Effect of Microwave and He-Ne Laser on Enzyme Activity and Biophoton Emission of Isatis indigotica Fort

The seed embryos of Isatis indigotica Fort were exposed to He-Ne laser (5.23 mW/mm2, radiated for 5 min) and microwave (1.26 mW/mm2, radiated for 8 s) irradiation to determine the effects of microwave and He-Ne laser pretreatment on enzyme activities, and biophoton emission of cotyledon. Then: (i) changes in the activities of enzymes in I. indigotica cotyledon (such as amylase, transaminase, and proteinase) were measured to investigate the effects of He-Ne laser and microwave pretreatment; and (ii) biophoton emission was measured to determine the speed of cell division and metabolism. Results from these experiments indicated that: (i) the activities of amylase, transaminase, and proteinase of the cotyledon pretreated by HeNe laser and microwave were significantly increased; and (ii) the intensity of biophoton emission was enhanced significantly by He-Ne laser and microwave irradiation. These changes suggest that He-Ne laser and microwave pretreatment can improve the inner energy of seeds, lead to an enhancement of cotyledon enzymes, and speed up the metabolism of the cell, resulting in significantly increased biophoton emission.Moreover, the mechanism of action of the effects of laser and microwave radiation on the microcalorimetric parameters, enzyme activities, and biophoton emission of seeds is discussed on the basis of the results obtained.     

菘蓝CYP83B1基因的克隆与表达分析

对菘蓝（Isatis indigotica Fort.）CYP83B1基因进行了克隆与表达模式分析。结果显示,IiCYP83B1基因全长为1652 bp,包含2个外显子和1个内含子;cDNA全长为1500 bp,编码499个氨基酸。IiCYP83B1编码的蛋白没有跨膜结构域和信号肽,主要定位于内质网膜,属于亲水性蛋白,二级结构主要由无规则卷曲螺旋和α-螺旋组成,与萝卜（Raphanus sativus Linn.）、欧洲油菜（Brassica napus L.）、甘蓝（Brassica oleracea L.）和芜菁（Brassica rapa L.）等植物的CYP83B1蛋白具有较高的同源性。qRT-PCR分析结果表明,IiCYP83B1基因在菘蓝的根、茎、叶、花和果中均有表达,且以叶中的表达量最高;在幼苗期、生长期和花期稳定表达且均显著高于萌芽期;茉莉酸甲酯（methyl jasmonate,MeJA）和葡萄糖（glucose,Glu）能够显著促进该基因的表达,而低温（4℃）和水杨酸（salicylic acid,SA）处理对其表达具有一定的抑制效应。本研究结果可为进一步探讨IiCYP83B1基因的功能提供参考。     

菘蓝两种外植体愈伤组织诱导研究

为寻找菘蓝愈伤组织诱导的最佳外植体,最佳培养基及愈伤组织继代增殖的最佳培养基,选用叶片和叶柄两种外植体,在添加不同种类植物激素处理组合的培养基上,对不同外植体进行愈伤组织的诱导和继代增殖研究.结果表明叶片比叶柄愈伤组织的诱导能力强,表现为出愈时间早,诱导率高,出愈多且质量好.叶片愈伤组织诱导培养基:MS 6-BA1.0mg/L 2,4-D0.3～0.5mg/L;继代增殖培养基:MS 6-BA0.5mg/L 2,4-D0.3mg/L.因此,采用菘蓝叶片为外植体,能高效的诱导出愈伤组织并能快速增殖.     

调亏灌溉对菘蓝水分利用及产量的影响

通过探究水分调亏对河西地区膜下滴灌菘蓝(Isatis indigotica)各项生理指标、产量和水分利用的影响, 为菘蓝高效节水种植提供理论指导。于2016年在河西走廊中部张掖市民乐县益民灌溉试验站进行菘蓝水分调亏研究, 在保持苗期和肉质根成熟期充分灌溉的情况下, 在菘蓝营养生长期和肉质根生长期分别进行轻度、中度和重度的水分亏缺处理, 并测定各项光合生理指标、产量和水分利用率。结果表明, 营养生长期和肉质根生长期的中度与重度水分亏缺显著降低了菘蓝叶片净光合速率、叶面积指数、株高及主根长, 并且随水分亏缺程度加重降幅增大; 而轻度水分亏缺与对照组的差异不显著。营养生长期和肉质根生长期轻度水分亏缺处理的菘蓝产量与水分利用效率最高, 分别达到8 239.56 kg·hm^-2和24.11 kg·hm^-2·mm^-1; 其它水分亏缺处理组产量和水分利用效率均有所降低, 与对照组之间差异显著(P<0.05), 重度水分亏缺处理各项指标均最低。因此, 最优的菘蓝水分调控处理为营养生长期和肉质根生长期的轻度水分调亏, 能够降低菘蓝耗水量, 提高水分利用效率且其产量不会降低。     

