基于生物延迟发光评价玉米萌发期抗旱性的方法

玉米种子萌发期抗旱性评价是节水农业研究中的难点和热点问题之一,生物延迟发光分析技术的应用有可能解决这一问题。采用生物延迟发光评价方法研究了玉米种子萌发期的抗旱性能力,探讨了在渗透势-0.1 MPa和-0.3 MPa的PEG-6000溶液中萌发的玉米品种万瑞168号和堰单8号延迟发光的变化规律。结果表明,万瑞168号和堰单8号玉米品种的延迟发光积分强度都随着萌发进程逐渐升高,-0.1MPa和-0.3 MPa的PEG-6000溶液形成的干旱胁迫对两个玉米品种延迟发光积分强度的升高有不同的抑制作用,胁迫强度越大,两个品种延迟发光积分强度的差异就越大。研究还发现,在干旱胁迫下萌发的万瑞168号和堰单8号玉米延迟发光相对变化率R DL与种子萌发抗旱指数和储藏物质转运率的变化是一致的,依据干旱胁迫下种子萌发过程中延迟发光积分强度相对变化率R DL的大小可以评价玉米种子萌发期抗旱性的强弱。     

水分胁迫下萌发玉米的自发发光在抗旱性评价中的应用

作物种子萌发过程中的自发发光是反映萌发种子细胞代谢和DNA合成的生命信息,其在种子萌发期抗旱性评价中具有重要意义.为了建立基于自发发光的玉米种子萌发期抗旱性评价方法,研究了-0.1MPa与-0.3MPa的PEG-6000溶液造成的水分胁迫下万瑞168号和堰单8号玉米种子萌发过程中自发发光的变化规律.结果表明,水分胁迫对萌发过程中两个玉米品种自发发光的升高都有抑制作用,相同强度的水分胁迫对万瑞168号玉米自发发光的抑制作用明显大于堰单8号,水分胁迫的强度越大,品种间的差异越大.研究还发现,种子萌发过程中自发发光的相对变化率RSL值的变化灵敏地反映了种子细胞生命活动对水分胁迫的响应、适应和伤害的动态变化过程,依据RSL的大小可以对玉米种子萌发期抗旱性进行无损和灵敏的评价.     

超弱发光技术评价脉冲电场对玉米萌发期抗旱性的影响

为了从活体细胞角度阐述脉冲电场对作物萌发期抗旱性的影响及其机理,采用渗透势为-0.1 MPa的PEG-6000溶液形成干旱胁迫,研究了场强为100kV/m、脉冲宽度为80ms、脉冲频率为1Hz的脉冲电场处理对干旱胁迫下萌发的玉米种子自发发光和延迟发光的影响.结果表明,在玉米萌发过程中,自发发光和延迟发光积分强度逐渐增长,而在干旱胁迫下降低,脉冲电场处理使干旱胁迫下萌发玉米种子的自发发光强度和延迟发光积分强度有所回升.自发发光强度和延迟发光积分强度的变化与玉米萌发抗旱指数和贮藏物质转运率的变化一致,表明脉冲电场处理提高了玉米萌发期的抗旱性,萌发玉米自发发光和延迟发光积分强度的变化分别从细胞呼吸代谢和细胞伤害的角度反映了脉冲电场对萌发玉米抗旱性的影响.研究结果揭示了脉冲电场对作物萌发期抗旱性的影响机理,可对开发基于脉冲电场的农业物理新技术提供参考.     

LED诱导延迟荧光技术评价脉冲电场对玉米幼苗抗旱性的影响（英文）

脉冲电场(pulsed electric field,PEF)对作物抗旱性的影响是电场生物学效应研究的重要课题,作物叶片延迟荧光动力学参数可以从不同角度灵敏地反映叶片细胞光合系统发生的变化。为了从活体细胞角度揭示脉冲电场对作物幼苗抗旱性的影响及其机理,使用频率为1Hz、场强为200kV·m~(-1)、脉宽为80ms的PEF处理萌发玉米种子,再采用渗透势为-0.1MPa的PEG-6000溶液形成干旱胁迫,研究了玉米幼苗生长过程中叶片干质量和LED诱导的叶片延迟荧光动力学参数的变化。结果发现,在-0.1 MPa的PEG-6000溶液形成的干旱胁迫下,玉米幼苗叶片干质量逐渐增加,经过PEF处理的玉米幼苗叶片干质量大于对照,相对增长率在5.8%~18.7%之间(p0.05)。叶片延迟荧光动力学分析显示,干旱胁迫下玉米幼苗叶片延迟荧光动力学参数初始光子数I0、相干时间τ、衰减参数β和延迟荧光积分强度I(T)都发生了波动性的变化,这些变化是叶片细胞对干旱胁迫的适应性反应,PEF处理使玉米幼苗叶片延迟荧光各动力学参数和延迟荧光积分强度均明显大于对照组,表明PEF处理使玉米幼苗叶片细胞的光合潜力、组织序性和功能分子之间的相互作用都有所加强,叶片综合光合能力提高了。研究结果为阐明PEF对作物幼苗抗旱性的影响及其机理提供参考。     

