3種激光輻照對燈盞花抗氧化系統(tǒng)的影響

林麗飛　劉春國　熊力軍

摘要：以燈盞花組織培養(yǎng)苗為材料，研究He-Ne激光、半導體激光、CO2激光對燈盞花幾組抗性指標的影響。使用3種激光對燈盞花組培苗進行不同時間的輻照處理。結(jié)果表明，3種激光中，CO2激光輻照60 s時，過氧化物酶活性是對照組的33倍，過氧化氫酶活性是對照組的48倍，超氧化物歧化酶活性比對照組提高3331 U/g；輻照180 s時，丙二醛含量比對照組降低244 μmol/g，可溶性糖含量急劇下降，為0045%。He-Ne激光輻照60 s、半導體激光輻照30 s時，脯氨酸含量分別為9624、9498 μg/g，是對照組的35倍，CO2激光輻照180 s、半導體激光輻照30 s時，可溶性蛋白含量最高，比對照提高745 mg/g。不同激光對燈盞花組培苗輻照一定時間可提高其抗氧化活性，有利于提高燈盞花抗逆性。

關(guān)鍵詞：燈盞花；He-Ne激光；半導體激光；CO2激光；生化指標

中圖分類號： S56723+901文獻標志碼：

文章編號：1002-1302（2017）16-0135-03

收稿日期：2016-11-09

基金項目：國家自然科學基金（編號：61068003）；云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計劃（編號：2009ZC131M）；第一批紅河學院中青年學術(shù)帶頭人后備人才項目（編號：2010PY0104）。

作者簡介：林麗飛（1978—），女，云南建水人，碩士，副教授，主要從事植物保護、植物細胞工程的研究。E-mail：llf_biology2@126 com。

通信作者：張燦邦，教授，碩士生導師，從事光學物理學研究。E-mail：cbzhanguoh@ gmailcom。

燈盞花，學名短葶飛蓬[Erigeron breviscapus （Vant） Hand-Mazz]，別稱燈盞細辛，為菊科飛蓬屬多年生野生草本植物，主要分布于西藏、四川、云南等省[1-2]。燈盞花生長在海拔1 200～3 500 m的中山、亞高山開闊山坡草地和林緣地帶，是一種重要的藥用植物，其作用主要有活血化瘀、舒筋、止痛、改善微循環(huán)，對預(yù)防心血管等疾病具有特殊的療效[3]。目前，藥材市場對燈盞花的需求不斷擴大，而燈盞花自然繁殖率低，發(fā)芽率低，加上過度的挖掘，使得野生燈盞花資源逐漸枯竭[4]。為滿足廣大市場的需求，研究開發(fā)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、適應(yīng)能力強、抗逆性好的燈盞花品種已成為當前研究的熱點。近年來，激光應(yīng)用于生物學領(lǐng)域已取得大量研究成果[5-20]，特別是激光對生物體產(chǎn)生具有重要意義的生物效應(yīng)更是倍受人們的關(guān)注。本研究運用3種激光不同輻照時間輻照燈盞花組織培養(yǎng)苗，并對輻照后燈盞花抗性指標作了系統(tǒng)的測定，從而找出最佳激光類型和不同激光的最佳處理劑量，以期最終能把激光技術(shù)應(yīng)用于燈盞花的快速繁殖和大量生產(chǎn)。

1材料與方法

11材料

燈盞花無菌培養(yǎng)苗、葉片、 愈傷組織及芽來自于紅河學院組培室，培養(yǎng)條件為溫度（25±2） ℃，光照時間16 h/d，光照度1 500～3 000 lx。

12方法

121激光器輻照技術(shù)

激光器光源與反光鏡相距50 cm，反光鏡反射點與材料放置點相距50 cm，He-Ne激光器電流調(diào)節(jié)為06 mA，CO2激光器電流調(diào)節(jié)為01 mA。He-Ne激光光束到達材料放置點時的功率約為16 mW，半導體激光器光束到達材料放置點的功率約236 mW，CO2激光器功率相對要高，為18～23 mW。3種激光輻照時間為30、60、120、180 s。具體操作見圖1。

122方法燈盞花組培苗的培養(yǎng)配方參照文獻[19-20]。選取經(jīng)過He-Ne激光、半導體激光、CO2激光輻照30、60、120、180 s后的幼嫩燈盞花葉片，以備測定相關(guān)指標。

123相關(guān)抗性指標的測量[21-23]超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍四唑法測定，過氧化物酶（POD）活性測定采用愈創(chuàng)木酚法，過氧化氫酶（CAT）活性測定采用H2O2反應(yīng)比色法，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法測定，可溶性蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)測定采用考馬斯亮藍法，可溶性糖含量的測定采用蒽酮比色法。脯氨酸含量的測定采用磺基水楊酸方法進行。

