半导体激光防护小麦幼苗紫外线-B辐射损伤的作用

用半导体激光(3.97 mW/mm2)和相干光及非相干光转换器(专利:CN2555523Y)将半导体激光转换为同功率、同波长和同光斑大小的非相干红光辐照小麦种子.通过分析幼苗期叶片DNA及生理变化,考察低剂量激光防护紫外线-B(UV-B)辐射损伤小麦幼苗的光效应.半导体激光预处理使10.08 kJ/m2UV-B辐射损伤小麦幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性,紫外吸收物含量、可溶性蛋白质含量、叶绿素a和叶绿素b含量及根长显著增加,丙二醛(MDA)含量显著降低.而非相干红光则不能.用酶联免疫(ELISA)方法检测小麦叶片DNA受UV-B辐射损伤产生的环丁烷嘧啶二聚体(CPD)含量,发现半导体激光能显著降低UV-B辐射损伤小麦细胞DNA中环丁烷嘧啶二聚体的含量,而非相干红光却不能使其降低.说明半导体激光防护UV-B辐射损伤小麦幼苗中光效应不起作用.     

激光对油松在干旱胁迫下萌发及酶活性的影响

在干旱胁迫条件下,对激光辐照的油松种子进行了萌发试验,并对其幼苗进行了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)的活性和丙二醛(MDA)含量的测定。结果表明:激光辐照油松种子在干旱胁迫条件下的发芽率、根长、活力指数、生物量等显著提高,萌发期油松幼苗保护酶系统的超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性明显提高,膜脂的过氧化物丙二醛含量下降,减少了膜脂过氧化作用对膜的伤害。从而说明,激光辐照油松种子在干旱胁迫条件下萌发及幼苗生长的抗旱性效应明显增强。     

He-Ne激光和增强UV-B辐射对水稻幼苗光合作用的影响

为探讨He-Ne激光对紫外线-B(UV-B)辐射损伤修复途径,采用He-Ne激光辐照(5mW·mm-2)进行照射,对增强UV-B(13.08kJ·m-2·d-1)辐射下水稻幼苗的叶绿素含量、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(rubisco)亚基含量及反映植物光系统II(PSII)的荧光参数值进行测定。结果表明,经UV-B处理后,水稻叶片中的叶绿素含量、rubisco亚基含量及荧光参数值(除qN以外)低于对照组(CK),差异显著(P0.05),其中荧光参数Fv/Fm对环境胁迫反映最为敏感;而单独He-Ne激光(L)处理组均高于对照组(CK),差异不显著(P0.05);经He-Ne激光和UV-B复合组(BL)均高于UV-B处理组,低于对照组,差异显著(P0.05);说明UV-B辐射对水稻幼苗的光合系统有损伤作用,而一定剂量的He-Ne激光可以提高水稻的光合能力,表明He-Ne激光对增强UV-B辐射造成的损伤具有一定修复作用。     

激光预处理种子提高大豆幼苗抗冷害的机理探讨

从能量转移、膜系统和自由基3个方面探讨了激光预处理大豆种子提高其幼苗抗寒性的机理.研究结果表明,激光(He-Ne)预处理大豆种子不但明显地提高大豆种子三磷酸腺苷(ATP)的含量,而且提高其幼苗(子叶期到第一真叶期)的抗低温胁迫的能力.处理组幼苗在3℃～5℃低温胁迫下比对照组有较高的过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和淀粉酶(AML)的活性及可溶性蛋白质含量.同时预处理还降低了幼苗子叶中超氧阴离子(O2-)含量、丙二醛(MDA)的积累量及电解质外渗率.     

He-Ne激光对增强UV-B辐射小麦细胞损伤及修复效应

采用5 mW·mm-2的He-Ne激光,10.08 kJ·m-2·d-1的太阳紫外线B辐射(UV-B)及二者的组合对晋麦8号小麦幼苗进行处理,5 d后测定小麦幼苗叶片中超氧阴离子的产生速率、丙二醛(MDA)含量、小麦幼苗叶片浸出液的紫外吸收值和电导率、可溶性蛋白含量及叶绿素含量的变化,分析He-Ne激光对增强UV-B辐射引起小麦损伤的修复效应.结果显示,与UV-B辐射处理比较,He-Ne激光辐照可使小麦幼苗叶片中超氧阴离子的产生速率减小,丙二醛含量减少,叶片浸出液的紫外吸收值和电导率降低,可溶性蛋白质量分数增加到76.66%和叶绿素质量比升高至1.79 mg/g.表明超氧阴离子的产生速率、丙二醛、小麦幼苗叶片浸出液的紫外吸收值和电导率、可溶性蛋白、叶绿素变化同小麦幼苗损伤修复能力相关,从而证明一定剂量的He-Ne激光可以部分修复增强UV-B造成小麦幼苗的辐射损伤.     