草莓愈伤组织的超弱发光及活性氧代谢变化的研究

草莓外植体在不同激素组合的培养基上诱导产生3类愈伤组织。Ⅰ型愈伤组织的生长速率约是Ⅱ型和Ⅲ型的2倍,UBE强度是Ⅱ型和Ⅲ型的1．5倍和1．8倍,但Ⅱ型和Ⅲ型愈伤组织的活性氧代谢水平较强,Ⅲ型中H2O2和O2^--的水平分别是Ⅰ型的9倍和4倍。Ⅲ型愈伤组织的分化培养过程中,UBE强度不断增加,HQ的含量呈现出由弱到强再到弱的变化曲线,O2^--则表现出一直下降的趋势;而可溶性蛋白质含量、SOD及POD也呈现出一定的变化趋势。结果表明：愈伤组织中UBE与活性氧代谢之间无明确相关性,而都与愈伤组织形态建成过程密切相关。     

菘蓝IiLEA基因的克隆及胁迫表达分析

胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA蛋白),是指胚胎发育后期种子中大量积累的一系列蛋白质,大量研究表明这些蛋白质的积累与渗透胁迫耐受性密切相关.该实验以250 mmol/L NaCl溶液处理9 h的菘蓝幼苗为材料,经RT-PCR方法扩增得到LEA基因,命名为IiLEA.经测序确认该基因含有648 bp的开放阅读框,编码由215个氨基酸组成的亲水性蛋白质.对培养30 d的菘蓝无菌幼苗进行自然干旱处理和盐胁迫处理,Northern杂交结果显示,正常生长条件下,IiLEA基因在菘蓝幼苗体内不表达,随着胁迫时间的延长其表达量逐渐增加,到9 h时表达量达到峰值,干旱处理和盐处理有相似结果,表明该基因可能受逆境胁迫诱导表达.     

水稻籽粒灌浆过程中超弱发光特性的研究

本实验对水稻籽粒灌浆过程中不同时期籽粒进行了超弱发光测定。实验结果表明：在整个灌浆过程中单粒发光量呈单峰曲线,在籽粒全部充实并且颜色由青转黄时,发光量最大;发光强度呈递减趋势;运用该技术有可能进行水稻不同品种间的比较和品种灌浆力强弱的筛选。     

低剂量微波辐射对增强UV-B辐射损伤菘蓝幼苗抗氧化酶活性的影响

为了探讨低剂量微波对增强UV-B辐射损伤菘蓝(Isatis indigotica Fort.)的修复作用,将经过10.08 kJ·m-2·d-1辐射损伤(PAR=220 μmol·m-2·s-1)的菘蓝幼苗分别经0、3、6、9和12 s等不同时间的微波辐照(126 mW·cm-2,2 450 MHz),然后测定其幼苗MDA含量、紫外吸收物质含量、抗坏血酸含量以及3种抗氧化酶SOD、CAT和POD活性.结果表明,增强UV-B辐射损伤菘蓝在微波的作用下其菘蓝幼苗中SOD、CAT和POD活性及紫外吸收物质含量、抗坏血酸含量提高,MDA含量得到显著的降低,说明微波对增强UV-B辐射伤害菘蓝幼苗具有修复作用.但是,随着微波剂量的增加,这种修复效应减弱,甚至消失.上述参数的变化说明适量时间的微波处理可以提高菘蓝对增强UV-B辐射的抵抗能力,并在此基础上初步探讨了微波的修复机理.     

