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《长春理工大学》 2011年
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氩离子激光辐照对大豆幼苗生物学性能影响的研究

金丽虹  
【摘要】:利用氩离子(Ar+)激光(波长分别为457、465、472、477、488、496、502、514nnm,功率密度=5.7mW/mm2)辐照高异黄酮品种大豆的萌发胚芽1、3、5、7min,通过对比分析水培激光辐照组(L)与对照组(ck)幼苗期的子叶和叶片的光合特性、蛋白质代谢、异黄酮含量和抗氧化性等差异,系统地讨论了大豆幼苗经Ar+激光辐照后生物学性能的变化规律。旨在较全面、深入了解低功率Ar+激光对生物组织的相互作用机理,为选育高异黄酮含量大豆提供理论和实验依据。完成的工作主要包括以下几个方面: 1.大豆异黄酮含量与品质性状的相关性研究 对来源不同的七个品种大豆中的6种异黄酮组分(染料木素、染料木苷、大豆苷元、大豆苷、黄豆黄素和黄豆黄苷)、蛋白质(清蛋白、谷蛋白、球蛋白、醇蛋白、7S球蛋白、11S球蛋白和总蛋白质)、粗脂肪和5种脂肪酸(软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸)进行定量分析。结果表明,不同品种大豆的异黄酮含量与蛋白质、脂肪含量相关性有所差异。其中,(1)6种大豆异黄酮分别与清蛋白、11S球蛋白、总蛋白质、蛋脂总量呈程度不同的正相关性,与谷蛋白、球蛋白和醇蛋白呈负相关性;(2)6种大豆异黄酮与亚油酸、亚麻酸均呈正相关,且与亚油酸的正相关性显著;(3)染料木素、染料木苷与大豆粗脂肪呈负相关性,而大豆苷元、大豆苷、黄豆黄素和黄豆黄苷与大豆粗脂肪呈正相关性。 2.Ar+激光辐照对大豆幼苗生理生化指标的影响 低功率Ar+激光辐照吉农19大豆种子胚芽后,其浸泡液电导率、含水速率,幼苗的株高、叶绿素、光合碳同化产物、可溶性蛋白质、热稳定性蛋白质、总游离氨基酸含量和碳酸酐酶(CA)、内源蛋白酶活性均有别于对照组(ck),激光辐照可以影响质膜、幼苗株高以及光合同化作用、蛋白质代谢。结果表明:457~502nm激光辐照可有效地修复了水胁迫下大豆种子质膜损伤,降低细胞内物质外流;在32组激光辐照组中,502nm激光辐照5min可有效地促进叶绿素的合成(10.09%);在提高Chla/Chlb比值(16.78%)、CA活性(118.25%)、热稳定性蛋白质含量(47.47%)、游离氨基酸含量(12.33%)的同时,降低了内源蛋白酶活性(34.85%)和幼苗株高(1.43%);即激光辐照可以在加速大豆幼苗光合碳同化产物、蛋白质代谢的同时,加速幼苗体内代谢进程。 3.Ar+激光辐照对大豆幼苗异黄酮代谢的影响 利用HPLC法对Ar+激光辐照组大豆幼苗子叶和叶片中染料木素、染料木苷、大豆苷元、大豆苷、黄豆黄素和黄豆黄苷6种异黄酮组分含量进行测定,其结果表明:32组激光辐照组中,50%幼苗子叶、15.6%幼苗叶片中6种异黄酮组分含量均高于对照组,其中以502nm激光辐照3min效果最为明显,大豆幼苗子叶、叶片中6种异黄酮物质合成的增加幅度分别为44.06%和117.46%:Ar~+激光辐照提高了大豆幼苗中染料木素、染料木苷、大豆苷元、大豆苷含量的同时,降低了黄豆黄素、黄豆黄苷含量,有效地提高了大豆幼苗生理活性强异黄酮物质比例;激光辐照影响了异黄酮合成前体物质苯丙氨酸(Phe)含量及异黄酮生物合成途径苯丙氨酸转氨酶(PAL)、肉桂酸羟化酶(C4H)、辅酶A连接酶(4CL)、异黄酮合成酶(SIF)活性,从而促进了异黄酮生物合成。 4.Ar~+激光辐照对大豆幼苗抗氧化性的影响 吉农19萌发大豆种子胚芽经Ar+激光辐照后,其幼苗子叶和叶片中超氧化岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)三种酶类抗氧化剂活性,抗坏血酸(AsA)、类胡萝卜素(Car)、脯氨酸(Pro)、紫外吸收物、还原型谷胱甘肽(GSH)非酶抗氧化物含量和膜脂过氧化产物之一丙二醛(MDA)含量均有别于对照组(ck),激光辐照可影响大豆幼苗酶类抗氧化剂活性及非酶类抗氧化剂含量。结果表明:激光辐照可以显著增加大豆幼苗SOD、CAT、POD活性及AsA、Car、Pro和紫外吸收物含量,降低叶片GSH、子叶Pro含量,提高了子叶GSH、叶片Pro含量;激光波长、辐照时间是影响幼苗抗氧化能力的两个因素,502nm激光辐照3min分别降低了子叶、叶片过氧化水平49.64%和65.56%,而496nm激光辐照1min分别降低了子叶、叶片过氧化水平73.27%和78.21%。因此,Ar+激光辐照大豆种子胚芽可以提高其幼苗的抗氧化性。
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