He-Ne激光和UV-B辐射对小麦幼苗核酸酶的影响

分别采用5 mw·mm-2 He-Ne激光辐照、10.08 kJ·m-2·d-1增强紫外线-B(UV-B)辐射及二者组合对"晋麦8号"小麦幼苗进行处理,5 d后测定各处理幼苗叶片和根的RNA酶(RNase)和DNA酶(DNase)活性变化.结果表明,经UV-B辐射后,小麦幼苗叶片和根的核酸酶活性均有明显升高,电泳图谱中其酶谱带均没有增加,只是酶活性的升高;复合处理的小麦幼苗其酶活性较之单独UV-B辐射的有显著或极显著降低,电泳后的酶谱带也没有减少,只是活性下降.因此认为一定剂量的He-Ne激光辐照能抑制UV-B辐射后小麦幼苗核酸酶活性的升高.     

CO2激光对玉米种子萌发及幼苗生长发育的影响

采用功率密度18mW/mm2CO2激光辐照萌动玉米种子,研究了其对玉米种子萌发及幼苗生长发育的影响。试验结果表明,不同时间CO2激光辐照萌动的玉米种子对种子发芽率及其出土后幼苗生长发育状况及幼苗的生理生化代谢均有不同程度促进作用,其中30s处理对幼苗影响不明显,60s和90s处理对玉米幼苗都有显著的促进作用。     

Nd:YAG倍频激光对大豆幼苗异黄酮的影响

以大豆为实验材料,研究了波长为532 mm的Nd:YAG倍频激光不同功率密度和不同照射时间对大豆发芽率、幼苗平均株高、幼苗子叶及叶片异黄酮含量的影响.从光合效率和植物异黄酮合成代谢起始酶苯丙氨酸转氨酶(PAL)活性两方面探讨激光预处理大豆种子提高其幼苗异黄酮含量的机理.结果表明,大豆种子经激光预处理后,其幼苗可溶性糖、蔗糖、淀粉等光合同化产物及异黄酮合成代谢起始酶PAL活性均得到提高,其中以15 mW/mm2激光预处理大豆种子5 min的效果最佳.幼苗光合效率得到了提高,为异黄酮的大量积累提供了基础.     

He-Ne激光对增强紫外线-B辐射小麦叶片胞质ATP酶活性的影响

为探讨He-Ne激光对UV-B辐射损伤修复途径,采用He-Ne激光(5 mW·mm-2)辐照方法,对增强UV-B(10.08 kJ·m-2·d-1)辐射下的六日龄小麦叶片胞质中的Ca2+-ATP酶,Mg2+-ATP酶和Na+-/K+-ATP酶活力变化进行研究.结果表明,经UV-B处理(B)后,小麦叶片中的Ca2+-ATP酶和Mg2+-ATP酶活性低于对照组(CK)(P＜0.01),Na+/K+-ATP酶活性高于对照组(CK)(P＞0.05);单独激光(L)处理,小麦叶片中的Ca2+-ATP酶,Mg2+-ATP酶和Na+/K+-ATP酶活性高于对照组(P＜0.01);经He-Ne激光和UV-B复合处理(BL)后,小麦叶片中Ca2+-ATP酶和Mg2+-ATP酶活性高于UV-B处理组,低于对照组,而Na+/K+-ATP酶的活性高于对照组.说明He-Ne激光能够提高ATP酶活性.表明He-Ne激光对增强UV-B辐射造成小麦的损伤具有一定的修复作用.     

