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.     

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.     

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.     

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.     

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.     

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。     

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.     

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。     

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,-0.1 MPa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。     

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。     

高压纳秒脉冲电场的细胞器生物电效应综述

纳秒级高压脉冲电场的生物医学应用是近年来新兴的交叉学科研究领域,相比于微秒和毫秒级脉冲电场,高压纳秒脉冲电场不仅能够导致细胞膜结构极化和介电击穿,产生膜电穿孔,还可以穿透至细胞内部,引发诸如细胞骨架解聚、胞内钙离子释放及线粒体膜电位耗散等细胞器生物电效应,吸引了学术界的广泛关注.本文首先介绍高压纳秒脉冲电场及其细胞器生物电作用的物理模型;然后对高压纳秒脉冲电场与细胞骨架、线粒体、内质网、细胞核等亚细胞结构的相互作用研究进行综述和总结;强调高压纳秒脉冲电场的细胞器作用与细胞死亡、细胞间通信等生物效应之间的联系;最后,凝练当前高压纳秒脉冲电场在生物医学研究中的关键技术问题,并对未来潜在的研究方向进行展望.     

UV-B诱导的大豆愈伤组织超弱光子辐射的动力学分析

为了研究细胞超弱光子辐射的动力学特征及其所揭示的生物学意义,用20μW/cm2UV-B辐射大豆愈伤组织2h,测定停止辐射后4d内大豆愈伤组织在LED光诱导下的延迟发光.通过建立延迟发光动力学方程和数学拟合得到了大豆愈伤组织超弱光子辐射中的延迟发光积分强度、初始光子数、衰减参数和自发发光,讨论了这些发光动力学参数的生物学意义.研究结果表明,在停止UV-B辐射后的4d内,大豆愈伤组织的光诱导延迟发光服从双曲线弛豫.动力学分析发现,延迟发光积分强度和初始光子数随处理后时间的进行呈现波动变化,停止UV-B辐射后,自发发光和丙二醛(MDA)含量均呈现升高的趋势,在辐射后2d附近达到峰值,此后同步下降.用延迟发光积分强度和自发发光的比值定义细胞的状态参量Q和序参量R,发现UV-B辐射后大豆愈伤组织细胞Q值或R值的变化反映了UV-B辐射对大豆愈伤组织细胞的损伤以及细胞的恢复过程.     

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扣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...     

UV-B诱导的大豆愈伤组织超弱光子辐射的动力学分析

为了研究细胞超弱光子辐射的动力学特征及其所揭示的生物学意义,用20 μW/cm2UV-B辐射大豆愈伤组织2 h,测定停止辐射后4 d内大豆愈伤组织在LED光诱导下的延迟发光.通过建立延迟发光动力学方程和数学拟合得到了大豆愈伤组织超弱光子辐射中的延迟发光积分强度、初始光子数、衰减参数和自发发光,讨论了这些发光动力学参数的生物学意义.研究结果表明,在停止UV-B辐射后的4 d内,大豆愈伤组织的光诱导延迟发光服从双曲线弛豫.动力学分析发现,延迟发光积分强度和初始光子数随处理后时间的进行呈现波动变化,停止UV-B辐射后,自发发光和丙二醛（MDA）含量均呈现升高的趋势,在辐射后2 d附近达到峰值,此后同步下降.用延迟发光积分强度和自发发光的比值定义细胞的状态参量Q和序参量R,发现UV-B辐射后大豆愈伤组织细胞Q值或R值的变化反映了UV-B辐射对大豆愈伤组织细胞的损伤以及细胞的恢复过程.     

温度与电磁参数协同影响胰岛素分子构象与功能的光谱学方法研究

近年来,脉冲电磁辐射和弱电磁辐射的生物效应已引起人们的关注.开展了众多的病理学调查和实验研究.但是研究结果并不一致,学术界存在众多争议.由于脉冲电磁辐射和弱电磁辐射不能引起被辐照生物样品产生明显的温升效应(温升小于0.1℃),不能用电磁辐射的热效应机理来解释这类生物效应.因此人们往往称之为"非热效应".文章应用荧光光谱和拉曼光谱方法研究脉冲电场对胰岛素分子构象变化影响的结果表明:(1)尽管这类电磁辐射不会引起被辐照生物样品的温度产生明显变化(0.1℃),但是辐照时的环境温度变化则能改变辐照实验的结果.(2)环境温度能对胰岛素分子结构中的链间二硫键,C-C键的振动等在脉冲电场作用下的变化产生明显的影响,从而对脉冲电场引发的胰岛素的构象变化产生影响.这表明对于"非热效应",表征热的量度的温度,仍是脉冲和弱电磁场辐照生物效应研究中值得关注的极重要参数.     

