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。     

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.     

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.     

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.     

电致发光衰减测量系统的搭建及应用

发光衰减是发光的重要过程,测量发光寿命对研究发光机理十分重要,但传统研究在概念和方法上存在两个差错：(1)概念上认为衰减等同于激发态数目的减少,而忽视了衰减是发光强度的下降,两者是不同的概念;(2)方法上基于激发态规律推导,假设的边界条件不符合实际,没有实验的支持。同时,传统方法对设备的要求很高,且只限于光致发光。为了纠正差错,降低成本,搭建了一套全新的电致发光衰减测量系统,可用于所有可以周期激发的发光类型。从能量转换原理出发,采用周期激发,用脉冲间隔时间作为时间尺度来度量发光衰减持续的时间,通过脉冲间隔时间与发光寿命的对比,相应地发光强度有不同的变化,根据该现象简便地测量出发光寿命。基于该原理搭建的发光衰减测量系统,实验结果表明了发光强度随着激发频率,先保持不变然后逐渐下降,通过测量下折点即能够推算出发光衰减寿命,而且还发现发光衰减寿命与初始发光强度呈正相关的关系。认为发光寿命是发光强度的变化,是区别于传统研究以激发态数目为研究对象的一大创新,同时通过实验证明了发光寿命与初始亮度相关,也拓展了对发光寿命的新认识。     

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。     

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.     

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、...     

时间分辨光子计数系统的研究和应用

对由SPCM-AQR-14和MCS组成的时间分辨光子计数系统进行了研究,分析了SPCM和MCS的工作原理及主要特性.利用该系统对磷光物质和洋葱的延迟发光进行了测量,对它们的光子计数率曲线进行拟合,发现其光强衰减符合双曲线规律.     

淀粉自由基弛豫发光

为了研究淀粉自由基的变化规律,以生物光子辐射理论为基础.根据化学发光的动力学模型,建立了淀粉自由基的发光动力学方程,并根据自由基发光强度与自由基浓度的关系,通过分析得到了淀粉自由基的湮没方程,得到了光强随时间的变化函数.通过拟合发现,函数在不同温度下随时间的变化曲线与实验曲线的相关系数都在0.98以上,能很精确地刻画自由基的弛豫发光规律.     

Comment on “Delayed luminescence of biological systems in terms of coherent states” [Phys. Lett. A 293 (2002) 93]

Popp and Yan [F.A. Popp, Y. Yan, Phys. Lett. A 293 (2002) 93] proposed a model for delayed luminescence based on a single time-dependent coherent state. We show that the general solution of their model corresponds to a luminescence that is a linear function of time. Therefore, their model is not compatible with experimental delayed luminescence. Moreover, the functions that they use to describe the oscillatory behaviour of delayed luminescence are not solutions of the coupling equations to be solved.     

BaGa2Si2O8∶Eu^2+,Eu^3+,Pr^3+的发光性质及其防伪加密应用

采用高温固相法在单一基质中制备了具有多模态发光特性的系列荧光粉BaGa2Si2O8∶Eu2+,Eu3+,Pr3+,掺入适量的Pr3+可显著改善荧光粉的余辉发光性能。结果表明,该系列荧光粉在254 nm或365 nm的光激发下,具有不同颜色的光致发光和余辉发光,体现出多模发光特征;同时该系列荧光粉的余辉发光还具有不同的衰减时间。根据这些发光特性,选用合适的荧光粉制作了系列发光图案。相关典型应用示例表明,该发光图案的多模发光特征可应用于发光防伪应用,而基于其差异化的余辉衰减特性,还可以设计出可动态变化的余辉发光图案,从而增加发光防伪和加密的安全层级。     

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.     

上海光源XAFS线站时间分辨X射线激发发光谱实验系统

介绍了上海光源XAFS线站（BL14W1）的时间分辨X射线激发发光光谱（TRXEOL）实验系统。该系统基于时间相关单光子计数法的原理设计,以同步辐射光源的脉冲特性及其良好的时间结构为基础,通过集成定时系统、光谱仪系统和核电子学系统,在国内同步辐射装置上首次实现了TRXEOL实验方法。定时系统提供同步触发电脉冲,用来标志X射线脉冲打到样品上的时刻,同步精度约6 ps,延时分辨率5 ps;光谱仪经光电探测器把样品发光信号转换成电脉冲,核电子学系统对定时电脉冲和发光电脉冲之间的时间差进行统计分析,可得到样品的发光衰减曲线,再结合光谱仪的扫描控制和数据获取系统,可得到样品的TRXEOL光谱。利用该实验系统可以测量发光样品的普通XEOL光谱、发光衰减曲线和TRXEOL光谱。用ZnO纳米线样品,进行了实验验证。实验得到的普通XEOL光谱能够明显区分该样品在390和500 nm处的两个发光中心;得到的发光衰减曲线能够区分小于2 ns的快发光过程和200 ns的慢发光过程;分别在0～1, 2～200和0～200 ns时间窗口内测量得到了ZnO纳米线样品的TRXEOL光谱,在这3个发光时间带内得到了对应的发光信息;ZnO纳米线样品发光衰减曲线快发光峰的半高宽约为0.5 ns,证明了TRXEOL系统的最小时间分辨率小于1 ns。该系统在国内同步辐射装置上提供了用于研究发光材料的TRXEOL实验方法,该方法与发光模式的XAFS方法相结合,可更深入的研究发光材料的发光行为。整个实验平台操作简便、工作稳定可靠,不仅为发光材料的研究提供了研究手段,还为进一步开展发光模式XAFS和TRXEOL成像等实验方法提供技术前提。     

The Paths of Excitation Energy Deactivation in LH1 Reduced Mutant and Wild-Type Strains of Rhodobacter sphaeroides

The P3 mutant of Rhodobacter sphaeroides had an altered ratio of reaction center to core (LH1) and peripheral (LH2) antenna complexes compared to the wild-type strain. Intracytoplasmic membranes from these two strains were purified and then resuspended in buffer or immobilized in isotropic and stretched polymer film. The absorption, photoacoustic, and delayed luminescence spectra were measured. The ratios of infrared absorption and photoacoustic bands (located at about 880 nm for LH1 and at 850 and about 800 nm for LH2) as well as the half-width of these bands are different for the LH2 and LH1 mutants and wild-type strain. The whole yields of thermal deactivation of the two strains were comparable, but in the absorption region of LH2 it was slightly lower in the case of the mutant than for the wild-type strain. The delayed luminescence main maxima were observed at about 860 and 700 nm. The first one could be due to emission of bacteriochlorophyll a of LH2 complexes. The emission at about 700 nm is probably due to dihydromesochlorophyll, which is usually, to some extent, produced from bacteriochlorophyll a in bacterial complexes. The delayed luminescence emission is competing with excitation energy transfer to the reaction center. The intensity of the delayed luminescence of the mutant strain was higher than that of the wild-type strain when both samples were excited in a region of carotenoid absorption. The mutant contains less carotenoids than the wild-type strain. Carotenoids work as efficient antenna. When they at a lower concentration the excitation can be trapped more easily by some chlorophyll-like pigment isolated from the excitation energy chain. The dependences of delayed luminescence spectra on the light polarization and excitation wavelengths for the wild-type strain and for the mutant were different. The anisotropy of delayed luminescence showed that bacteriochlorophyll a molecules of different orientations were contributing to the mutant and the wild-type strain emission. All the results suggest that the excitation energy transfer from the antenna to the reaction center in the mutant and the wild-type strain is similar.     

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。