激光对蚕豆幼苗UV-B辐射损伤防护效应及机理研究

论文摘要

本研究通过以蚕豆（Vicia faba L）作为实验材料,在温室培养条件下,采用激光辐射（6mW·mm-2,2分钟）的方法,对增强紫外（5.76kJ·m-2·d-1）辐照下,蚕豆幼苗在生长,发育,生理,生化等方面的损伤及修复效应,主要为了阐明激光对植物的生物学效应以及对增强紫外线辐射的防护、修复功能。得出以下结论：1.He-Ne激光辐射蚕豆种子可以改善蚕豆幼苗的生长发育。提高了蚕豆幼苗的蛋白质含量、光合色素含量、水分利用效率、净光合速率以及植株的总生物量。2.紫外-B辐射会使蚕豆的生长发育产生一定的损伤作用。实验表明蚕豆幼苗的光合色素、气孔导度、可溶性蛋白质、水分利用效率、净光合速率等的降低,最终导致蚕豆的总生物量降低。3.紫外-B辐射导致了蚕豆幼苗丙二醛（MDA）浓度、紫外吸收物含量、脯氨酸含量等升高；蚕豆幼苗还原型谷胱甘肽（GSH）含量、抗坏血酸（ASA）含量等降低及抗氧化酶SOD, POD和CAT活性的下降,使植物产生过量的自由基,引起脂质过氧化伤害的发生。4.UV-B辐射后,蚕豆表现出植株生长减缓,叶片卷曲,颜色加深等形态变化,通过激光再处理后,有不同程度的减轻,研究结果证实,激光辐照增强了植物萌发初期的淀粉酶活性,蛋白质,从而促进了蚕豆的萌发与生长。5.He-Ne激光预处理蚕豆种子对增强UV-B辐射损伤具有良好的防护效果,通过对蚕豆生理指标的测定：与对照相比,UV-B辐射显著的降低了超氧化物歧化酶（SOD）,过氧化氢酶（CAT）,过氧化物酶（POD）等抗氧化酶活性和抗氧化物质谷胱甘肽（GSH）,抗坏血酸（AsA）,紫外吸收物等等的浓度,增加了丙二醛（MDA）浓度,而激光辐照可使UV—B辐射后蚕豆幼苗MDA含量减少；AsA, GSH及紫外吸收物含量明显增加；SOD, CAT, POD等这些抗氧化酶活性增加,表明激光以酶促与非酶促使抗氧化系统发生变化,从而提高蚕豆幼苗在生理水平对辐射损伤的一种修复能力。6.激光辐照对增强UV-B辐射引起蚕豆生理和生化代谢的损伤效应具有良好的修复作用。UV-B辐射后的蚕豆,再经激光辐照处理,结果表明：激光对蚕豆的促进效应会在一定程度上恢复UV-B辐射对蚕豆幼苗的水分利用率、净光合速率、光合色素含量、气孔导度以及总生物量的抑制影响；而且,还可以一定程度上恢复UV-B辐射损伤蚕豆的可溶性蛋白质含量、丙二醛MDA浓度、还原型谷胱甘肽GSH含量、抗坏血酸AsA含量、抗氧化酶SOD, POD和CAT活性。同时表明激光辐射对蚕豆的生物学影响能一定程度上激活或增强蚕豆的抗紫外-B辐射胁迫能力,起到减弱UV-B辐射对蚕豆幼苗的损伤作用。

