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《西北大学》 2004年
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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

陈怡平  
【摘要】:本研究以菘蓝(Isatis indigotica Fort)为实验材料,运用生物化学、分子生物学、热分析(DTA、TG和DTG)以及热力学等方法研究了He-Ne激光辐照(5.23mW·mm~(-2))菘蓝种子的生物学效应、He-Ne激光辐照对增强UV-B(10.08KJ.d~(-1))辐射损伤菘蓝幼苗的防护、修复效应及激光对生物学的作用机制。该研究从生理水平、生化水平、分子水平、个体生长发育以及板蓝根与大青叶的品质与产量(主要药用化学成分和生物量)上系统分析,全面揭示激光对菘蓝的生物学效应以及对增强紫外线的防护、修复作用。结果表明: 1、He-Ne激光预处理菘蓝种子不但显著地提高了萌发种子的焓、能熵流、化学熵产生、能熵流率、化学熵产生率,而且促进了幼苗的生长发育,改善了大青叶品质。其作用效果集中表现为:与对照(种子未经激光预处理)相比,激光预处理提高了菘蓝幼苗的光合色素含量、水分利用率、净光合速率、光合产物含量、蛋白质含量、丙酮酸含量、转氨酶活性、淀粉酶活性以及大青叶的产量与品质。这一结果将为我国传统中药材—大青叶品质的改善、产量的提高提供了有效手段,同时也为激光在中药材栽培上的应用提供了理论依据。 2、He-Ne激光预处理菘蓝种子对增强UV-B辐射损伤具有良好的防护效果。与对照(菘蓝种子既未经He-Ne激光预处理也未经UV-B辐射)相比,UV-B辐射显著的降低了抗氧化酶SOD、POD和CAT活性及抗氧化物质AsA、紫外吸收物质和脯氨酸浓度,提高了MDA浓,加强了膜脂氧化:而种子经He-Ne激光预处理后再暴露在UV-B辐射下,其幼苗MDA浓度显著的降低,抗氧化酶SOD、POD和CAT活性显著地增强,抗氧化物质AsA、紫外吸收物质和脯氨酸浓度提高。这说明激光预处理可以帮助酶促与非酶促抗氧化系统有效的清除由UV-B辐射损伤引起的自由基,增强幼苗抵抗UV-B辐射能力,保护细胞免受增 强UV-B伤害。 3、与对照(箱蓝幼苗既未经日e一Ne激光处理也未经UV-B辐射)相比,U协B 辐射私蓝幼苗显著地抑制了生理生化代谢,降低了板蓝根与大青叶的产量品质; 激光辐照落蓝幼苗显著地促进生理生化代谢,提高了板蓝根与大青叶的产量品 质;落蓝幼苗经增强UV-B辐射损伤后再经He一Ne激光辐照,其幼苗在生理生 化代谢以及板蓝根与大青叶的产量品质均有不同程度的改善,说明日e一Ne激光 辐照对增强UV-B辐射损伤落蓝幼苗具有良好的修复效应。集中表现在以下几个 方面: (,)、UV-B辐射落蓝幼苗显著地提高了MOA浓度,降低了AsA、紫外吸 收物质和脯氨酸浓度以及500、POO和CAT活性;日e一Ne激光辐照经增强 U认B损伤后的落蓝幼苗,明显的降低了MOA浓度,提高AsA、紫外吸收物质 和脯氨酸浓度,增强500、POO和CAT活性。这说明激光可以帮助酶促与非 酶促抗氧化系统有效的清除由UV-B辐射损伤引起的自由基,增强幼苗抵抗UV-B 辐射能力,保护细胞免受增强UV-日伤害。 (2)、根据澳化乙锭只能插入双链ONA中并且在激发光下发射荧光的原理, 采用荧光光谱法测定了不同处理组落蓝幼苗双链ONA浓度,检测日e一Ne激光帮 助幼苗对增强OV-B损伤ONA的暗修复效果。与单纯U认B处理组相比,经增 强UV-B损伤幼苗再经日e一Ne激光辐照,其ONA双链浓度得到明显地提高。这 说明He一Ne激光具有帮助植物对UV-B损伤ONA进行修复的功能。 (3)、激光提高了落蓝幼苗光合作用色素含量、水分利用率、净光合速率及 气孔导度水平;U协B辐射降低了落蓝幼苗光合作用色素含量、水分利用率、净 光合速率及气孔导度水平;幼苗经增强UV-B辐射后再经日e一Ne激光处理,光 合作用色素含量、水分利用率、净光合速率及气孔导度与UV-B处理组相比有不 同程度的提高。这说明激光在生理上可以帮助藕蓝对UV-B辐射损伤引起的损伤 进行修复,增强幼苗抵抗UV-B辐射能力。 (4)、激光处理幼苗后,蛋白质含量、游离氨基酸含量、蛋白酶活性、GP丁 与GO丁活性均有不同程度的提高,而UV-B辐射降低蛋白质含量、游离氨基酸 含量、蛋白酶活性、GP丁与GO丁活性,幼苗经增强UV-B辐射后再经日e一Ne 激光处理,其蛋白质含量、游离氨基酸含量、蛋白酶活性、GPT与GO丁活性均 得到不同程度的恢复,基本接近对照水平。这说明激光在生化上可以帮助落蓝对 UV-B辐射损伤引起的损伤在生化水平进行修复,增强幼苗抵抗UV-B辐射能力。 (5)、本研究首次发现,He一Ne激光对增强紫外线B辐射裕蓝地上部分和 地下的影响效果明显的不同。对大青叶而言,靛蓝、靛玉红含量和焙值与生物量 成正相关性。与对照相比,激光处理促进了地上部分生长,提高了生物量、靛蓝、 靛玉红含量和焙值;UV-日辐射抑制了地上部分生长,降低了生物量、靛蓝、靛 玉红含量和焙值;而UV-B辐射后再用激光辐照,激光明显地减轻了UV-B辐射 伤害,使大青叶的产量、靛蓝含量、靛玉红含量和焙值得到了不同程度的恢复。 就板蓝根的产量而言,激光、UV-B辐射、二者复合处理均有利于提高板蓝根产 量。比较而言,激光效果最好,二者复合作用效果次之,UV-B处理产量稍高于 对照。但从板蓝根的品质来考虑,虽然激光可以改善其品质,但是效果不如二者 复合处理,更不如单纯UV-B辐射。因此,在生产实践上,适量补充UV-B
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:Q947

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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5 韩雯;He-Ne激光和增强UV-B辐射对拟南芥和小麦细胞中UVR8的影响[D];山西师范大学;2014年
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7 左园园;增强UV-B辐射对青榨槭和红桦幼苗生长和生理生态的影响[D];中国科学院研究生院(成都生物研究所);2005年
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