紫外线A/B辐射时长与品种差异对豌豆苗产量成分、矿物质分布及植物营养素含量的调控机制

为解决全球气候变化与核战争威胁下紫外线(UV)辐射增强对作物营养品质的影响，宾夕法尼亚州立大学团队开展UVA(315–400 nm)/UVB(280–315 nm)辐射对豌豆苗(Pisum sativum L.)影响的系统研究。通过控制3-12小时/天的UVA(1.83 W/m2)、UVB(0.61 W/m2)及UVAB复合辐射处理，发现UVA可提升'矮灰糖豌豆'生物量9.3%，而UVB/UVAB处理6小时以上会降低总酚含量(TPC)18.8%及总抗氧化活性(TAA)。该研究为极端环境下作物栽培提供重要数据支撑。

　　

随着全球气候变化和核战争威胁加剧，地表紫外线(UV)辐射增强已成为影响农业生产的重大隐患。模型预测核战后臭氧层破坏将导致UVB(280–315 nm)辐射量激增，而当前气候波动已造成部分地区UV辐射异常。这种变化对作物生长构成双重威胁：既可能通过光抑制降低产量，又可能改变次生代谢物合成路径影响营养品质。尤其对富含植物营养素(phytonutrient)的微型蔬菜(microgreens)这类高价值作物，紫外线辐射的调控机制亟待阐明。

宾夕法尼亚州立大学(Pennsylvania State University)的研究团队选择两种豌豆苗品种('Field Pea'和'Dwarf Grey Sugar Pea')为模型，在温室条件下系统研究不同时长(3/6/12小时/天)的UVA(1.83 W/m²)、UVB(0.61 W/m²)及其复合辐射(UVAB)对作物表型及营养品质的影响。研究成果发表在《Journal of Agriculture and Food Research》，为应对极端环境下的农业生产提供重要理论依据。

研究采用分步实验设计：先通过光谱辐射计(Apogee PS-300)精确调控UV波段，再结合ICP-OES(电感耦合等离子体发射光谱仪)分析12种矿物质含量，采用Folin-Ciocalteu法测定总酚含量(TPC)，DPPH法评估总抗氧化活性(TAA)，并通过分光光度法量化叶绿素组分。所有数据通过SAS 9.4软件进行三因素方差分析。

3.1 植物生长与产量成分

研究发现UVA辐射12小时使'矮灰糖豌豆'鲜重提升6.5%，而UVB/UVAB处理6小时以上则导致产量下降35%。干物质含量随UVB暴露时间延长显著增加27.3%，表明UVB诱发渗透调节反应。

3.2 矿物质含量与积累

UVB处理使氮(N)、磷(P)含量分别增加14.2%和21.3%，但矿物质积累量因生物量减少而降低。值得注意的是，UVA使'矮灰糖豌豆'的锌(Zn)积累量提升17.1%，钠(Na)含量呈现品种特异性变化。

3.3 叶绿素与植物营养素

UVB辐射12小时导致总叶绿素下降40.1%，总酚含量(TPC)降低18.8%。'Field Pea'表现出更强的UVB耐受性，其TPC比'矮灰糖豌豆'高13.5%。

这项研究首次揭示UVA与UVB在豌豆苗中的差异化调控机制：UVA主要通过促进生物量积累提升营养产出，而UVB则通过激活胁迫响应通路改变代谢物分布。特别重要的是，研究发现UVB辐射强度0.61 W/m²持续6小时即产生显著负面影响，这为核冬天情景下的作物保护提供量化阈值。尽管短期UVB暴露可能提升某些次生代谢物含量，但长期暴露导致的产量损失可能超过营养增益，这一发现对平衡设施农业中UV补光策略具有指导意义。研究结果也为选育UV耐受型作物品种提供理论依据，'Field Pea'表现出的稳定性和'矮灰糖豌豆'对UVA的积极响应，为未来育种指明方向。