论文目录

• 缩写与简称
• 中文摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 前言
• 1.1 紫外线（UV-B）辐射产生的植物学效应
• 1.1.1 臭氧层变化导致地表紫外线辐射增强
• 1.1.2 增强的UV-B辐射对植物的全面影响
• 1.1.2.1 植物对UV-B辐射的敏感因素
• 1.1.2.2 增强的UV-B辐射对植物形态和个体发育的影响
• 1.1.2.3 增强的紫外-B辐射对植物生物量累积的影响
• 1.1.2.4 增强的UV-B辐射对农作物产量的影响
• 1.1.2.5 植物对UV-B辐射在种间、种内差异
• 1.1.3 紫外辐射对植物生理生化的影响
• 1.1.3.1 对光合作用和蒸腾作用的影响
• 1.1.3.2 对活性氧代谢程度的影响
• 1.1.3.3 对植物生理的影响
• 1.1.3.4 增强的紫外-B辐射对植物细胞膜系统的影响
• 1.1.4 对UV-B吸收物质的影响
• 1.1.5 对植物遗传物质的影响
• 1.2 激光对植物的生物学效应
• 1.2.1 激光生物学的研究进展
• 1.2.1.1 激光
• 1.2.1.2 激光的种类
• 1.2.1.3 部分激光器的作用机制
• 1.2.1.4 激光在其它领域中的应用
• 1.2.2 激光生物学作用
• 1.2.2.1 激光的生物学效应
• 1.2.2.2 激光的生物光学效应
• 1.2.2.3 激光的生物电磁效应
• 1.2.2.4 激光的生物热效应
• 1.2.2.5 激光的生物机械效应
• 1.2.3 激光生物技术
• 1.2.4 激光在农业科学上的应用
• 1.2.4.1 激光辐照种子提高种子萌发
• 1.2.4.2 激光辐射农作物的促产增收
• 1.2.4.3 激光诱变育种
• 1.2.5 激光对增强的UV-B辐射损伤的修复作用
• 1.3 本文研究的内容和意义
• 第二章 材料和方法
• 2.1 材料
• 2.2 实验设计
• 2.2.1 实验处理
• 2.2.2 种子萌发处理
• 2.2.3 UV-B辐射处理
• 2.2.4 He—Ne激光辐射处理
• 2.3 测定方法
• 2.3.1 UV-B辐射剂量及PAR的测定
• 2.3.2 激光输出功率（mw）与激光电流强度（mA）之间关系的测定
• 2.3.3 形态指标的测定
• 2.3.4 叶绿素含量的测定
• 2.3.5 可溶性糖的提取及测定
• 2.3.6 紫外吸收物含量
• 2.3.7 丙二醛（MDA）含量的测定
• 2.3.8 抗坏血酸（AsA）含量的测定
• 2.3.9 谷胱甘肽（GSH）含量的测定
• 2.3.10 超氧化物歧化酶（SOD）的测定
• 2.3.11 过氧化氢酶（CAT）的测定
• 2.3.12 抗坏血酸过氧化物酶（APX）的测定
• 2.3.13 可溶性蛋白质的测定
• 2.3.14 可溶性蛋白质标准曲线的绘制
• 2.3.15 苯丙氨酸裂解酶（PAL）活性的测定
• 2.3.16 脯氨酸提取及测定
• 2.3.17 总生物量的测定
• 2.4 统计分析处理
• 第三章 结果与分析
• 3.1 紫外辐射剂量的确定
• 3.2 He-Ne激光辐照剂量的选择
• 3.3 对UV-B辐射敏感性的比较选择实验材料
• 3.4 蚕豆不同生长阶段对UV-B敏感性的比较
• 3.5 不同处理组对蚕豆幼苗MDA含量的影响
• 3.6 不同处理组对蚕豆幼苗可溶性蛋白质含量的影响
• 3.7 不同处理组对蚕豆幼苗SOD酶的影响
• 3.8 不同处理组对蚕豆幼苗CAT酶的影响
• 3.9 不同处理组对蚕豆幼苗苯丙氨酸裂解酶的（PAL）影响
• 3.10 不同处理组对蚕豆幼苗AsA的影响
• 3.11 不同处理组对蚕豆幼苗谷胱甘肽（GSH）的影响
• 3.12 不同处理组对蚕豆幼苗紫外吸收物的影响
• 3.13 不同处理组对蚕豆幼苗叶绿素的影响
• 3.14 激光和增强的UV-B辐射对蚕豆幼苗脯氨酸的影响
• 3.15 激光和增强的UV-B辐射对蚕豆幼苗生长的影响
• 第四章 讨论
• 4.1 激光对紫外—B辐射损伤蚕豆幼苗生理代谢的影响
• 4.1.1 激光对增强紫外辐射伤害蚕豆幼苗色素的作用
• 4.1.2 激光对增强紫外-B辐射蚕豆幼苗光合作用的影响
• 4.2 激光对增强紫外-B辐射蚕豆幼苗生化作用的影响
• 4.3 激光对增强UV-B伤害蚕豆幼苗DNA的作用
• 4.4 激光对增强UV-B伤害蚕豆幼苗形态的影响和生物量作用
• 4.5 激光的生物学效应及作用机理
• 4.6 植物对增强的UV-B辐射响应的研究展望
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学期间研究成果
• 致谢