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.     

萌发花生种子超弱发光的研究

花生种子萌发过程中超弱发光强度变化呈双峰曲线,分别对应于种子萌发早期事件的吸涨和呼吸激增;自然老化的花生种子,超弱发光明显降低,种子活力指数与超弱发光强度呈显著正相关(r²=0.824);萌发48h的花生种子经0℃低温处理20min,超弱发光强度急剧下降.以上结果表明,植物超弱发光可作为一个敏感的生物物理指标表征种子活力及逆境对植物的伤害.     

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.     

植物超弱发光及其在农业上的应用

植物超弱发光是一种来自活细胞的电磁信号，它可能控制着呼吸代谢和细胞分裂等重要的生理过程，并可作为反映植物生理变化的极其灵敏的物理指标。本文简要介绍了植物超弱发光的检测方法及其在农业上的应用研究，讨论了植物超弱发光的产生机理，并对此提出了一些方法。     

水华鱼腥藻的超弱发光研究

用BPCL微弱发光测量仪检出水华鱼腥藻的超弱发光。水华鱼腥藻的光子计数率——时间曲线回归表明,用双曲线拟合明显优于指数拟合;且藻的超微弱光强度随藻细胞密度的增加而增强,两个计量之间呈显著正相关(r=0.96),总光子计数率(TC)和后120s光子计数率(SHC)均能表达水华鱼腥藻的超弱光子辐射的强弱,其中SHC表征水华鱼腥藻的超弱光子辐射的强弱更为准确。在藻的不同生长时期,其超弱发光经历了一个由弱增强、由强减弱的变化过程,通过测定藻的超弱发光可以判断、预知藻的生长状况。     

烟草光合细胞Chla荧光动力学和超弱发光对低强度射频电磁场的响应

在300MHz低强度射频电磁场的作用下，烟草叶片光合细胞Chla荧光动力学过程和超弱发光均发生了变化，荧光动力学参数F0、FV／F0、FV／Fm、△FV／T和T1/2及超弱发光的光子数对电磁场辐射功率的响应呈现出非线性和“功率窗”特征，表明低强度射频电磁场对光合细胞具有非热效应．电磁场的非热效应使得烟草叶片光合细胞的细胞膜受到伤害，PSⅡ反应中心受损、PSⅡ潜在活性降低．光合电子传递过程受阻．原初光能转换效率下降．     

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.     

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.     

烟草光合细胞Chla荧光动力学和超弱发光对低强度射频电磁场的呼响应

在300 MHz低强度射频电磁场的作用下,烟草叶片光合细胞Chla荧光动力学过程和超弱发光均发生了变化,荧光动力学参数F     

33 Hz脉冲电场辐照对胰岛素淀粉样变性的影响

蛋白质结构失稳后会发生错误折叠、集聚或纤维化,不仅丧失正常功能,有时甚至会产生生物毒性,导致相关疾病。纤维化了的蛋白质是神经退行性疾病以及二型糖尿病等的主要诱因,它在溶液中具有和淀粉类似的特性,因此蛋白质的纤维化又被称为淀粉样变性。电磁辐射是引起蛋白质结构失稳的一个常见因素。经电场辐照后,蛋白质会发生去折叠和集聚,改变自发折叠机制。同时,经受电场辐照的扰动而失稳的蛋白质,纤维化过程也会受到一定的影响。以胰岛素为研究对象,利用硫磺素T(ThT)染色的荧光光谱法、透射电子显微镜(TEM)以及圆二色谱(CD)法,分别从纤维化的宏观动力学过程、成熟纤维丝微观形貌以及原纤维二级结构组成等不同角度,探究经33 Hz脉冲电场(PEF)不同电场强度及不同持续时间辐照后蛋白质在体外淀粉样变性机制的变化情况。结果表明,胰岛素溶液经过33 Hz PEF辐照后,淀粉样变性初期产生前体蛋白的成核期延长,原纤维丝聚集延长过程(即中间产物的寿命)缩短,形成的成熟纤维丝长度变短且整齐成簇无分支。这些效应随着辐照电场强度和辐照时间的增加而有不同程度的加强。研究结果一致说明PEF辐照对胰岛素的淀粉样变性有一定的抑制作用。     

