元阳梯田持续稳定稻田生态系统生产力对增强紫外辐射的响应及机理研究

持续稳定的农田生态系统对UV-B辐射的响应对于阐明UV-B对农田生态系统生产力的影响及机制具有重要意义。本项目应用环境生态学和分子生物学的理论和方法，在课题组已有UV-B与水稻研究的基础上，以同一坡面海拔1400m（中亚热带气候）和1700 m（北亚热带气候）的梯田持续稳定稻田生态系统为研究对象，以代表性的2个农家水稻品种（白脚老粳、月亮谷）为试验材料，大田条件下原位种植，并连续3年进行不同强度的UV-B辐射处理，测定水稻群体形态、光合生理、营养生理、抗氧化系统、抗逆物质、病虫害、DNA损伤和群体生产力等指标，分析增强UV-B辐射对持续稳定的传统稻田水稻产量的影响，构建水稻群体生产力对紫外辐射响应的响应指数模型，评估持续稳定稻田生态系统生产力对增强UV-B辐射的响应，探讨响应的生理机制和分子基础，构建增强UV-B辐射条件下，维持持续稳定稻田生态系统生产力调控对策的理论与技术。

以元阳梯田同一坡面海拔1600和1800 m的持续稳定稻田生态系统为研究对象，以代表性的2个农家水稻品种（白脚老粳、月亮谷）为试验材料，大田原位种植，连续3年进行不同强度（0、2.5、5.0和7.5 kJ/m2)的UV-B辐射处理。研究UV-B辐射对水稻叶片形态、解剖结构和超微结构的影响，分析水稻适应UV-B辐射的叶片机制；研究UV-B辐射对水稻植株N、P和K的含量与群体累积量的影响，探讨水稻对UV-B辐射响应的营养学机理；研究UV-B辐射对水稻叶片的氧化伤害产物含量、抗氧化酶活性、总抗氧化能力和抗逆物质含量的影响，从生理学和酶学的角度分析水稻对增强UV-B辐射响应的生理机制。研究三年的UV-B辐射对水稻叶片DNA损伤修复基因（RAD1、RAD54和MSH3）表达的影响，分析水稻耐受UV-B辐射的分子机制。研究UV-B辐射对水稻群体生长、生物量与产量的影响，分析水稻群体产量构成因素对UV-B辐射的响应。依据水稻株高、分蘖数、有效穗数、生物量和产量的参数，构建水稻对UV-B辐射的响应指数模型，评估持续稳定稻田生态系统生产力对增强UV-B辐射的响应。为科学全面评价UV-B辐射对持续稳定稻田生态系统水稻群体产量的影响及其机理提供科学依据，构建增强UV-B辐射条件下，维持持续稳定稻田生态系统生产力调控对策的理论与技术。该项目已发表论文8篇，出版专著1部，培养博士生1人，硕士生3人。课题组人员参加了7次国际、国内学术会议。