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《西北大学》 2002年
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He-Ne激光对小麦增强UV-B辐射损伤的修复效应及机理

韩榕  
【摘要】: 本文采用He-Ne激光(5mW.mm~(-2))辐照方法,对增强UV-B(10.08kJ.m~(-2).d~(-1))辐射下,小麦幼苗在生长、发育、生理、生化等方面的损伤修复效应,从个体、细胞、DNA分子等水平上进行了全面的研究和分析。主要阐明了He-Ne激光促进DNA分子损伤修复的途径、方式和机理。结果表明: (1)经增强UV-B辐射后,小麦明显表现出植株矮化、叶片卷曲、颜色加深,并产生“翘根”(胚根向上弯曲)现象。再以He-Ne激光处理后,小麦株高增加,侧根增多,“翘根”减轻,具明显的促进作用。从研究结果看,He-Ne激光辐照增强了UV-B辐射后小麦在萌发初期的淀粉酶活性、蛋白质和RNA的合成,从而促进了小麦的萌发与生长。 (2)He-Ne激光辐照后,促进了小麦种子的萌发能力。增强UV-B辐射组(B)与激光后处理组(BL)间的差异较显著(P0.05)。激光对UV-B处理后小麦幼苗发芽势、发芽率的促进作用大于生长势,说明这种促进作用在萌发早期表现的较为明显。 (3)对染色体及细胞分裂的研究结果表明,增强UV-B辐射能抑制小麦细胞的有丝分裂率,产生落后染色体、染色体桥、游离染色体、核变形等畸变。其中,落后染色体和游离染色体较普遍,分别占总畸变率的32.8%和26.6%。并在UV-B诱导的小麦根尖细胞中,首次发现染色体在有丝分裂的后期到末期,分成3束、4束和6束等异常分裂新类型。本研究将之称为体细胞染色体的“多束分裂”或“分束分裂”。它们大体分布在两极,但两极上染色体“束”数有可能不同。同一“束”上染色体的数量也不完全相等。“束”之间未见有细胞壁的形成,因而,导致“多束体”的产生。 (4)采用扫描电镜对小麦叶表面结构观察的结果表明,He-Ne激光能使UV-B辐射后小麦叶表面蜡质的分布等级降低。 (5)通过小麦幼苗丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸(AsA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和紫外吸收物含量及活性变化,测定了He-Ne激光在清除增强UV-B辐射导致的自由基方面的能力。He-Ne激光辐照可使UV-B辐射后小麦幼苗MDA的含量明显减少;AsA、GSH含量明显增加;SOD、CAT、POD等酶活性增加。说明He-Ne激光可通过酶促与非酶促抗氧化系统,增加小麦幼苗在生理水平对辐射损伤的修复能力。 (6)采用环丁烷嘧啶二聚体(Cyclobutyl Pyrimidine Dimers,CPDs)的特异性DNA内切酶——T4-Endo V(T4-核酸内切酶V)及琼脂糖凝胶电泳法,测定了He-Ne激光对由增强UV-B辐射引起的小麦细胞DNA中CPD切除的影响。与对照相比,5mW.mm~(-2)的He-Ne激光辐照,能降低由10.08kJ.m~(-2).d~(-1)增强UV-B辐射小麦细胞DNA中形成的ESS(DNA中酶敏感位点——endonuclease sensitivesites)含量,亦即CPDs的数量。T4-Endo V酶切造成SSB数量的减少,即DNA中的酶敏感位点(ESS)含量的降低,说明He-Ne激光辐照促进了小麦细胞对 CPDS的清除。 (7)用’H-TdR同位素标记V。麦DNA,通过种胚非按期DNA合成的变化, 研究了He-Ne激光辐照对小麦DNA修复合成的影响。结果表明,增强UV习辐 射导致DNA受损,从而诱发了细胞中非按期DNA的合成,并能通过DNA的修 复合成,部分修复损伤的DNA。单纯He-Ne激光辐照处理可使小麦种子的S期 提前,但S期的峰值与对照差别不大。He-Ne激光与UV-B复合处理可使非按期 DNA合成期提前,修复合成速率提高。 (8)利用俱化乙锭(EB)只能插人双链 DNA中,并在激发光下显色的荧 光光谱分析法,测定了He-Ne激光和增强UV-B不同处理后细胞中双链DNA (dsDNA)的含量,从而说明单链断裂的水平。在暗修复 sh时,各组 dsDNA 含量差别达到最大。其中SL组降至最低,血**A仅为0.39 p*m卜;其次为B 组①.423 fig·ml-l)和 BR组①.4:j pg·ml”\ R、L组与对照差别不大,其 dsDNA 含量变化也很小。BL组dsDNA含量的降低说明,He-Ne激光辐照明显促进了 UV-B辐射后细胞中由于对DNA损伤链修复造成大量单链DNA 的形成 (SSDNA),而使得细胞中dSDNA的含量急剧减少。 (9)由于He-Ne激光辐照能够促进损伤细胞中CPD的减少,DNA修复合 成及单链断裂数的增加,同时,与对照相比红光处理没有明显效应,因此认为: 5mW·m”‘的HC-NC激光辐照能促进损伤DNA的修复,这种修复是一种暗修复, 主要通过碱基和核苦酸切除修复来进行。 (l)通过与激光波长、功率相同的红光辐照对比研究,红光没有产生明 显的效应。因此,可排除激光的光效应,且激光的热效应和压力效应也很小。那 么,促进损伤修复的因子就是激光的磁场效应。对激光促进修复的机制分析认为: He.Ne激光通过其磁场效应作用于相应的多酶体系,从而表现出不同水平的损伤 修复效应。 激光及UV-B辐射对生物体的效应已在多种植物中得到了广泛研究。但激 光对增强UV-B辐射导致小麦在不同水平损伤的修复效应还未曾见有报道。本课 题的研究为激光在生物体上的应用开辟了一个全新的领域,填补了国内在激光和 UV-B辐射研究领域中的空白,居世界领先水平。它的研究无论在理论上,还是 在实践中都具有重要的意义
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:Q947

【引证文献】