LED诱导延迟荧光技术评价脉冲电场对玉米幼苗抗旱性的影响

脉冲电场(pulsed electric field,PEF)对作物抗旱性的影响是电场生物学效应研究的重要课题,作物叶片延迟荧光动力学参数可以从不同角度灵敏地反映叶片细胞光合系统发生的变化。为了从活体细胞角度揭示脉冲电场对作物幼苗抗旱性的影响及其机理,使用频率为1 Hz、场强为200 kV·m-1、脉宽为80 ms的PEF处理萌发玉米种子,再采用渗透势为-0.1 MPa的PEG-6000溶液形成干旱胁迫,研究了玉米幼苗生长过程中叶片干质量和LED诱导的叶片延迟荧光动力学参数的变化。结果发现,在-0.1 MPa的PEG-6000溶液形成的干旱胁迫下,玉米幼苗叶片干质量逐渐增加,经过PEF处理的玉米幼苗叶片干质量大于对照,相对增长率在5.8%～18.7%之间(p＜0.05)。叶片延迟荧光动力学分析显示,干旱胁迫下玉米幼苗叶片延迟荧光动力学参数初始光子数I₀、相干时间τ、衰减参数β和延迟荧光积分强度I(T)都发生了波动性的变化,这些变化是叶片细胞对干旱胁迫的适应性反应,PEF处理使玉米幼苗叶片延迟荧光各动力学参数和延迟荧光积分强度均明显大于对照组,表明PEF处理使玉米幼苗叶片细胞的光合潜力、组织序性和功能分子之间的相互作用都有所加强,叶片综合光合能力提高了。研究结果为阐明PEF对作物幼苗抗旱性的影响及其机理提供参考。     

极低频脉冲电场对渗透胁迫下玉米幼苗根系细胞延迟光子辐射的影响

为了揭示极低频脉冲电场对作物抗旱性的影响及其机理,采用渗透势为-0.1 MPa的PEG-6000溶液模拟干旱条件,研究脉冲频率为1Hz、场强为200kV/m、脉宽为80ms的极低频脉冲电场对干旱胁迫下玉米幼苗根系延迟光子辐射动力学参数的影响.结果表明,在干旱胁迫下,玉米幼苗根系细胞延迟光子辐射动力学参数的初始光子数I0、相干时间τ和衰减参数β均随着胁迫时间的延长呈现出波动性的下降趋势,经过极低频脉冲电场处理的玉米幼苗根系细胞的初始光子数I0、相干时间τ和衰减参数β的变化趋势与之类似,但是,各动力学参数的数值均明显高于对照.延迟发光动力学参数的变化暗示极低频脉冲电场处理提高了渗透胁迫下玉米幼苗根系细胞的代谢水平和组织序性,增强了细胞内功能分子之间的相互作用.延迟光子辐射的分析结果为在活体细胞层面阐明极低频脉冲电场对作物抗旱性的影响及其机理提供了参考.     

渗透胁迫下萌发小麦种子超弱光子辐射的变化及意义

为了将生物超弱光子技术应用于萌发过程中小麦种子的抗旱性评价,采用聚乙二醇处理萌发的小麦种子,跟踪测量了正常和渗透胁迫下小麦种子萌发过程中的超弱光子辐射,得到了小麦种子萌发过程中超弱光子辐射的自发发光和延迟发光信号.通过建立延迟发光动力学方程和数学拟合获得了种子萌发过程中延迟发光初始光强I（0）、衰减参量β、相干时间τ和延迟发光积分强度I(T),根据延迟发光积分强度和自发发光的生物学意义构建了用于描述细胞状态及其有序性的状态参量和序参量.实验结果发现:小麦种子萌发过程中,自发发光和延迟发光积分强度呈现阶跃式增长,细胞系统的状态参量和序参量也呈现阶跃式的增长,渗透胁迫抑制了这种增长,提示基于光子辐射的细胞系统的状态参量和序参量有可能作为种子抗旱性评价的物理指标.     