脉冲放电产生螺旋流注的等离子体特性研究

通过脉冲放电方式产生三维螺旋形的等离子体放电通道,在高速摄像机拍摄下观察到放电通道中的发光电离体以流注形式沿螺旋轨迹快速传播.建立电磁模型解释螺旋放电的形成机制,对造成对称性破缺及影响其手性性质的极向电场进行分析.研究表明,螺旋放电产生的放电通道存在两种不同的手性特征,而脉冲重复频率等放电参数及边界条件对螺旋流注的传播特性存在影响.脉冲电源驱动的电磁场在介质管内所形成的波模是极向电场形成的一个重要来源,当极向电场与轴向电场强度相近时则形成螺旋流注放电.     

极低频电磁场曝露对于大鼠敏感组织红外光谱特征的影响

极低频电磁场非热生物效应的发生与生物组织接受电磁辐射后微观结构的改变有关,利用红外光谱学分析方法可以有效的研究电磁辐射生物效应发生的微观机制。研究了极低频电磁场曝露对于大鼠电磁敏感组织红外光谱特征的影响,对曝露于50 Hz,0.75 mT极低频电磁场作用20天的大鼠的血液、脑和睾丸组织的红外光谱与正常大鼠组织的红外光谱进行比较分析,从分子水平阐述了极低频电磁场曝露作用生物效应的发生机制。实验结果表明极低频电磁场曝露可导致大鼠敏感组织某些特征吸收峰峰位和峰强产生了规律性的变化,说明傅里叶变换红外光谱方法是研究电磁场不同生物效应的发生机制的一种有效手段。     

脉冲电磁驱动低温螺旋流注放电机理

特定脉冲放电参数条件下,原来沿直线传播的低温等离子体射流放电通道会在脉冲电磁驱动下发生放电模式转换,形成螺旋形态的流注通道.与传统的螺旋波放电不同,实验中并没有外加恒定磁场等破坏介质管极向对称性的因素,而且螺旋的手性方向会随放电参数变化.为深入了解等离子体射流中螺旋结构的电磁作用机理,探索其导致螺旋形态和决定手征性的极向电场来源及影响因素,本文通过建立完备自洽的等离子体理论模型,对螺旋流注的手性方向、螺距变化、分叉等复杂放电特性和电磁机理进行分析.研究发现击穿时极向电场波模的初始相位对螺旋流注的手性选择存在影响,电子密度对螺旋流注的螺距参数存在影响,放电的脉冲重复频率对螺旋流注分叉的分叉点位置存在影响.以上放电特性及其影响因素对探明电磁波与等离子体的相互作用机制具有重要科学意义,同时也为低温等离子体的手性应用提供实验和理论支撑.     

H_2O_2诱导的植物叶片光子辐射的变化及意义

为了研究植物叶片光子辐射与氧化胁迫的关系,将鹅掌木叶片用不同浓度的H_2O_2进行了处理,从而形成氧化胁迫.实验结果表明,随着H_2O_2处理时间的延长,浓度为7.5%、15%和30% 的H_2O_2处理均使鹅掌木叶片光子辐射中的自发发光较未受处理的对照有明显增长,各处理组叶片的延迟发光动力学曲线均呈现双曲性弛豫.通过建立延迟发光非线性动力学方程和数学模拟,得到了延迟发光的特征参量初始光子数I_0、相干时间τ和衰减参量β,发现随着H_2O_2处理时间的延长,各处理组叶片的I_0都呈现先下降,后回升,再下降的波动趋势;而浓度为7.5%和15%的两个处理组的叶片τ值和β值呈现波动变化,浓度为30%的处理组的叶片τ和β呈现单调下降的趋势.推测H_2O_2胁迫下叶片光子辐射中自发发光的变化反映了叶片活性氧含量的变化;叶片延迟发光中I_0的变化反映了细胞总体代谢的变化,延迟发光中的τ值和β值的变化反映了叶片细胞对H_2O_2胁迫的适应和损伤过程.     

UV-B诱导的大豆愈伤组织异黄酮和超弱发光的变化

利用基于单光子技术的超弱发光测量系统研究了UV-B辐射对大豆愈伤组织异黄酮和超弱发光的影响,UV-B辐射的强度范围为20～80 μW/cm2.结果表明,UV-B辐射使大豆愈伤组织延迟发光初始强度和自发发光强度明显增强,随着诱导处理后时间的延长,延迟发光初始强度和自发发光强度逐渐减小,大豆异黄酮含量逐渐增加,大豆异黄酮含量的变化与延迟发光初始发光强度的变化之间呈现负相关.结果表明,UV-B辐射使大豆愈伤组织总体代谢和活性氧代谢强度提高,大豆异黄酮含量提高是自发发光和延迟发光强度降低的原因,大豆异黄酮含量的增加可以用延迟发光初始发光强度的降低来量度.