3种激光辐照对灯盏花抗氧化系统的影响

2017-10-27林丽飞刘春国熊力军

江苏农业科学 2017年16期

林丽飞　刘春国　熊力军

摘要：以灯盏花组织培养苗为材料，研究He-Ne激光、半导体激光、CO2激光对灯盏花几组抗性指标的影响。使用3种激光对灯盏花组培苗进行不同时间的辐照处理。结果表明，3种激光中，CO2激光辐照60 s时，过氧化物酶活性是对照组的33倍，过氧化氢酶活性是对照组的48倍，超氧化物歧化酶活性比对照组提高3331 U/g；辐照180 s时，丙二醛含量比对照组降低244 μmol/g，可溶性糖含量急剧下降，为0045%。He-Ne激光辐照60 s、半导体激光辐照30 s时，脯氨酸含量分别为9624、9498 μg/g，是对照组的35倍，CO2激光辐照180 s、半导体激光辐照30 s时，可溶性蛋白含量最高，比对照提高745 mg/g。不同激光对灯盏花组培苗辐照一定时间可提高其抗氧化活性，有利于提高灯盏花抗逆性。

关键词：灯盏花；He-Ne激光；半导体激光；CO2激光；生化指标

中图分类号： S56723+901文献标志码：

文章编号：1002-1302（2017）16-0135-03

收稿日期：2016-11-09

基金项目：国家自然科学基金（编号：61068003）；云南省应用基础研究计划（编号：2009ZC131M）；第一批红河学院中青年学术带头人后备人才项目（编号：2010PY0104）。

作者简介：林丽飞（1978—），女，云南建水人，硕士，副教授，主要从事植物保护、植物细胞工程的研究。E-mail：llf_biology2@126 com。

通信作者：张灿邦，教授，硕士生导师，从事光学物理学研究。E-mail：cbzhanguoh@ gmailcom。

灯盏花，学名短葶飞蓬[Erigeron breviscapus （Vant） Hand-Mazz]，别称灯盏细辛，为菊科飞蓬属多年生野生草本植物，主要分布于西藏、四川、云南等省[1-2]。灯盏花生长在海拔1 200～3 500 m的中山、亚高山开阔山坡草地和林缘地带，是一种重要的药用植物，其作用主要有活血化瘀、舒筋、止痛、改善微循环，对预防心血管等疾病具有特殊的疗效[3]。目前，药材市场对灯盏花的需求不断扩大，而灯盏花自然繁殖率低，发芽率低，加上过度的挖掘，使得野生灯盏花资源逐渐枯竭[4]。为满足广大市场的需求，研究开发高产优质、适应能力强、抗逆性好的灯盏花品种已成为当前研究的热点。近年来，激光应用于生物学领域已取得大量研究成果[5-20]，特别是激光对生物体产生具有重要意义的生物效应更是倍受人们的关注。本研究运用3种激光不同辐照时间辐照灯盏花组织培养苗，并对辐照后灯盏花抗性指标作了系统的测定，从而找出最佳激光类型和不同激光的最佳处理剂量，以期最终能把激光技术应用于灯盏花的快速繁殖和大量生产。

1材料与方法

11材料

灯盏花无菌培养苗、叶片、愈伤组织及芽来自于红河学院组培室，培养条件为温度（25±2） ℃，光照时间16 h/d，光照度1 500～3 000 lx。

12方法

121激光器辐照技术

激光器光源与反光镜相距50 cm，反光镜反射点与材料放置点相距50 cm，He-Ne激光器电流调节为06 mA，CO2激光器电流调节为01 mA。He-Ne激光光束到达材料放置点时的功率约为16 mW，半导体激光器光束到达材料放置点的功率约236 mW，CO2激光器功率相对要高，为18～23 mW。3种激光辐照时间为30、60、120、180 s。具体操作见图1。

122方法灯盏花组培苗的培养配方参照文献[19-20]。选取经过He-Ne激光、半导体激光、CO2激光辐照30、60、120、180 s后的幼嫩灯盏花叶片，以备测定相关指标。

123相关抗性指标的测量[21-23]超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮蓝四唑法测定，过氧化物酶（POD）活性测定采用愈创木酚法，过氧化氢酶（CAT）活性测定采用H2O2反应比色法，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法测定，可溶性蛋白质质量分数测定采用考马斯亮蓝法，可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法。脯氨酸含量的测定采用磺基水杨酸方法进行。

2结果与分析

21激光輻照对灯盏花过氧化物酶活性的影响

通过3种激光不同时间辐照后，过氧化物酶活性都有不同程度的变化。在He-Ne激光处理中，过氧化物酶的活性在120 s时达到最大值，为025 U/g，当超过120 s后明显降低；在半导体激光处理中，120 s也达到最大值，为016 U/g；在CO2激光处理中，60 s时达最大值，为0345 U/g。试验结果表明，3种不同类型激光辐照后，经过不同辐照时间，以CO2激光效果最好，在较短辐照时间内活性达到最大值（图2）。