微波辐射菘蓝种子的生物学效应研究

以菘蓝(Isatis indigotica Fort)为实验材料,研究了微波辐照中药菘蓝种子对幼苗光合色素含量、净光合速率、气孔导度与水分利用率、可溶性糖含量及幼苗生长发育的影响。研究结果表明：与对照相比,4种处理均能不同程度提高菘蓝幼苗光合色素含量、净光合速率水平、气孔导度与水分利用率,可溶性糖含量以及促进幼苗生长发育,比较而言8s微波预处理效果最好。并在此基础上讨论了微波的作用机理及影响幼苗光合作用的机理。     

黄瓜幼苗非结构性碳水化合物代谢对干旱胁迫与CO2倍增的响应

以‘津优1号’黄瓜水培幼苗为试材,采用裂区设计,主区设大气CO₂浓度(约380 μmol·mol^-1)和倍增CO₂浓度(760±20 μmol·mol^-1)2个CO₂浓度处理,裂区设无干旱胁迫、中度干旱胁迫和重度干旱胁迫3个水分处理(以PEG 6000模拟根际干旱胁迫),研究了黄瓜幼苗非结构性碳水化合物代谢对干旱胁迫和CO₂倍增的响应.结果表明: CO₂倍增促进了黄瓜叶片中非结构性碳水化合物(葡萄糖、果糖、蔗糖、水苏糖)的积累,降低了渗透势,提高了黄瓜的耐旱性.在干旱胁迫处理过程中,叶片中蔗糖合成酶、可溶性酸性转化酶和碱性转化酶活性先上升后下降;根中可溶性酸性转化酶和碱性转化酶活性则逐渐上升,蔗糖磷酸合成酶活性先上升后下降.CO₂倍增提高了蔗糖合成酶的活性而降低了蔗糖磷酸合成酶的活性,这两种酶和转化酶相互配合,促进了蔗糖的分解和抑制蔗糖合成,导致己糖积累,从而降低了细胞的渗透势,增强吸水能力.因此,CO₂倍增能缓解干旱胁迫造成的不利影响,提高黄瓜的耐旱性,并且这种缓解效应在干旱胁迫严重时表现更为明显.
     

NaCl胁迫过程中喷施ALA对菘蓝幼苗生长及主要活性成分含量的影响

以来源于安徽亳州和山西运城的菘蓝（Isatis indigotica Fort.）幼苗为实验材料,对100 mmol·L-1NaCl胁迫条件下喷施50.0、25.0、16.7、12.5和0.0 mg·L-15-氨基乙酰丙酸（ALA）后幼苗部分生长指标、叶片中靛蓝和靛玉红含量以及根中表告依春含量的变化进行了研究。结果表明：在100 mmol·L-1NaCl单一胁迫条件下,来源于安徽亳州的幼苗单株叶鲜质量和叶片中靛蓝和靛玉红含量均低于对照,单株根鲜质量、根冠比以及根中表告依春含量均高于对照;来源于山西运城的幼苗单株叶和根鲜质量、叶片中靛玉红含量和根中表告依春含量均低于对照,根冠比和叶片中靛蓝含量均高于对照。在NaCl胁迫过程中喷施ALA对菘蓝幼苗生长和有效成分的积累均有不同效应。其中,喷施25.0 mg·L-1ALA后安徽亳州产幼苗单株叶和根鲜质量均最高且显著高于NaCl单一胁迫处理组;喷施16.7 mg·L-1ALA后山西运城产幼苗单株叶和根鲜质量均较高但与NaCl单一胁迫处理组无显著差异。喷施50.0 mg·L-1ALA后安徽亳州产幼苗叶片中靛蓝含量最高（0.376 mg·g-1）,喷施25.0 mg·L-1ALA后其叶片中靛玉红含量最高（9.977 mg·g-1）,喷施16.7 mg·L-1ALA后其根中表告依春含量最高（0.229 mg·g-1）,且均显著高于NaCl单一胁迫处理组;喷施16.7 mg·L-1ALA后山西运城产幼苗叶片中靛蓝含量最高（0.282 mg·g-1）,喷施12.5 mg·L-1ALA后其叶片中靛玉红含量和根中表告依春含量均最高（分别为4.526和0.301 mg·g-1）,且均显著高于NaCl单一胁迫处理组。研究结果表明：喷施适宜浓度ALA能够有效减轻NaCl胁迫对菘蓝幼苗生长的影响、提高其体内药用活性成分的含量;总体上看,产自安徽亳州的菘蓝幼苗的耐盐性较强,且不同种源适宜的ALA浓度也有一定差异。     