极低频高压脉冲电场对萌发玉米种子超弱发光的影响

生物超弱发光是来自细胞的电磁信号,在揭示电磁生物学效应的机理研究中具有重要作用.为了研究极低频脉冲电场生物学效应及其机理,采用基于玉米细胞电位波动频率的1 Hz极低频高压脉冲电场处理萌发玉米种子,结果发现玉米种子的萌发过程明显加快,根长和芽长均有显著增长.对萌发种子的自发发光和延迟发光的测量结果显示,1 Hz极低频高压脉冲电场对萌发过程中玉米种子的自发发光和延迟发光积分强度都有明显的促进作用,表明1 Hz极低频高压脉冲电场加速了玉米种子萌发过程中的DNA合成和细胞代谢.     

极低频高压脉冲电场对萌发玉米种子超弱发光的影响

生物超弱发光是来自细胞的电磁信号,在揭示电磁生物学效应的机理研究中具有重要作用.为了研究极低频脉冲电场生物学效应及其机理,采用基于玉米细胞电位波动频率的1Hz极低频高压脉冲电场处理萌发玉米种子,结果发现玉米种子的萌发过程明显加快,根长和芽长均有显著增长.对萌发种子的自发发光和延迟发光的测量结果显示,1Hz极低频高压脉冲电场对萌发过程中玉米种子的自发发光和延迟发光积分强度都有明显的促进作用,表明1Hz极低频高压脉冲电场加速了玉米种子萌发过程中的DNA合成和细胞代谢.     

NaN_3对玉米萌发过程中超弱光子辐射的影响

为了解读植物种子萌发过程中超弱光子辐射信息的生物学意义,采用呼吸抑制剂NaN3处理萌发玉米种子,跟踪测量和分析了玉米种子萌发过程中超弱光子辐射中自发光子辐射和外界光诱导的延迟光子辐射的变化规律,同时研究了萌发玉米种子鲜质量的变化.结果发现,NaN3同步抑制了萌发玉米自发光子辐射和鲜质量的增长,造成萌发玉米延迟光子辐射的初始光子数和延迟光子辐射积分强度大幅度降低,相干时间减小.机理分析表明,NaN3对呼吸代谢电子传递链的抑制造成的自由基反应减弱是萌发玉米自发光子辐射减小的原因,自发光子辐射强度可以作为玉米萌发状态的信号,延迟光子辐射动力学参数的大小可以表征萌发玉米呼吸代谢的强弱,相干时间是种子细胞组织序性的量度,通过对萌发种子超弱光子辐射的采集和分析可以实现对萌发种子细胞代谢和功能状态变化的灵敏和无损检测.     

大豆愈伤组织超弱光子辐射的双指数模型

在研究生物超弱光子辐射机理的基础上,建立了大豆愈伤组织超弱光子辐射的双指数模型.用20μW/cm2的UV-B辐射处理大豆愈伤组织2 h,测定处理后4 d内的超弱光子辐射.结果显示,双指数模型准确描述了大豆愈伤组织的超弱光子辐射及其在UV-B辐射下的变化,表明大豆愈伤组织的超弱光子辐射由快项和慢项两个部分组成;通过对双指...     

H_2O_2胁迫下菠菜叶片延迟发光动力学过程的分析

从生物延迟发光的机理出发,建立了生物延迟发光动力学方程,发现菠菜叶片的延迟发光随时间按双指数规律衰减,表明菠菜叶片延迟发光来源于快项和慢项两个发光系统,其动力学行为可以通过发光动力学参数积分强度、初始光子数和衰变时间定量描述。用体积分数为10%的H2O2溶液处理菠菜叶片,随着处理时间的延长,延迟发光积分强度和初始光子数快速降低,积分强度和初始光子数的变化呈正相关,表征快相和慢相发光特征的两个衰变时间表现出逐渐减小的趋势。积分强度和初始光子数的变化代表了叶片的光合能力和代谢强度的下降,衰变时间的变化暗示H2O2可能对叶片PSⅡ中D1和D2两条多肽造成了破坏。     

基于光子技术的UV-B辐射对植物细胞伤害评价方法

用50 μW/cm2 UV-B连续辐射大豆愈伤组织16 h,发现大豆愈伤组织的自发发光强度逐渐增长,延迟发光呈现衰减的趋势.通过对延迟发光动力学过程的分析,得到了UV-B辐射下大豆愈伤组织延迟发光的特征参数积分强度I(T)、初始光子数I0、相干时间τ和衰减参数β的变化规律.结果表明,大豆愈伤组织延迟发光初始光子数I0、...     

