CO-,2-激光對(duì)增強(qiáng)UV-B損傷綠豆幼苗的防護(hù)、修復(fù)效應(yīng)及機(jī)理研究.pdf

1、CO2激光對(duì)增強(qiáng)UV-B損傷綠豆幼苗的防護(hù)、修復(fù)效應(yīng)及機(jī)理研究(作者：李方民導(dǎo)師：王勛陵教授岳明教授)中文摘要本研究以綠豆(PhaseolusraditusL.)為實(shí)驗(yàn)材料，運(yùn)用生理學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、拉曼光譜學(xué)分析等方法研究了CO2激光輻照(20mW·mm-2)綠豆種子的生物學(xué)效應(yīng)及CO2激光輻照對(duì)增強(qiáng)UV-B(3.10kJ·m-2)輻射損傷綠豆幼苗的防護(hù)、修復(fù)效應(yīng)及激光的生物學(xué)作用機(jī)制。結(jié)果表明： 1.CO2激光預(yù)處理

2、綠豆種子促進(jìn)了幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育。其作用效果集中表現(xiàn)為：激光預(yù)處理提高了綠豆幼苗的光合色素含量、水分利用率、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蛋白質(zhì)含量以及植株的總生物量。 2.CO2激光預(yù)處理提高了綠豆還原型谷胱甘肽含量、抗壞血酸含量、紫外吸收物含量、脯氨酸含量等非酶類(lèi)抗氧化物質(zhì)的量。同時(shí)，CO2激光預(yù)處理降低綠豆MDA濃度，增強(qiáng)抗氧化酶SOD、POD和CAT活性，對(duì)增強(qiáng)UV-B輻射損傷綠豆具有良好的防護(hù)效果。 3.增強(qiáng)UV-B輻射對(duì)

3、綠豆的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生一定的損傷作用。引起了綠豆幼苗的光合色素含量、水分利用率、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、可溶性蛋白質(zhì)含量等的下降，同時(shí)降低了綠豆的總生物量。 4.增強(qiáng)UV-B輻射導(dǎo)致綠豆MDA濃度、紫外吸收物含量、脯氨酸含量升高，并降低了綠豆還原型谷胱甘肽含量、抗壞血酸含量、抗氧化酶SOD、POD和CAT活性，使植物產(chǎn)生過(guò)量的自由基，引起脂質(zhì)過(guò)氧化傷害。 5.CO2激光預(yù)處理綠豆種子對(duì)增強(qiáng)UV-B輻射的損傷具有良好的防護(hù)作用。

4、CO2激光預(yù)處理的綠豆種子，在生長(zhǎng)期間再經(jīng)增強(qiáng)的UV-B輻射后能發(fā)現(xiàn)：UV-B輻射損傷綠豆幼苗的光合色素含量、水分利用率、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度以及總生物量的影響，都會(huì)在一定程度上減弱；同時(shí)，UV-B輻射后綠豆的可溶性蛋白質(zhì)含量、MDA濃度、還原型谷胱甘肽含量、抗壞血酸含量、抗氧化酶SOD、POD和CAT活性的下降，也會(huì)一定程度上得到抑制。說(shuō)明CO2激光對(duì)綠豆的促進(jìn)效應(yīng)能一定程度上提高綠豆的抗UV-B輻射脅迫能力，從而減弱增強(qiáng)UV-B輻射

5、對(duì)綠豆的損傷效應(yīng)。 6.CO2激光輻照對(duì)增強(qiáng)UV-B輻射引起綠豆生理和生化代謝的損傷效應(yīng)具有良好的修復(fù)作用。增強(qiáng)的UV-B輻射后的綠豆，再經(jīng)CO2激光輻照處理，結(jié)果表明：CO2激光對(duì)綠豆的促進(jìn)效應(yīng)會(huì)一定程度上恢復(fù)UV-B輻射對(duì)綠豆幼苗的光合色素含量、水分利用率、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度以及總生物量的抑制影響；而且，還可以一定程度上恢復(fù)UV-B輻射損傷綠豆的可溶性蛋白質(zhì)含量、MDA濃度、還原型谷胱甘肽含量、抗壞血酸含量、抗氧化酶SOD

6、、POD和CAT活性。說(shuō)明CO2激光對(duì)綠豆的促進(jìn)效應(yīng)能一定程度上激活和增強(qiáng)綠豆的抗UV-B輻射脅迫能力，從而減弱增強(qiáng)UV-B輻射對(duì)綠豆的損傷效應(yīng)。 7.在CO2激光預(yù)處理對(duì)增強(qiáng)UV-B輻射損傷綠豆的防護(hù)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)所得到最佳處理時(shí)間為5分鐘，而在CO2激光輻照對(duì)增強(qiáng)UV-B輻射損傷綠豆的修復(fù)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)所得到最佳處理時(shí)間為90秒。 8.拉曼光譜數(shù)據(jù)顯示，增強(qiáng)UV-B輻射引起綠豆DNA損傷后產(chǎn)生的主要光產(chǎn)物為環(huán)丁烷嘧啶二聚

7、體(CPDs)，表現(xiàn)在胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)的表征譜帶產(chǎn)生較大位移，且峰的強(qiáng)度下降，同時(shí)胸腺嘧啶的氫鍵配對(duì)能力顯著下降，C5C6雙鍵強(qiáng)的拉曼減色現(xiàn)象，以及C6H的拉曼增色現(xiàn)象。經(jīng)CO2激光輻照后，胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)的表征譜帶基本恢復(fù)原位，且峰的強(qiáng)度增加，而胸腺嘧啶的氫鍵配對(duì)能力，C5C6雙鍵強(qiáng)的拉曼減色現(xiàn)象，以及C6H的拉曼增色現(xiàn)象都在一定程度上得到恢復(fù)。這說(shuō)明增強(qiáng)UV-B輻射后形成的環(huán)丁烷嘧啶二聚體，再經(jīng)過(guò)CO2激光輻