根部淹水对菘蓝活性成分的影响

对菘蓝幼苗根系进行不同深度的淹水处理,采用HPLC法测定不同处理下菘蓝叶中靛蓝、靛玉红的含量。结果表明,淹水处理初期样品与对照相比,靛蓝的含量呈上升趋势,淹水后期急剧下降;靛玉红含量在淹水第1d急剧上升,之后随淹水时间延长不断降低。淹水深度越深对靛蓝、靛玉红含量影响越大。适当的淹水处理能诱导菘蓝叶中次生代谢产物靛蓝、靛玉红的合成与积累。该结果可为栽培菘蓝的质量控制和有效利用提供理论依据。     

不同氮素形态和配比对菘蓝根的生长及含氮成分含量和总量的影响

以来源于安徽亳州、甘肃张掖、安徽阜阳、山西运城和陕西商洛的5个种源菘蓝( Isatis indigotica Fort.)为实验材料,采用田间试验法对不施氮素(对照),仅施用NO3--N(T1)或NH4+-N(T2),混合施用氮素也n(NH4+-N)：n(NO3--N)=75：25(T3)、n(NH4+-N)：n(NO3--N)=50：50(T4)和n(NH4+-N)：n(NO3--N)=25：75(T5)页以及仅施用CO(NH2)2(T6)条件下各种源菘蓝的单株根鲜质量和干质量,根折干率,根中游离总氨基酸、可溶性蛋白质和总氮含量,以及单株根中游离总氨基酸、可溶性蛋白质和总氮总量的差异进行了比较分析。结果表明：在同一施氮条件下不同种源间菘蓝根的各项指标均有一定差异;而与各自的对照相比,不同施氮条件下同一种源菘蓝根的各项指标也有一定差异。总体来看,安徽亳州和山西运城种源菘蓝根的生长指标均在T6组中较高,甘肃张掖种源根的生长指标则在T2组中相对较高,安徽阜阳种源根的生长指标在T5组中最高,陕西商洛种源根的生长指标在T4组中较高。各施氮条件下安徽亳州种源菘蓝的单株根中游离总氨基酸、可溶性蛋白质和总氮总量均低于其对照,并在T6组中相对较高;甘肃张掖和陕西商洛种源根的上述3项指标分别在T2和T3组中最高,而安徽阜阳和山西运城种源根的上述3项指标则分别在T5和T1组中较高。研究结果显示：不同氮素形态和配比对菘蓝根生长和根中含氮成分积累的影响效应存在种源间的差异,并且对同一种源根生长和根中含氮成分积累有益的氮素形态和配比也不同。因此,为了获得高产优质的板蓝根药材,建议在菘蓝的栽培过程中针对不同种源采取适宜的施氮措施,并兼顾生长量和有效成分含量。     

光质对绿豆幼苗叶片超微弱发光及叶绿素含量的影响

以绿豆幼苗为试材,测定其叶片超弱发光(UBE)及叶绿素含量在不同光质条件下的变化,并探讨两者之间的关系.结果表明,生长在不同光质下绿豆幼苗叶片的UBE及延迟发光衰减参数1/P都随着其生长不断增强,且生长在白光下绿豆幼苗的UBE是生长在其他光质(红、黄、蓝、绿)下幼苗的2倍以上,而红光、黄光和绿光处理之间无显著差异;生长在白光下的绿豆幼苗叶片叶绿素含量显著高于红、黄、蓝、绿光处理幼苗,而红光和黄光处理又显著高于蓝光和绿光处理.研究发现,光质对绿豆幼苗叶片超弱发光和叶绿素含量影响相似,绿豆幼苗叶片超弱发光可能与叶绿体的发育和光合作用有关.     

板蓝根种子的吸水特性及发芽条件研究

采用室内测定方法,对板蓝根种子的吸水特性及不同处理下种子的发芽率、发芽势和相对活力指数等进行比较研究。结果表明,板蓝根种子具有快速吸水的生物学特性,分为快速吸水期、缓慢吸水期和缓慢吐水期三个阶段,入水后2 h的吸水量达最大吸水量的73.29%,为快速吸水阶段;温度对板蓝根种子的萌发影响较大,最适发芽温度为30℃。光照、发芽床和种子预处理对板蓝根种子的萌发无明显影响。这说明板蓝根种子的萌发主要取决于水分和温度。     

农用低功率He—Ne激光的诱变效应和育种

什么是低功率Ｈｅ－Ｎｅ激光;低功率Ｈｅ－Ｎｅ激光的诱变效应及其在育种上的应用;低功率Ｈｅ－Ｎｅ激光的诱变机制。