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5 李苗;增强UV-B辐射对小麦幼苗基因组DNA的影响[D];山西师范大学;2010年
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【参考文献】
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【共引文献】
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9 孔佩佩;杨树华;贾瑞冬;葛红;;不同丛枝菌根真菌对切花月季部分生理指标的影响[A];中国观赏园艺研究进展2011[C];2011年
10 许瑛;陈煜;陈素梅;张海平;陈发棣;管志勇;蒋甲福;;低温处理对菊花叶片SOD酶和CAT酶活性的影响[A];中国观赏园艺研究进展2011[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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3 ;The elastic theory of a single DNA molecule[A];Some Problems on the Protein Structure Analyses--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];2002年
4 陈旭伟;王建华;方肇伦;;介观流控系统中激光诱导荧光测定DNA的研究[A];第三届全国微全分析系统学术会议论文集[C];2005年
5 陈久龙;;自身抗体的早期检测与定量监测在自身免疫性疾病中的意义——Anti-CCP,AMA-M2,Anti-dsDNA[A];全国第八届中西医结合风湿病学术会议论文汇编[C];2010年
6 滕应;毛健;骆永明;李振高;;高分子量PAHs降解菌的分离、鉴定及其土壤修复效应[A];中国微生物学会《第二届全国农业微生物研究及产业化研讨会》和《第十一届全国杀虫微生物学术研讨会》暨《湖北省暨武汉市微生物学会和内蒙古微生物学会2008年会》论文摘要[C];2008年
7 尹扬光;黄岚;赵晓辉;于世勇;方玉强;赵景红;;高效干细胞动员剂AMD3100动员内皮祖细胞加速损伤血管内膜修复[A];中华医学会心血管病学分会第十次全国心血管病学术会议汇编[C];2008年
8 李秀芳;阮迪云;;复方多康宁(Co-DKL)对铅引起的发育大鼠海马CA1区长时程增强效应(LTP)损伤的修复作用[A];中华医学会第十四次全国儿科学术会议论文汇编[C];2006年
9 何国祥;蒋清安;刘建平;苗莉;景涛;;低压稳恒直流电场促进兔梗死心肌的修复效应[A];中华医学会第11次心血管病学术会议论文摘要集[C];2009年
10 蒋季杰;王玉成;范亚平;刘军;;狼疮性肾炎的临床特点和病理联系[A];“中华医学会肾脏病学分会2004年年会”暨“第二届全国中青年肾脏病学术会议”论文汇编[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 方明;Infliximab治疗的患者很少出现自限性自身免疫症状[N];中国高新技术产业导报;2001年
2 迪达;纳米磷矿粉修复土壤技术研究启动[N];地质勘查导报;2009年
3 记者 王丹;系统性红斑狼疮“中国数据”发布[N];健康报;2011年
4 本报记者 石谙丁;别让皮疹、红斑暗渡“成疮”[N];医药经济报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 韩榕;He-Ne激光对小麦增强UV-B辐射损伤的修复效应及机理[D];西北大学;2002年
2 蒋振华;嵌入作用的本质与探测DNA中的错配[D];清华大学;2011年
3 王远鹏;重金属污染土壤的微生物分子生态及对修复效应的影响[D];浙江大学;2006年
4 李方民;CO_2激光对增强UV-B损伤绿豆幼苗的防护、修复效应及机理研究[D];西北大学;2006年
5 陈建国;不合理施肥引起的稻田生态系统退化机理及其施肥修复效应研究[D];湖南农业大学;2008年
6 涂政文;磨损自补偿修复润滑添加剂及其机理研究[D];机械科学研究院;2002年
7 陈怡平;He-Ne激光对增强UV-B辐射损伤菘蓝幼苗的防护、修复效应及机理研究[D];西北大学;2004年
8 任文英;补肾清热毒方治疗狼疮性肾炎的疗效与机理的实验研究[D];北京中医药大学;2003年
9 董丽琴;自组装DNA的电化学[D];厦门大学;2002年
10 刘宁宁;核酸与蛋白质相互作用的AFM单分子力谱研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 潘廷猛;2047例系统性红斑狼疮住院病人的临床和免疫学特征研究[D];安徽医科大学;2010年
2 赵振宇;中西药合用治疗BXSB狼疮模型鼠的实验研究[D];天津医科大学;2002年
3 刘丰伟;体外筛选铜绿假单胞菌适体的研究及初步应用[D];福建医科大学;2007年
4 廖中建;几种施肥措施对退化潜育性稻田的修复效应[D];湖南农业大学;2006年
5 陆露璐;城市内河水中有机酚对工程植物修复效果影响及胁迫效应研究[D];苏州大学;2008年
6 白巨敏;基于距离方法的病毒系统发育关系研究[D];湘潭大学;2011年
7 魏立华;毛白杨种群对土壤重金属Pb、Cd污染的修复效应[D];首都师范大学;2002年
8 张晓星;CK-19基因的电化学检测[D];福建医科大学;2010年
9 冯美娟;锁核酸电化学传感器在急性早幼粒细胞白血病实际样品检测中的影响因素分析及应用研究[D];福建医科大学;2011年
10 刘冰;Tim-3、Tim-4与系统性红斑狼疮发生的相关性研究[D];山东大学;2012年
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