CO2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

论文摘要

本研究以绿豆（Phaseolus raditus L.）为实验材料,运用生理学、生物化学、分子生物学、拉曼光谱学分析等方法研究了CO2激光辐照(20mW·mm-2)绿豆种子的生物学效应及CO2激光辐照对增强UV-B(3.10kJ·m-2)辐射损伤绿豆幼苗的防护、修复效应及激光的生物学作用机制。结果表明: 1.CO2激光预处理绿豆种子促进了幼苗的生长发育。其作用效果集中表现为:激光预处理提高了绿豆幼苗的光合色素含量、水分利用率、净光合速率、气孔导度、蛋白质含量以及植株的总生物量。 2.CO2激光预处理提高了绿豆还原型谷胱甘肽含量、抗坏血酸含量、紫外吸收物含量、脯氨酸含量等非酶类抗氧化物质的量。同时,CO2激光预处理降低绿豆MDA浓度,增强抗氧化酶SOD、POD和CAT活性,对增强UV-B辐射损伤绿豆具有良好的防护效果。 3.增强UV-B辐射对绿豆的生长发育产生一定的损伤作用。引起了绿豆幼苗的光合色素含量、水分利用率、净光合速率、气孔导度、可溶性蛋白质含量等的下降,同时降低了绿豆的总生物量。 4.增强UV-B辐射导致绿豆MDA浓度、紫外吸收物含量、脯氨酸含量升高,并降低了绿豆还原型谷胱甘肽含量、抗坏血酸含量、抗氧化酶SOD、POD和CAT活性,使植物产生过量的自由基,引起脂质过氧化伤害。 5.CO2激光预处理绿豆种子对增强UV-B辐射的损伤具有良好的防护作用。CO2激光预处理的绿豆种子,在生长期间再经增强的UV-B辐射后能发现:UV-B辐射损伤绿豆幼苗的光合色素含量、水分利用率、净光合速率、气孔导度以及总生物量的影响,都会在一定程度上减弱;同时,UV-B辐射后绿豆的可溶性蛋白质含量、MDA浓度、还原型谷胱甘肽含量、抗坏血酸含量、抗氧化酶SOD、POD和CAT活性的下降,也会一定程度上得到抑制。说明CO2激光对绿豆的促进效应能一定程度上提高绿豆的抗UV-B辐射胁迫能力,从而减弱增强UV-B辐射对绿豆的损伤效应。