22不同激光对灯盏花过氧化氢酶活性的影响

通过3种激光不同时间辐照后，过氧化氢酶活性有不同程度的变化。在He-Ne激光处理中，辐照180 s过氧化氢酶活性最高，为0017 mg/（g·min），其次是60 s处理，不同处理均高于对照；半导体激光处理中，辐照60 s的过氧化氢酶活性较高，为0008 mg/（g·min）；在CO2激光处理中，辐照60 s过氧化氢酶活性最高，为0024 mg/（g·min），其余各组酶活性相对要低（图3）。

[FK（W11][TPLLF3tif][FK）]

23激光辐照对灯盏花丙二醛含量的影响

用3种激光不同时间辐照灯盏花幼嫩叶片后，测定其丙二醛含量。在He-Ne激光处理中，辐照60 s丙二醛含量最低，为4955 μmol/g；半导体激光处理中，120 s的处理丙二醛含量最低，为524 μmol/g，辐照180 s处理组含量最高，为8738 μmol/g；CO2激光处理中，辐照180 s的处理丙二醛含量最低，为4422 μmol/g，辐照120 s丙二醛含量最高，为10133 μmol/g（图4）。

24激光辐照对灯盏花超氧化物歧化酶活性的影响

经过3种激光不同时间辐照后，在He-Ne激光处理中，辐照180 s处理超氧化物歧化酶活性高于对照，为 176465 U/g，其他各组则低于对照；在半导体激光处理中，辐照120 s处理SOD活性最高，为196692 U/g；CO2激光处理中，辐照60 s处理SOD活性最高，为20788 U/g，其他各组SOD活性都高于对照。这3种激光中，以CO2激光处理效果最好（图5）。

25激光辐照对灯盏花脯氨酸含量的影响

测定经He-Ne激光、半导体激光、CO2激光辐照后的灯盏花幼嫩叶片脯氨酸含量，结果表明，He-Ne激光辐照60 s脯氨酸含量最高，为9624 μg/g；半导体激光处理中，辐照 30 s 处理脯氨酸含量最高，为9498 μg/g，其次是120 s处理；CO2激光处理中，辐照60 s处理脯氨酸含量最高，为7878 μg/g，其次是辐照180 s的处理。3种激光不同处理时间脯氨酸含量均有所提高，其中He-Ne激光、半导体激光更有利脯氨酸含量的提高（图6）。

26激光辐照对灯盏花可溶性糖含量的影响

测定3种激光不同处理时间后的灯盏花叶片可溶性糖含量，结果表明，在He-Ne激光辐照中，可溶性糖含量表现为下降趋势，辐照120 s可溶性糖含量最低，为0091%；在半导体激光中，可溶性糖含量也表现出随辐照时间延长而下降的趋势，辐照180 s处理最低，为0108%；CO2激光处理中，短时间内可溶性糖含量急剧下降，辐照180 s时最低，为 0045%。这3种激光辐照后的灯盏花叶片可溶性糖含量总体表现出随着照射时间的延长而降低的趋势（图7）。

27激光辐照对灯盏花可溶性蛋白含量的影响

测定3种激光辐照不同时间的灯盏花叶片可溶性蛋白含量结果（图8）表明，He-Ne激光处理中，辐照120 s处理可溶性蛋白含量最高，为2182 mg/g，辐照180 s处理低于对照组；在半导体激光中，30 s处理可溶性蛋白含量最高，为 2467 mg/g，辐照60 s时最低，随后有升高趋势；在CO2激光中，可溶性蛋白质含量表现为随着辐照时间延长而升高的趋势，辐照120 s时最高，为22 mg/g。3种激光不同时间处理后，可溶性蛋白含量总体均有提高，其中半导体激光作用效果较明显。

3讨论

本试验将灯盏花组织培养技术与激光辐照相结合，对激光辐照对灯盏花组织培养的影响进行了系统研究，从而找出不同类型激光处理灯盏花种子的最佳剂量，研究结果表明，He-Ne激光、半导体激光、CO2激光的辐照均促进灯盏花种子萌发，其中CO2激光、半导体激光以30 s为最佳辐照时间，He-Ne激光则以60 s辐照时间为最佳，3种激光中，CO2激光的作用效果最为明显。

激光照射后组织内的各种酶活性均有提高现象，特别是He-Ne激光、CO2激光，叶片组织中与抗逆性相关的有机物成分也相对提高，同时，在测定各种指标的过程中，出现有相矛盾的结果，如CO2激光处理60 s的酶活性相对较高，但测定丙二醛含量却高于对照等，原因可能是取材与试验误差所致，在测定可溶性糖、可溶性蛋白质含量时，可溶性糖含量总体表现为下降趋势，He-Ne激光处理180 s的可溶性蛋白含量低于对照，这可能是植物种类、取材部位不同，从而导致与相关研究结果相反。总之，适当剂量的激光辐照对灯盏花各种生理指标有促进作用，提高各种抗氧化酶活性，促进各种渗透调节有机物质的合成，从而增强灯盏花的抗逆性。而超过一定剂量的处理，对灯盏花生长没有促进作用，反而会起到抑制作用。

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