He-Ne激光和增强UV-B辐射对小麦幼苗同工酶基因表达的影响

采用He-Ne激光辐照(5 mW/mm2)和增强紫外线B(UV-B)辐射处理晋麦8号小麦,利用聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)技术分析UV-B和He-Ne激光辐照后小麦叶片的过氧化物(POD)同工酶、过氧化氢(CAT)同工酶、酯酶(EST)同工酶、三磷酸腺苷酶(ATPase)同工酶、苹果酸脱氢酶(MDH)同工酶各种酶谱的变化情况。PAGE结果显示,小麦叶片经UV-B辐照后诱导出2条新POD同工酶谱带,但明显降低了总的POD活性,对CAT,EST,ATPase和MDH同工酶酶谱数目影响不大,但酶带强度减弱,同工酶活性明显下降,说明UV-B辐射抑制了植物的基因表达;He-Ne激光处理可促进同工酶的基因表达,使酶带增强;UV-B辐射后再用He-Ne激光处理,激活了UV-B辐射钝化的基因,促进了同工酶的基因表达,使酶活性增强。研究发现,一定剂量的He-Ne激光辐照可以通过促进小麦叶片中同工酶的基因表达来增强植物的抗逆性。     

激光对蚕豆幼苗紫外线-B辐射损伤的防护作用

用不同剂量的He Ne激光和CO2 激光辐射蚕豆 (ViciafabaL .)种子胚 ,对其幼苗进行丙二醛 (MDA)和抗坏血酸 (AsA)含量测定。结果发现He Ne激光的效果优于CO2 激光 ;He Ne激光的最佳辐射剂量为 5 4 3mW·mm-2 ,最佳辐射时间为 5min。先用He Ne激光辐射蚕豆种子 ,待其长至幼苗时 ,在光背景 (PAR) 70 μmol·m-2 ·s-1条件下 ,用 3 0 3kJ·m-2 UV B照射 7h/d ,然后对其超氧化物歧化酶 (SOD) ,过氧化物酶 (POD) ,过氧化氢酶(CAT)酶活性以及同工酶谱进行测定。结果发现 ,He Ne激光辐射可提高SOD ,POD ,CAT酶活性 ;改变SOD ,CAT同工酶谱。从而说明 ,激光对UV B辐射损伤植物具有一定的防护作用。     

低剂记CO_2激光对茄子幼苗形态生理指标影响的研究

825mW/cm~2的CO_2激光照射茄子干种于10秒,13秒,15秒,可以增强幼苗素质,激光组的子叶、真叶的干重,叶面积,叶绿素含量及根系的相对还原力均高于对照。     

基于激光散射图像小麦叶片叶绿素检测研究

为了实现叶绿素含量的无损检测研究,采用激光后向散射图像技术来测量小麦叶片光学特性参量的方法,进行了理论分析和实验验证。利用670nm和970nm的半导体激光器和视频成像系统获得了小麦叶片的激光后向散射图像,通过漫反射理论分析了叶片组织表面的漫射光分布和在这两个波长下绿叶、黄叶、干叶的激光后向散射图像的变化特征,取得了其光学特性参量数据(约化散射系数和吸收系数),并与叶片的叶绿素相对含量值建立对应的函数关系。结果表明,小麦叶片的光学特性参量与叶绿素相对含量值呈现线性相关,其中利用约化散射系数建立的叶绿素相对含量值预测模型中,预测集样本的相关系数为0.9095,预测均方根误差为5.9;利用吸收系数建立的叶绿素相对含量值预测模型中,预测集样本的相关系数为0.8366,预测均方根误差为7.5,说明激光后向散射图像技术测定植物叶绿素含量是可行的。这一结果对激光散射图像实现农作物长势诊断是有帮助的。     

农田开放环境下CO2浓度的激光在线监测

含碳温室气体浓度增加而加剧的温室效应是气候变化的主要原因。在线监测陆地生态系统中的CO2气体浓度并分析CO2通量,对了解局地气候及改善环境意义重大。设计了基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的开放式CO2气体监测系统,于2010年4月在中国科学院封丘农业生态实验站进行了小麦田间CO2浓度的实时在线监测。连续监测结果表明：主要受植被光合作用的影响,田间CO2浓度具有明显的日变化规律,基本特点是白天浓度降低,夜间浓度升高。系统不需要气体采样、监测范围广、灵敏度高、响应时间快、调校简单,为农田环境的CO2浓度连续监测提供了有效的光学遥测方法。     

延迟位相在大功率CO_2多模激光束传输与聚焦中的重要性

采用激光光束的延迟位相分析法,研究了大功率CO_2激光束传输与聚焦时光束横截面的大小和光强分布的变换规律。采用大功率激光束光斑质量诊断仪测量了TLP6000型CO_2激光束在不同位置处横截面的大小和光强分布,理论分析与实际测量结果相吻合。根据延迟位相分析法,设计了在焦点附近获得最小的光强起伏变化的光学变换系统。