2結(jié)果與分析

21激光輻照對燈盞花過氧化物酶活性的影響

通過3種激光不同時間輻照后，過氧化物酶活性都有不同程度的變化。在He-Ne激光處理中，過氧化物酶的活性在120 s時達到最大值，為025 U/g，當超過120 s后明顯降低；在半導體激光處理中，120 s也達到最大值，為016 U/g；在CO2激光處理中，60 s時達最大值，為0345 U/g。試驗結(jié)果表明，3種不同類型激光輻照后，經(jīng)過不同輻照時間，以CO2激光效果最好，在較短輻照時間內(nèi)活性達到最大值（圖2）。

22不同激光對燈盞花過氧化氫酶活性的影響

通過3種激光不同時間輻照后，過氧化氫酶活性有不同程度的變化。在He-Ne激光處理中，輻照180 s過氧化氫酶活性最高，為0017 mg/（g·min），其次是60 s處理，不同處理均高于對照；半導體激光處理中，輻照60 s的過氧化氫酶活性較高，為0008 mg/（g·min）；在CO2激光處理中，輻照60 s過氧化氫酶活性最高，為0024 mg/（g·min），其余各組酶活性相對要低（圖3）。

[FK（W11][TPLLF3tif][FK）]

23激光輻照對燈盞花丙二醛含量的影響

用3種激光不同時間輻照燈盞花幼嫩葉片后，測定其丙二醛含量。在He-Ne激光處理中，輻照60 s丙二醛含量最低，為4955 μmol/g；半導體激光處理中，120 s的處理丙二醛含量最低，為524 μmol/g，輻照180 s處理組含量最高，為8738 μmol/g；CO2激光處理中，輻照180 s的處理丙二醛含量最低，為4422 μmol/g，輻照120 s丙二醛含量最高，為10133 μmol/g（圖4）。

24激光輻照對燈盞花超氧化物歧化酶活性的影響

經(jīng)過3種激光不同時間輻照后，在He-Ne激光處理中，輻照180 s處理超氧化物歧化酶活性高于對照，為 176465 U/g，其他各組則低于對照；在半導體激光處理中，輻照120 s處理SOD活性最高，為196692 U/g；CO2激光處理中，輻照60 s處理SOD活性最高，為20788 U/g，其他各組SOD活性都高于對照。這3種激光中，以CO2激光處理效果最好（圖5）。

25激光輻照對燈盞花脯氨酸含量的影響

測定經(jīng)He-Ne激光、半導體激光、CO2激光輻照后的燈盞花幼嫩葉片脯氨酸含量，結(jié)果表明，He-Ne激光輻照60 s脯氨酸含量最高，為9624 μg/g；半導體激光處理中，輻照 30 s 處理脯氨酸含量最高，為9498 μg/g，其次是120 s處理；CO2激光處理中，輻照60 s處理脯氨酸含量最高，為7878 μg/g，其次是輻照180 s的處理。3種激光不同處理時間脯氨酸含量均有所提高，其中He-Ne激光、半導體激光更有利脯氨酸含量的提高（圖6）。

26激光輻照對燈盞花可溶性糖含量的影響

測定3種激光不同處理時間后的燈盞花葉片可溶性糖含量，結(jié)果表明，在He-Ne激光輻照中，可溶性糖含量表現(xiàn)為下降趨勢，輻照120 s可溶性糖含量最低，為0091%；在半導體激光中，可溶性糖含量也表現(xiàn)出隨輻照時間延長而下降的趨勢，輻照180 s處理最低，為0108%；CO2激光處理中，短時間內(nèi)可溶性糖含量急劇下降，輻照180 s時最低，為 0045%。這3種激光輻照后的燈盞花葉片可溶性糖含量總體表現(xiàn)出隨著照射時間的延長而降低的趨勢（圖7）。

27激光輻照對燈盞花可溶性蛋白含量的影響

測定3種激光輻照不同時間的燈盞花葉片可溶性蛋白含量結(jié)果（圖8）表明，He-Ne激光處理中，輻照120 s處理可溶性蛋白含量最高，為2182 mg/g，輻照180 s處理低于對照組；在半導體激光中，30 s處理可溶性蛋白含量最高，為 2467 mg/g，輻照60 s時最低，隨后有升高趨勢；在CO2激光中，可溶性蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)為隨著輻照時間延長而升高的趨勢，輻照120 s時最高，為22 mg/g。3種激光不同時間處理后，可溶性蛋白含量總體均有提高，其中半導體激光作用效果較明顯。

3討論

本試驗將燈盞花組織培養(yǎng)技術(shù)與激光輻照相結(jié)合，對激光輻照對燈盞花組織培養(yǎng)的影響進行了系統(tǒng)研究，從而找出不同類型激光處理燈盞花種子的最佳劑量，研究結(jié)果表明，He-Ne激光、半導體激光、CO2激光的輻照均促進燈盞花種子萌發(fā)，其中CO2激光、半導體激光以30 s為最佳輻照時間，He-Ne激光則以60 s輻照時間為最佳，3種激光中，CO2激光的作用效果最為明顯。

