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生物超弱发光及其应用研究概述 2

来源:医学杂志 2006-11-30 00:04:36 

光强度呈双峰曲线;并认为第一峰主要与营养物质的分解代谢(主要是不饱和脂肪酸的氧化)有关,第二峰主要与有丝分裂有关,两者同行并存;但峰值出现的早晚因作物种类而不同[28,60]。不同物物间超弱发光强度有所不同,比如苗期发光强度大麦>小麦>玉米,反映了它们在干旱适应性上的差异[37]。种子超弱发光强度与某些物质的含量有关,豆科牧草种子萌动之初,超弱发光强度与干种子中饱和脂肪酸C014-18、棕榈酸、ATP含量呈负相关,和双健不饱和脂肪酸C1-318-24含量成正相关[38,39],这和一些沙生植物是一致的[41]。作物籽粒的发光强度与成熟度及着生部位有关,对玉米的研究表明,成熟度小的籽粒高于成熟度大的籽粒[61]。其原因在于,授粉初期籽粒主要器官分化,细胞分裂和呼吸作用强;进入完熟期后,籽粒新陈代谢和细胞分裂减弱,超弱发光也相应减弱。此外,不同着生部位的籽粒超弱发光强度也有所不同,授粉48天后的玉米果穗,上部籽粒<中粒籽粒<下部籽粒;采后贮存30天的果穗,发光趋势正好相反,前者反映了果穗的发育和成熟过程,后者则反映了玉米是穗收获后穗部营养物质转运和累积的规律。

  2.2缺失体和种子活力

  三种大豆脂肪酸氧化酶同工酶缺失体Lox1、Lox2、Lox3及其组合缺失体的子叶和真叶有相同的发光规律,双缺失体 >单缺失体>正常品种,表明缺失体苗期叶片的超弱发光与脂肪酸氧化酶的基因型有关,这也许可以成为鉴别脂肪酸氧化酶同工酶缺失体的指标[59]。国外对这三种缺失体也有研究,据Jinye wang等报道,三者及组合的组织匀浆中,Lox1+Lox3的发光强度最低[61]。种子超弱发光强度的高低能在一定程度上反映种子活力的大小,马铃薯整种子及其粉碎后的提取液超弱发光强度均与发芽率和发芽指数呈显著或极显著正相关关系[25]。用超弱发光强度鉴定种子活力,样品量少又不破坏种子,对于种子量少的珍贵品种极其有益。

  2.3抗生研究

  2.3.1抗穗发芽能力、抗冷性、抗盐碱 不同抗穗发芽能力小麦品种完熟期贮藏幼苗的超弱发光强度有相同趋势,休眠期短的品种(易带穗发芽)>中抗品种>抗性品种[26]。因此,籽粒超弱发光强度可作为鉴定和筛选抗穗发芽品种的依据。只要把品种按发光值和统计结果排列,即可把抗性品种和抗性差的品种分开,而且条件单一,不需模拟逆境。

  低温能降低超弱发光强度,低温下萌动7-8天的玉米籽粒[24]发光强度不及室温下的三分之一;且同样的低温,抗寒品种发光强度显著高于不抗寒品种,这种低温萌动时品种间发光强度的差异性品种抗冷性一致的表现,为筛选抗寒品种提供了一种简捷的鉴定方法。稀土有利于提高根系活力和发光强度[40]。但稀土只是在作物自身抗寒基础上发挥效力。随着温度的下降可能出现类似“闪光”的现象,比如冬天小麦在(40C-O0C-40C)降温过程中,根系活力随之下降,根系超弱发光强度好反而有所提高。水果对低温的反应和萌发强度却反而有所提高。水果对低温的反应和萌发种子有所不同,将葡萄和金拮分别贮藏在低温和室温下,结果,在贮藏过程中发光强度没有显著变化,而且两种处理亦无显著差异[42]。

  用NaCI溶液对种子进行盐分胁迫处理,结果显示,高抗盐品种的发芽率和超弱发光强度均高于敏感品种[28,40,43,60],耐盐苜蓿的发光值、代谢和生长速率无大的变化,敏感品种则有显著改变[60]。盐分胁迫将降低超弱发光强度,用0.5% naCI溶液萌发的大麦发光强度显著低于对照无显著差异,大豆则差异明显,这是因为小麦属中抗盐作物,而大豆属不抗盐作物[43]。稀土能提高作物耐盐能力,稀土溶液浸种能减弱盐胁迫引起的春、冬小麦发光强度降低的程度,且冬小麦比春小麦效果更明显[40]。

  2.3.1抗旱性 作物籽粒和幼苗超弱发光都能在一定程度上反映品种间抗旱性差异。不同抗旱性小麦品种籽料的发光强度各有一定的范围,且抗旱性越超弱发光值也越高[30],这与冬小麦和荞麦幼苗的试验结果是一致的[32,36]。用籽粒的超弱发光强度来鉴定作物的抗旱性有许多优点,简单易行,速度快,样品量少,又不破坏种子,对种子量少的珍贵品种尤其适宜。但是,仅仅根据超弱发光值的方差分析结果来对品种进行抗旱性分类,则无论用LSR0.05还是用LSR0.01作为分类标准,其中都有可属于抗旱性中等的中间类型[30]。

  荞麦幼苗的发光强度抗旱品种大于不抗旱品种[36]。玉米抗旱自交系根的超弱发光积分值高于不抗旱自交系;根芽、根胚、根种超弱发光积分值的比值,萌发前期抗旱自交系大于不抗旱自交系(超弱发光积分优值与总积分值的比值亦如此);后期则相反[31],大麦超弱发光的最高峰值亦有类似规律[35]。冬小麦抗旱品种萌发过程五个龄期的的超弱发光总值比不抗旱品种大(大麦[35]也是这样),超弱发光持续不衰时间也比不抗旱品种长[32]。芝麻幼苗根茎,根叶超弱发光的的比值,抗旱性品种比不抗旱品种高[33]。(辣椒[34]、小麦[40])萎蔫后的复水能力与超弱发光强度呈正样关系,这在评价品种抗旱能力方面有实际意义[40]。不同抗旱性品种在萌发过程中有不同的发光动态,(小麦、大麦[37])抗旱品种萌发初期芽和根的超弱发光都很强,第二叶比第一叶发光水平更高,且在整个萌发过程中根的发光长盛不衰;不抗旱品种第一、二叶的发光水平都比较低,虽然萌动之初根的发光值占极大比重,但短时间内又很快下降;中抗品种则介于两者之间。这种发光部位动态过程的不同,有可能成为快速鉴定、早期筛选抗性品种的一种简便方法。

  此外,人们还对水分胁迫和模拟干旱条件下作物幼苗的发光情况进行了研究。小麦萌发过程中用20%聚乙二醇进行水分胁迫处理,2小时后发光值有所下降,此后一直趋于较低水平,并且无明显的峰值出现[28]。(小麦、大豆和玉米等[27,29])作物种子萌发时用蔗糖模拟干旱(简称模拟干旱),超弱发光强度有所降低;但不抗旱品种降低程度显著大于抗旱品种。在模拟干旱条件下萌发时,发光强度抗旱品种显著高于普通品种与蒸馏中萌发情况相反[29]。

  2.4理化因素对超弱发光的影响

  超弱发光强度与环境因素有关,理化因子,如特定电磁波(简称PDP)、氧化剂、代谢抑制剂、稀土和电离辐射等,都可以改变发光强度。经TDP辐照的大豆干种

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