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随着激光技术的不断发展,激光在生物学中的应用已经日渐成熟。但是,由于生物系统的复杂性,激光的一些生物效应(如弱激光的生物刺激作用等)机理至今还不是很清楚。本研究(1)采用低剂量半导体激光(波长650nm,光斑直径2.2mm,3.97mW.mm-2)辐照并用相干光和非相干光转换器(专利:CN2555523Y)将激光转换为同功率、同光斑的非相干红光辐照萌发大豆,通过分析幼苗期生理、DNA上及生物量变化,考察低剂量激光防护UV-B辐射损伤大豆幼苗光效应的作用;(2)采用低剂量He-Ne激光(功率密度为3.50mW·mm-2,分别处理1min、3min、5min、7min)预处理萌发大豆,在第六片叶子完全展开时(2/3植株结蕾)增加UV-B辐射处理,研究其成熟后形态和生物量变化。结果发现:
1.半导体激光预处理使10.08kJ.m-2UV-B辐射降低的叶绿素和类胡萝卜素含量保持在对照水平,而非相干红光则没有这种效应;同时可溶性蛋白含量的变化也说明光效应没起作用,但是红光处理虽然没有降低MDA含量,却提高了SOD活性。
2.用ELISA检测DNA受UV-B损伤产生的CPDs含量,与对照相比,3.97mW.mm-2的激光能够降低由10.08kJ.m-2增强UV-B辐射引起的大豆细胞DNA中CPDs的含量,非相干红光却不能使其降低。且DNA的增色效应结果也表现出相同的效应,证明激光对UV-B辐射引起的DNA伤害有防护作用,光效应防护作用要差。
3.各种处理对大豆幼苗的株高、第一对真叶面积和叶、茎和根的鲜重、干重等都没有显著差异,是幼苗期没有表现出差异还是各处理本身没有引起差异仍需进一步研究。
4.UV-B辐射单独处理降低了叶绿素含量,经过He-Ne激光预辐射的再受UV-B辐射均能使叶绿素含量升高,对类胡萝卜素含量却没有影响。经过激光处理的植株核酸含量比UV-B处理的高。
5.UV-B辐射对形态和生物量都没有影响,与是否经过激光辐射没有关系;只有3min处理组使株高增加,并提高了果实所占的比率;5min处理组则降低了结荚数。说明激光辐照萌发大豆在其后期成长过程中仍然起作用。
半导体激光辐照大豆幼苗3min温度只上升0.1℃,初步排除热效应影响,压力和电磁效应也很小,认为低剂量激光对植物的作用是协同作用。同时,激光对植物的作用有长期效应。