响应品种差异的生理机理 57
二、水稻抗氧化系统和抗氧化物质对紫外辐射增强响应的品种差异特征及机理 61
三、紫外辐射增强对元阳梯田2 个地方水稻品种N、P、K营养累积的影响 63
四、创新点 66
五、展望 66
第二章 紫外辐射与水稻形态跨代可塑性 74
第一节 引言 75
一、紫外辐射增强对水稻形态建成的影响 75
二、紫外辐射增强与水稻形态跨代可塑性 76
三、紫外辐射下水稻形态跨代可塑性的调控机制 78
四、研究目的和意义 80
第二节 研究方法 80
一、技术路线 80
二、研究方案 80
三、UV-B辐射处理 83
四、测定方法 83
五、统计分析 85
第三节 研究结果 86
一、紫外辐射增强对水稻形态的影响 86
二、紫外辐射增强对水稻形态跨代可塑性的影响 96
三、紫外辐射增强下DNA甲基化对水稻形态跨代可塑性的调控机制 101
第四节 讨论 115
一、水稻形态对紫外辐射的代际响应特征 115
二、水稻形态跨代可塑性对紫外辐射增强的代际响应 117
三、紫外辐射增强下DNA 甲基化对水稻形态跨代可塑性的调控机制 119
四、创新点 121
五、展望 121
第三章 紫外辐射与稻米原花青素 122
第一节 引言 123
一、紫外辐射与植物次生代谢过程 123
二、紫外辐射与酚类物质合成 124
三、紫外辐射与植物原花青素合成 129
四、研究目的和意义 135
第二节 研究方法 136
一、技术路线 136
二、试验材料 136
三、试验设计 136
四、测定方法 137
五、统计分析 141
第三节 研究结果 141
一、UV-B辐射增强对总酚含量的影响 141
二、UV-B辐射增强对总黄酮含量的影响 141
三、UV-B辐射对水稻籽粒原花青素组分特征的影响 143
四、UV-B辐射对水稻籽粒原花青素分布的影响 145
五、UV-B辐射增强对不同时期水稻籽粒原花青素合成的影响 150
六、UV-B辐射胁迫下水稻籽粒的代谢组学研究 162
七、UV-B辐射胁迫下水稻籽粒的转录组学研究 169
第四节 讨论 178
一、红米原花青素组分特征对紫外辐射增强的响应 178
二、红米原花青素合成代谢对紫外辐射增强的响应 184
三、红米颖果形态结构与原花青素沉积对紫外辐射增强的响应 188
四、红米原花青素合成响应紫外辐射的分子机制 189
五、创新点 193
六、展望 193
第四章 紫外辐射与水稻生产力 194
第一节 引言 195
一、紫外辐射对水稻生长发育的影响 195
二、紫外辐射对水稻生理生化的影响 198
三、紫外辐射对水稻产量和品质的影响 200
四、研究目的和意义 201
第二节 研究方法 202
一、技术路线 202
二、研究方案 202
三、测定方法 203
第三节 研究结果 205
一、紫外辐射增强对水稻生长发育的影响 205
二、紫外辐射增强对水稻生理生化的影响 216
三、紫外辐射增强对水稻产量和品质的影响 224
四、紫外辐射增强对水稻秸秆的影响 226
第四节 讨论 229
一、水稻生长发育对紫外辐射增强响应的特征及机制 229
二、水稻生理生化对紫外辐射增强响应的特征及机制 231
三、水稻产量品质对紫外辐射增强响应的特征及机制 234
四、创新点 236
五、展望 236
第五章 紫外辐射与水稻-稻瘟病菌互作体系 237
第一节 引言 237
一、水稻-稻瘟病菌互作体系 237
二、植物-病原菌互作体系对紫外辐射增强的响应 238
三、水稻-稻瘟病菌互作体系对紫外辐射增强响应评价 246
四、研究目的和意义 247
第二节 研究方法 248
一、技术路线 248
二、研究方案 249
三、测定方法 251
四、统计分析 253
第三节 研究结果 254
一、紫外辐射对稻瘟病菌致病性的影响 254
二、紫外辐射对水稻抗病性的影响 261
三、不同感病时期水稻生长与生理对紫外辐射的响应 271
第四节 讨论 281
一、稻瘟病菌致病性对紫外辐射增强的响应 281
二、致病基因表达特征 282
三、水稻抗病性对紫外辐射增强的响应 285
四、紫外辐射增强影响水稻稻瘟病发生的机制 289
五、水稻-稻瘟病菌互作对紫外辐射的响应机制 294
六、创新点 294
七、展望 295
第六章 紫外辐射与稻田氮代谢 296
第一节 引言 296
一、紫外辐射与水稻氮代谢 296
二、研究目的和意义 299
第二节 研究方法 300
一、技术路线 300
二、试验材料与试验地概况 301
三、UV-B辐射处理 301
四、测定方法 301
五、统计分析 304
第三节 研究结果 305
一、紫外辐射增强对水稻氮代谢关键指标的影响 305
二、紫外辐射增强下水稻转录组学的研究 308
三、紫外辐射增强下水稻蛋白质组学的研究 321
第四节 讨论 333
一、水稻氮代谢对紫外辐射增强的响应特征 333
二、水稻氮代谢响应紫外辐射增强的分子机制 334
三、创新点 336
四、展望 337
第七章 紫外辐射与稻-萍系统氮转化 338
第一节 引言 339
一、稻-萍系统简介 339
二、紫外辐射增强对稻-萍系统氮转化的影响 340
三、紫外辐射增强对稻-萍系统氮转化的影响机制 342
四、研究目的和意义 344
第二节 研究方法 344
一、技术路线 344
二、研究方案 345
三、测定方法 347
四、统计分析 349
第三节 研究结果 349
一、紫外辐射增强对稻-萍化学组分含量与降解的影响 349
二、紫外辐射增强后稻-萍还田对稻田土壤氮转化的影响 357
三、紫外辐射和施氮对红萍生长、氮代谢与分解的影响 371
第四节 讨论 378
一、稻-萍系统氮含量与累积特征对紫外辐射增强的响应机制 378
二、稻-萍系统氮代谢对紫外辐射增强的响应机制 381
三、稻田土壤氮平衡与转化对紫外辐射增强的响应机制 382
四、创新点 385
五、展望 385
第八章 紫外辐射与稻田碳转化及温室气体排放 386
第一节 引言 387
一、稻田土壤有机碳来源、组成与转化 387
二、UV-B 辐射增强对土壤碳转化的影响 388
三、紫外辐射增强对温室气体排放的影响 390
四、紫外辐射增强对碳转化与温室气体排放的影响机制 390
五、研究目的和意义 391
第二节 研究方法 392
一、技术路线 392
二、研究方案 392
三、测定方法 396
四、统计分析 397
第三节 研究结果 397
一、紫外辐射增强对元阳梯田稻田碳转化的影响 397
二、紫外辐射增强对元阳梯田稻田温室气体排放的影响 408
三、添加根系分泌物对土壤碳转化和温室气体排放的影响 415
第四节 讨论 419
一、土壤碳转化对紫外辐射增强的响应机制 419
二、土壤温室气体排放对紫外辐射增强的响应机制 423
三、创新点 426
四、展望 426
参考文献 427
论著论文清单 481
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