蓝光光生物安全危害研究的现状分析

LED技术的发展和普及极大地满足了人们对视觉效果的追求,但是伴随而来的大量光辐射也引发了人们对于光生物安全问题的担忧。目前已知的白光LED制作方式,绝大多数都是使用蓝色LED芯片来激发黄色荧光粉,最终混合制成白光,导致其中含有大量的蓝光成分。蓝光辐射危害是目前人类受到的最主要的光辐射危害之一。本文通过对蓝光危害的产生原理、危害评价机制以及对人类的影响进行综述,旨在揭示蓝光危害的严重性,为防范蓝光危害提供理论依据和实践指导。     

植物蓝光受体研究进展

植物蓝光调节的反应主要有向光性、抑制幼茎伸长、叶绿体迁移、刺激气孔张开和调节基因表达等。蓝光反应的有效波长是蓝光和近紫外光(320—400am),故蓝光受体也叫蓝光／近紫外光受体。植物蓝光受体研究近年来取得较大进展。以拟南芥为例,已得到确认的受体至少有隐花色素(CRY1、2)和向光蛋白(phototropin)两大类。转基因拟南芥对蓝光、紫外光和绿光敏感,并发现CRY1是一个可溶性蛋白。CRY2编码一个核蛋白,蓝光在转录水平对该蛋白进行调节,它的作用是增加拟南芥对蓝光的敏感性。CRY1和CRY2共同介导了拟南芥植物的向光性。隐花色素的蛋白与辅基之间以非共价键连接,可以吸收蓝光和近紫外光。CRY1和CRY2蛋白之间,尤其是N端相似性很高。向光蛋白目前只发现PHOT1和PHO12两种,向光蛋白作为丝／苏氨酸激酶蓝光受体含有两个光氧化结构域(LOV)并参与了植物向光性叶绿体运动、气孔开放等。     

蛹虫草蓝光诱导两步法发酵产类胡萝卜素

采用黑暗摇瓶发酵和蓝光照射静置培养的两步培养法,进行蛹虫草(Cordyceps militaris L.)液体发酵产类胡萝卜素的蓝光诱导。结果表明蛹虫草在2d的黑暗培养和5d的蓝光照射静置培养后,其类胡萝卜素的含量可达到最高值558.4μg/gFW。而以黑暗摇瓶培养2d后,进行不同时间的蓝光照射静置培养。结果表明,蓝光照射最初2d,蛹虫草类胡萝卜素含量变化不明显,随后快速增加,并在第5天达到最大值558.4μg/gFW,随后类胡萝卜素的含量并无明显变化。通过研究解决了蛹虫草液体发酵产类胡萝卜素的培养过程中蓝光的给光问题。     

Phototropins and Their LOV Domains：Versatile Plant Blue-Light Receptors

The phototropins phot1 and phot2 are plant blue-light receptors that mediate phototropism, chloroplast movements, stomatal opening, leaf expansion, the rapid Inhibition of hypocotyl growth in etiolated seedlings, and possibly solar tracking by leaves in those species in which It occurs. The phototroplns are plasma membrane-associated hydrophilic proteins with two chromophore domains （designated LOV1 and LOV2 for their resemblance to domains In other signaling proteins that detect light, oxygen, or voltage） in their Nterminal half and a classic serine/threonlne kinase domain in their C-terminal half. Both chromophore domains bind flavin mononucleotide （FMN） and both undergo light-activated formation of a covalent bond between a nearby cystelne and the C（4a） carbon of the FMN to form the signaling state. LOV2-cystelnyl adduct formation leads to the release downstream of a tightly bound amphlpathlc α-helix, a step required for activation of the klnase function. This cysteinyl adduct then slowly decays over a matter of seconds or minutes to return the photoreceptor chromophore modules to their ground state. Functional LOV2 is required for light-activated phosphorylation and for various blue-light responses mediated by the phototroplns. The function of LOV1 is still unknown, although It may serve to modulate the signal generated by LOV2. The LOV domain Is an ancient chromophore module found In a wide range of otherwise unrelated proteins In fungi and prokaryotes, the latter Including cyanobacterla, eubacterla, and archaea. Further general reviews on the phototropins are those by Celaya and Liscum （2005） and Christie and Briggs （2005）.     