论文目录

• 第一章 前言
• 1. 增强的UV-B辐射的生物学效应
• 1.1 植物对UV-B辐射的敏感性
• 1.2 增强UV- B辐射对植物个体生长发育和形态建成的影响
• 1.3 增强的UV-B辐射对植物细胞膜及抗氧化系统的影响
• 1.4 增强的UV-B辐射对植物生理特性的影响
• 1.5 增强的UV-B辐射对植物生化特性的影响
• 1.6 增强的UV-B辐射对植物DNA结构的影响及其修复机制
• 1.6.1 增强的UV-B对植物DNA结构的影响
• 1.7 增强的UV-B辐射对植物群体及生态系统的影响
• 2. 激光的生物学效应
• 2.1 激光的类型
• 2.2 激光在生物学研究中的应用
• 2.3 激光的生物学效应机制
• 3. 拉曼光谱在生物学研究中的应用
• 3.1 拉曼光谱在光合作用研究中的应用
• 3.2 拉曼光谱在双肽、多肽和蛋白质研究中的应用
• 3.3 拉曼光谱在生物分子 DNA研究中的应用
• 4. 本研究的内容、目的和意义
• 第二章 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 实验筛选的激光类型
• 1.2.2 UV-B处理
• 1.2.3 激光处理
• 1.2.4 种子萌发
• 1.2.5 光合作用指标的测定
• 1.2.6 形态指标的测定
• 1.2.7 叶绿素含量的测定
• 1.2.8 可溶性蛋白的提取及测定
• 1.2.9 可溶性糖的提取及测定
• 1.2.10 丙二醛（MDA）含量的测定
• 1.2.11 还原型谷胱甘肽（GSH）含量的测定
• 1.2.12 抗坏血酸（AsA）含量的测定
• 1.2.13 紫外吸收物含量测定
• 1.2.14 过氧化物酶（POD）活性的测定
• 1.2.15 过氧化氢酶（CAT）活性的测定
• 1.2.16 超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定
• 1.2.17 脯氨酸提取及测定
• 1.2.18 总生物量的测定
• 1.2.19 DNA提取及测定
• 1.2.20 DNA结构变化的拉曼光谱分析
• 1.2.21 统计分析
• 第三章 结果与分析
• 第一部分 激光器的筛选实验
• 1.1 不同类型的激光对增强UV-B辐射损伤绿豆幼苗的防护效应
• 1.1.1 不同类型和不同时间的激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆幼苗的超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响
• 1.1.2 不同类型和不同时间的激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆幼苗的谷胱甘肽（GSH）含量的影响
• 1.2 不同类型的激光对增强UV-B辐射损伤绿豆幼苗的修复效应
• 1.2.1 不同类型和不同时间的激光对增强UV-B辐射损伤绿豆幼苗的超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响
• 1.2.2 不同类型和不同时间的激光对增强UV-B辐射损伤绿豆幼苗的谷胱甘肽含量的影响
• 2激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆幼苗的防护效应'>第二部分 CO₂激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆幼苗的防护效应
• 2激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆幼苗生长的影响'>2.1 CO₂激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆幼苗生长的影响
• 2激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆叶绿素含量的影响'>2.2 CO₂激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆叶绿素含量的影响
• 2激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆光合作用的影响'>2.3 CO₂激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆光合作用的影响
• 2激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆生化代谢的影响'>2.4 CO₂激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆生化代谢的影响
• 2激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆丙二醛（MDA）含量的影响'>2.4.1 CO₂激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆丙二醛（MDA）含量的影响
• 2激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆谷胱甘肽（GSH）含量的影响'>2.4.2 CO₂激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆谷胱甘肽（GSH）含量的影响
• 2激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆抗坏血酸（AsA）含量的影响'>2.4.3 CO₂激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆抗坏血酸（AsA）含量的影响
• 2激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸和紫外吸收物含量的影响'>2.4.4 CO₂激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸和紫外吸收物含量的影响
• 2激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆抗氧化酶活性的影响'>2.4.5 CO₂激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆抗氧化酶活性的影响
• 2激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆总生物量的影响'>2.4.6 CO₂激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆总生物量的影响
• 2激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆幼苗的修复效应'>第三部分 CO₂激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆幼苗的修复效应
• 2激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆光合作用的影响'>3.1 CO₂激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆光合作用的影响
• 2激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆光合速率的影响'>3.1.1 CO₂激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆光合速率的影响
• 2激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆气孔导度的影响'>3.1.2 CO₂激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆气孔导度的影响
• 2激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆叶绿素含量的影响'>3.2 CO₂激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆叶绿素含量的影响
• 2激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆生化代谢的影响'>3.3 CO₂激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆生化代谢的影响
• 2激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆丙二醛（MDA）、可溶性蛋白、脯氨酸和紫外吸收物含量的影响'>3.3.1 CO₂激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆丙二醛（MDA）、可溶性蛋白、脯氨酸和紫外吸收物含量的影响
• 2激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆谷胱甘肽（GSH）含量的影响'>3.3.2 CO₂激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆谷胱甘肽（GSH）含量的影响
• 2激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆抗坏血酸（AsA）含量的影响'>3.3.3 CO₂激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆抗坏血酸（AsA）含量的影响
• 2激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆抗氧化酶活性的影响'>3.3.4 CO₂激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆抗氧化酶活性的影响
• 2激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆总生物量的影响'>3.4 CO₂激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆总生物量的影响
• 3.5 激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆DNA的影响及其机理
• 2激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆DNA的影响'>3.5.1 CO₂激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆DNA的影响
• 3.5.2 He-Ne激光及红光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆DNA的影响
• 第四章 讨论
• 2激光辐照对UV-B辐射损伤绿豆生理代谢的影响机制'>1.1 CO₂激光辐照对UV-B辐射损伤绿豆生理代谢的影响机制
• 2激光辐照对绿豆光合作用的影响'>1.1.1 增强的UV-B辐射和CO₂激光辐照对绿豆光合作用的影响
• 2激光辐照对绿豆气孔导度和水分利用效率的影响'>1.1.2 增强的UV-B辐射和CO₂激光辐照对绿豆气孔导度和水分利用效率的影响
• 2激光辐照对绿豆生长发育的影响'>1.2 增强的UV-B辐射和CO₂激光辐照对绿豆生长发育的影响
• 2激光辐照对绿豆生化代谢的影响'>1.3 增强的UV-B辐射和CO₂激光辐照对绿豆生化代谢的影响
• 2激光辐照对绿豆可溶性蛋白的影响'>1.3.1 增强的UV-B辐射和CO₂激光辐照对绿豆可溶性蛋白的影响
• 2激光辐照对绿豆非酶类抗氧化物质的影响'>1.3.2 增强的UV-B辐射和CO₂激光辐照对绿豆非酶类抗氧化物质的影响
• 2激光辐照对绿豆抗氧化酶系统的影响'>1.3.3 增强的UV-B辐射和CO₂激光辐照对绿豆抗氧化酶系统的影响
• 2激光辐照对绿豆DNA的影响'>1.4 增强的UV-B辐射和CO₂激光辐照对绿豆DNA的影响
• 1.5 激光的生物学效应及其作用机理
• 1.5.1 激光辐照的作用机理
• 1.5.2 激光辐照影响植物生长发育的机理
• 1.6 植物对增强的UV-B辐射响应的研究趋势
• 第五章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