Impact of microsecond-pulsed plasma-activated water on papaya seed germination and seedling growth

The seed of Carica papaya consists of a hard shell-like testa with inhibitors in vivo causing slow, erratic and asynchronous germination. In this work, plasma-activated water prepared by microsecond-pulsed plasma jets (μPAW) was applied to treat papaya seeds. The μPAW after plasma activation of 30 min was about 40 ℃. The reactive species such as NO₂, NO₃, and H₂O₂ in the μPAW activated from deionized water were measured and correlated to the seed germination rate and the seedling growth performance. The μPAW-treated papaya seed achieved a higher germination rate of 90%, which is 26% higher than the control group using deionized water. Comparing the results with a hot water (40 ℃) reference group showed that the reactive species in μPAW played primary roles in germination improvement, with little effect caused by the heat shock. The μPAW also sterilized the treated seeds, reducing the germination stress. The morphological change in the seeds was observed by SEM, showing an effect of physical etching after treatment promoting seed imbibition. The biochemical mechanism of the seed germination was deduced with reference to the evolution of surface chemistry, functional groups, and ABA content. The accelerated seed metabolism observed was corresponded to the chemical modification pathway. Besides, early seedlings developed from treated seeds were observed to be healthy, grow more leaves, and have better root structures. The content of MDA in the treated papaya seedlings decreased along with increased SOD and higher ion concentration. The μPAW that can be prepared at atmospheric pressure for bulk production offers a low-risk and cost-effective seed priming technology that may significantly increase the production of agricultural crops.     

实用化商品玉米籽粒的近红外光谱品种判别方法研究

近年来利用近红外光谱进行农作物品种判别成为农产品检测的一个新兴方向.该文提出一种基于近红外光谱的新的实用化商品玉米品种判别系统,此系统既能对系统学习过的品种做出准确判别也能对未学习过的品种做出准确拒识.首先采用一阶导数法对原始光谱进行预处理,光谱数据经主成分分析后,根据仿生模式识别理论建立判别模型.在建市模型时文章使用了基于二维单形的Ψ-3神经元作为覆盖单元,并提出了包含指数的概念以辅助判定样品的唯一归属.测试结果表明,该系统对参与建模的品种有较强的判别能力,即使建模品种达到34个时系统平均正确判别率仍达到91.8%.同时对于未参与建模的品种也有较强的拒识能力,平均正确拒识率达到95%以上.     

电子俘获材料SrS:Eu,Sm,Er的光谱特性和光存储特性

提出一种Er3+改进的电子俘获光存储材料SrS∶Eu0.002,Sm0.002,Erx,其中,0≤x≤0.006。通过水热反应,研究了不同退火温度对荧光粉晶相形成的影响,以及不同含量的Er3+对荧光粉的发光性质以及光存储特性的影响。结果表明,Er3+的引入导致荧光增强及光存储特性提高。当Er3+的摩尔分数x=0.003时,荧光强度、光激励发光强度及光存储量出现最大值,分别为不含Er3+时的1.9倍、2倍和3.5倍。同时,Er3+的掺入不改变样品的晶体结构和衰减特性。     

基于荧光光谱法与深度信念网络的稻种发芽率检测方法研究

针对传统稻种发芽率检测效率低、精度差、专业化要求高等问题,通过荧光光谱法结合深度信念网络(DBN)建立稻种发芽率预测模型。首先,将连粳7号和武运粳均分别老化0~7 d后,以5 min为间隔在纯净水中分别浸泡5~30 min。然后用荧光光谱仪检测浸泡液的荧光光谱,光谱数据经中心化后用集合经验模态分解(EEMD)去噪,并通过主成分分析法提取441.5 nm的特征荧光波长。最后,利用偏最小二乘回归(PLSR),反向传播神经网络(BPNN),径向基函数神经网络(RBFNN)和深度信念网络(DBN)建立水稻种子发芽预测模型。比较后得出,DBN模型在少数据、弱信号情况下的预测精度最高,预测集相关系数Rp和均方根误差RMSEP最大可达0.979 2和0.101。同时,通过分析混合稻种荧光数据R_p的变化趋势,得到最佳浸泡时间为22.1 min,实际上,精确度超过0.95(R_p)需要5 min左右。研究结果表明,结合荧光光谱法和EEMD-DBN模型,非破坏性地预测水稻种子发芽率具有可行性和高准确性,并且适用于不同颜色和污染水平的水稻种子的检测。     

Zn2SiO4(ZnB2O4):Mn2+,Sm3+发光材料的制备与荧光性能

使用高温固相法首次合成了Zn2SiO4(ZnB2O4):Mn2+,Sm3+发光材料,探讨了烧结温度、Sm2+含量对样品荧光性能的影响.利用X射线衍射(XRD)、荧光光谱等分析手段对Zn2SiO4(ZnB2O4):Mn2+,Sm3+粉末的结构、发光性能进行了表征.确定了该荧光材料的最佳合成条件,离子掺杂浓度等.实验结果表...