花生疮痂病菌蓝光受体EaWC 1基因克隆及生物信息学分析

光是真菌感知和适应环境的重要信息载体,调控多种生理生化过程。痂囊腔菌素(Elsinochromes,ESC)是花生疮痂病菌重要的毒力因子,蓝光对其具有正调控作用,为了进一步揭示光调控ESC机制,开展了花生疮痂病菌蓝光受体基因EaWC 1克隆、生物信息学分析和表达模式研究。结果表明,蓝光受体基因EaWC 1全长为3 261bp,具有一个完整的开放阅读框,编码长度为1 086个氨基酸的蛋白质,相对分子质量11.95 kD,理论等电点为8.81,具有核定位信号,为稳定亲水性蛋白。qPCR定量分析表明,EaWC 1基因表达受到蓝光诱导,其表达模式与ESC毒素含量呈显著正相关。研究结果对于阐明花生疮痂病菌蓝光受体生物功能,揭示ESC毒素生物合成光调控机制和调控网络奠定了理论基础。     

植物细胞中蓝光诱导ROS生成的识别和亚细胞定位检测

以2’,7’-二氯二氢荧光素二乙酯(dichlorofluorescein diacetate,H2DCF-DA)为荧光探针孵育拟南芥叶表皮条,利用荧光光谱和激光共聚焦扫描显微技术,对高辐照蓝光诱导下叶肉细胞活性氧(reactive oxygen spe-cies,ROS)的生成,进行了分子识别和亚细胞定位检测。结果表明:植物细胞在蓝光诱导下,可以产生大量的ROS。过氧化氢酶清除实验表明:高辐照蓝光诱导产生的ROS,主要成分是H2O2,并且主要定位在叶绿体和细胞膜上。     

蓝光诱导的苋红素合成—隐花色素的作用

蓝光对尾穗苋黄化苗苋红素的合成有明显的诱导效应.不同苗龄的幼苗对蓝光的敏感性不同:萌发22小时起开始合成苋红素,42小时达到高峰,92小时后趋向消失.苋红素合成带后期为3—4小时,蓝光诱导18小时后色素积累进入饱和期.吸收蓝光的隐花色素和吸收红光的光敏色素有协同调节作用.红光预处理能增强其后的光诱导效应,蓝光预处理抑制种子的萌发.隐花色素可能是黄素类物质.     

拟南芥转录因子HB22与CRY1相互作用研究

通过酵母双杂交的方法,从拟南芥转录因子库中筛选出了6个与CRY1相互作用的转录因子.为了测定其中的HB22与CRY1相互作用的强度,采用了ONPG与CPRG两种方法对其β-半乳糖苷酶活性进行了分析.结果显示在蓝光光强为50μmol/m2s,孵育时间为4 h的情况下,蓝光与暗处理情况下的β-半乳糖苷酶活性比值分别为1.668和2.18.进一步设置蓝光处理时间及光强梯度实验数据显示,在蓝光光强为50μmol/m2s孵育时间为3 h时,二者相互作用强度达到最高.说明HB22与CRY1的相互作用具有蓝光响应.对蓝光处理不同时间的野生型col-4与cry1缺失突变体的材料进行HB22基因的定量PCR分析,发现拟南芥cry1缺失突变体中该基因的表达量比野生型中高,在蓝光处理2 h时,缺失突变体中表达量为野生型中的6倍左右.说明CRY1可能介导蓝光抑制HB22基因表达.     

蓝光对真菌的调控作用及研究进展

蓝光是环境中的重要信号因子,可影响微生物特别是真菌的生理周期、形态变化、基因表达,进而影响微生物的代谢活动。在国外,蓝光对微生物的影响研究是一个热点问题,并进行了较深入的研究,已在真菌中发现了一些蓝光受体因子。主要综述了蓝光对真菌影响的一些研究进展。     

蓝光延缓绿豆离体叶片衰老的研究

当绿豆幼苗在自然条件下生长到12d龄时,剪下第一对叶片,漂浮在水面,以蓝光荧光灯照射叶片,用白光和黑暗为对照。蓝光处理可延缓叶片叶绿素和蛋白质含量的降低,促进气孔的开放．维持SOD活性在较高的水平．从而延缓了质膜相对透性的增大。因此,我们认为,蓝光可以延缓绿豆幼苗离体叶片的衰老。