荧光偏振法研究脉冲电场对酿酒酵母细胞膜流动性影响

以DPH(1,6-二苯基-1,3,5-己三烯)为荧光探剂,采用荧光偏振法探讨了脉冲电场(0～25 kV·cm-1,0～266 ms)对酿酒酵母细胞膜流动性影响。经5 kV·cm-1电场处理后,酿酒酵母细胞膜的流动性显著减小,并且随电场强度和处理时间的增加而减小;通过平板计数法和紫外分光光度计法分别检测了脉冲电场对酿酒酵母细胞存活对数及膜通透性影响。结果显示,5 kV·cm-1虽然只能使少量的酵母致死,却能使酵母细胞膜的通透性显著增加,膜流动性显著降低。并且细胞的存活率随电场强度增大而减小,细胞膜的通透性随电场强度增大而增大。这表明细胞膜的流动性降低与细胞膜的通透性升高成正相关,与细胞的存活率成负相关。由此推测脉冲电场在对酿酒酵母灭菌过程中,细胞膜是其作用的一个关键位点,膜流动性减小,细胞膜通透性增强,是细胞死亡的主要原因。     

脉冲电场对木瓜蛋白酶影响的荧光光谱分析

木瓜蛋白酶溶液在电场强度为50 kV·cm-1,频率1 500 Hz,脉冲宽度40 μs的脉冲电场下接受19 800个脉冲处理后,其活性降低了56.5％。文章采用荧光偏光光谱对处理前后的样品进行了分析。 处理后酶样的荧光强度明显大于处理前,在峰值位置其荧光强度增加超过50％,峰位从342 nm移到了346 nm左右,其荧光偏振幅度明显减小。由此推断出木瓜蛋白酶经脉冲电场处理后酶蛋白的α-螺旋结构松散拉伸,分子内部的氨基酸残基暴露于分子表面,并有部分发生离解游离于溶液中,导致活性部位的结构发生变化,最终导致酶失活。     

荧光光谱法研究低频脉冲电场对胰岛素分子的作用

胰岛素作为一种胞间信号分子,对于生命信息的传递起着极为重要的作用。探讨低频脉冲电场对胰岛素分子的作用,对于从细胞信号系统的角度来解释生物电磁效应有着十分重要的意义。在实验中,对照组和场暴露组之间荧光峰值强度的差别表明了低频脉冲电场改变了胰岛素分子的构象,低频脉冲电场可能通过破坏胰岛素分子氢键和重新形成某些氢键来改变它的构象。本文结果表明胞间信号分子也是低频电磁场作用的一个重要靶体。     

高压脉冲电场对脂肪氧化酶二级和三级构象的影响效果

应用圆二色谱和荧光光谱研究了高压脉冲电场(PEF)对脂肪氧化酶(LOX)的二级和三级构象的影响效果。研究结果表明PEF破坏了LOX二级和三级结构。PEF处理后,LOX的CD光谱中两个特征负峰值显著降低,二级结构中α-螺旋含量显著降低(p<0.05),并且LOX中α-螺旋含量和电场强度之间存在良好线性关系。PEF处理后LOX发射光谱中特征峰(337和583 nm)的荧光强度显著增大(p<0.05),特征峰相对荧光强度和电场强度之间存在良好线性关系。结果表明PEF酶活钝化跟酶二级和三级结构的破坏有关,为PEF钝酶机理研究提供理论基础。     

脉冲电场对脂肪氧化酶及多酚氧化酶构象影响的光谱分析

以多酚氧化酶(Polyhenol oxidase, PPO)和脂肪氧化酶(Lipoxygenase, LOX)为研究材料, 利用圆二色谱(CD)和荧光光谱分析了脉冲电场(PEF)对此两种酶蛋白二级和三级构象的影响。PPO和LOX酶活在电场强度为20 kV·cm-1的同轴处理室内处理320 μs分别降低了60.3%和21.7%,并且,随着电场强度的增大, 脉冲处理时间的延长, PPO与LOX酶的活性进一步降低。通过CD光谱图发现, PEF处理后,PPO和LOX的α-螺旋含量显著降低, 而β-折叠含量则呈现增长, 表明PPO与LOX酶蛋白中的二级构象在PEF处理后发生了极大的改变, 酶活钝化和二级结构的破坏之间存在对应关系。PEF处理后LOX的荧光强度增加, 随电场强度增强荧光强度增加幅度显著增大,表明PEF破坏了LOX三级构象,酶活钝化和三级结构的破坏之间存在对应关系。