激光照射后組織內(nèi)的各種酶活性均有提高現(xiàn)象，特別是He-Ne激光、CO2激光，葉片組織中與抗逆性相關(guān)的有機物成分也相對提高，同時，在測定各種指標的過程中，出現(xiàn)有相矛盾的結(jié)果，如CO2激光處理60 s的酶活性相對較高，但測定丙二醛含量卻高于對照等，原因可能是取材與試驗誤差所致，在測定可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)含量時，可溶性糖含量總體表現(xiàn)為下降趨勢，He-Ne激光處理180 s的可溶性蛋白含量低于對照，這可能是植物種類、取材部位不同，從而導致與相關(guān)研究結(jié)果相反?？傊m當劑量的激光輻照對燈盞花各種生理指標有促進作用，提高各種抗氧化酶活性，促進各種滲透調(diào)節(jié)有機物質(zhì)的合成，從而增強燈盞花的抗逆性。而超過一定劑量的處理，對燈盞花生長沒有促進作用，反而會起到抑制作用。

參考文獻：[HJ165mm]

中國科學院《中國植物志》編輯委員會 中國植物志[M]北京：科學出版社，1985：308

黎光南 云南中藥志[M]昆明：云南科技出版社，1990：275-276

[3]李菁，于德泉 燈盞花化學成分研究[J] 中國中藥雜志，2011，36（11）：1458-1462

[4]李鸝，黨承林 燈盞花種子的萌發(fā)特性[J] 中藥材，2005，28（11）：975-976

[5]許素蓮，樸鐵夫 激光在生物學領(lǐng)域中應(yīng)用研究進展[J] 激光雜志，2007，28（3）：213-214

[6]Tevini M，Iwanzik W，Thoma U Some effects of enhanced UV-B irradiation on the growth and composition of plants[J] Planta，1981，153（4）：388-394

[7]郝金花，馬曉麗，王小花，等 He-Ne激光對UV-B輻射小麥幼苗抗氧化系統(tǒng)的影響[J] 武漢植物學研究，2007，25（4）：350-355

[8]梁宏，陸仲康，張雪琴，等 氦分子激光對雄性小家鼠生殖細胞染色體畸變率的影響[J] 遺傳，1980，2（2）：27-28

[9]朱新軍，岳明 激光對植物的作用及其機理[J] 科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2006，16（4）：182-183

[10]陳環(huán)軍，吳俊林 激光處理生物種子產(chǎn)生的效應(yīng)概述[J] 現(xiàn)代生物醫(yī)學進展，2008，8（3）：587-589

[11]張建東，陳怡平，王勛陵 CO2激光處理對大豆種子萌發(fā)及生理的影響[J] 西北植物學報，2004，24（2）：221-225

[12]韓榕，王勛陵，岳明 He-Ne激光對增強UV-B輻射損傷小麥DNA非按期合成的影響[J] 作物學報，2003，29（4）：633-636

[13]薛慧君，岳明，王亞洲 CO2激光對大葉龍膽種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J] 中草藥，2004，35（3）：324-327

[14]馮璐，那日 植物育種的物理學方法[J] 草業(yè)科學，2005，12（22）：63-66

[15]林麗飛，唐寶林，羅冰，等 He-Ne激光輻照對燈盞花組培體系的影響[J] 西北農(nóng)林科技大學學報，2015，43（7）：207-212

[16]張舉成，張黎黎，李河，等 He-Ne和CO2激光對燈盞花種子影響的研究[J] 光電子·激光，2012，5（23）：1011-1015

[17]張美萍，陜永杰，王小花，等 He-Ne激光對增強紫外線-B輻射小麥葉片胞質(zhì)ATP酶活性的影響[J] 中國激光，2009，36（9）：2455-2459

[18]姜曉燕，高麗美，李永峰，等 He-Ne 激光對增強 UV-B 輻射擬南芥抗氧化系統(tǒng)的損傷修復(fù)[J] 光子學報，2011，40（5）：712-717

[19]林麗飛，夏瑞娥，劉春國，等 不同因素對短葶飛蓬愈傷組織的影響[J] 江蘇農(nóng)業(yè)科學，2013，41（2）：52-54

[20]林麗飛，李紹梅，劉春國，等 重金屬鉻、銀對短葶飛蓬愈傷組織誘導的影響[J] 江蘇農(nóng)業(yè)科學，2014，42（9）：48-50

[21]高俊鳳 植物生理學實驗指導[M]北京：高等教育出版社，2006：143-156

[22]李合生 現(xiàn)代植物生理學[M]北京：高等教育出版社，2002：333-359

[23]陳婧，李建平，李榮 人工老化處理對糯玉米種子生理生化特性的影響[J] 西北農(nóng)業(yè)學報，2016，25（6）：857-862