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.     

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.     

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、...     

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...     

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.     

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.     

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.     

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...     

小麦超弱延迟发光测试系统

应用一种新型高灵敏度光电倍增管作为传感器,设计一套用于检测小麦超弱发光的光子计数测量系统,实现对储藏小麦超弱发光的定量测量.适当安排LED阵列分布,设计适合延迟发光需要的照明系统,通过对白光LED光源辐射等效单光子能量和流明效率的计算,建立起光照度与光子数强度之间的联系,实现了光源照射强度与样品延迟发光强度之间的定量比较.对不同光照强度下小麦样品延迟发光的测试和双曲函数拟合,探讨了小麦超弱延迟发光双曲函数拟合参量的变化规律;发现不同照射强度下存在不同的饱和照射时间;小麦超弱延迟发光强度曲线符合双曲衰减规律,超弱延迟发光持续时间达数小时.通过对光照时间和数据采集时间的精确控制,以及在拟合函数中设置延迟时间参量因子,实现了延迟发光测试数据对应时间点的精确标定.     

不同盐胁迫时间对叶片延迟发光的影响

以荷叶为实验材料,用BPCL型微弱发光测量仪,测定了不同浓度NaCl溶液处理不同时间的叶片的延迟发光,观察了延迟发光初始强度随处理时间的变化和延迟发光衰减参数随处理时间的变化。结果表明:随着胁迫时间的增加,0％,0.01％和0.10％处理的叶片,其延迟发光初始强度和衰减参数在一个小范围的上升之后一直呈下降趋势,1.00％,5.00％处理的初始延迟发光强度和衰减参数一直呈下降趋势,10.00％,20.00％处理的初始延迟发光强度和衰减参数从一开始就处于很低的水平。从整体上看,0.10％浓度处理对叶片延迟发光初始强度和衰减参数影响最小。整个实验表明,延迟发光可以规律性地反应盐胁迫对叶片的伤害程度。该结论为生物物理方法测量外界胁迫对叶片的影响具有一定的参考意义。     

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.     

用傅里叶变换红外光谱研究增强UV-B辐射对PSⅡ蛋白结构的影响

运用傅里叶变换红外光谱技术研究了增强紫外线-B(UV-B)辐射对植物光系统Ⅱ(PSⅡ)中膜蛋白结构的影响.结果显示在增强的UV-B辐射条件下,PSⅡ中蛋白的α-螺旋、β-折叠强度增加,而β-转角的强度下降了近一倍,并且这些结构与周围的耦合减弱.此外,UV-B辐射使酪氨酸残基苯酚环的结构发生改变,并使其微极性降低.UV-...     

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。     

桂花幼苗基础生长环境与其叶片超弱发光特性关系研究

以桂花幼苗为试验样品,采用二次正交旋转组合实验优化设计方案,研究了光照、温度、湿度和水分4个基础环境因素对桂花幼苗叶片超弱发光值的影响,建立了4因素对超弱发光值的综合影响模型.分析发现:不同因素及其交互作用对超弱发光值影响的显著性也不同;其中4个因素的一次项和光照、湿度、水分因素的二次项,以及光照和水分、温度和湿度的交互项,对超弱发光值的影响极显著(p≤0.01);当光照采用10根灯管(即照度值均值为4 229 Lx)且温度、湿度和水分分别控制在35 ℃、85%和90 mL/d时桂花幼苗的超弱发光值最大.在此基础上进一步分析并获得了对超弱发光值存在影响作用的各单因素及交互作用的影响规律.     

Up-conversion luminescence tuning in Er~(3+) -doped ceramic glass by femtosecond laser pulse at different laser powers

The up-conversion luminescence tuning of rare-earth ions is an important research topic for understanding luminescence mechanisms and promoting related applications. In this paper, we experimentally study the up-conversion luminescence tuning of Er~(3+)-doped ceramic glass excited by the unshaped, V-shaped and cosine-shaped femtosecond laser field with different laser powers. The results show that green and red up-conversion luminescence can be effectively tuned by varying the power or spectral phase of the femtosecond laser field. We further analyze the up-conversion luminescence tuning mechanism by considering different excitation processes, including single-photon absorption(SPA), two-photon absorption(TPA), excited state absorption(ESA), and energy transfer up-conversion(ETU). The relative weight of TPA in the whole excitation process can increase with the increase of the laser power, thereby enhancing the intensity ratio between green and red luminescence(I_(547)/I_(656)). However, the second ETU(ETU2) process can generate red luminescence and reduce the green and red luminescence intensity ratio I_(547)/I_(656), while the third ESA(ESA3) process can produce green luminescence and enhance its control efficiency. Moreover, the up-conversion luminescence tuning mechanism is further validated by observing the up-conversion luminescence intensity, depending on the laser power and the down-conversion luminescence spectrum under the excitation of 400-nm femtosecond laser pulse. These studies can present a clear physical picture that enables us to understand the up-conversion luminescence tuning mechanism in rare-earth ions, and can also provide an opportunity to tune up-conversion luminescence to promote its related applications.