氩离子激光辐照对大豆幼苗生物学性能影响的研究--生理生化指标、异黄酮代谢、抗氧化性

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利用氩离子(Ar+)激光(波长分别为457、465、472、477、488、496、502、514nnm,功率密度=5.7mW/mm2)辐照高异黄酮品种大豆的萌发胚芽1、3、5、7min,通过对比分析水培激光辐照组(L)与对照组(ck)幼苗期的子叶和叶片的光合特性、蛋白质代谢、异黄酮含量和抗氧化性等差异,系统地讨论了大豆幼苗经Ar+激光辐照后生物学性能的变化规律。旨在较全面、深入了解低功率Ar+激光对生物组织的相互作用机理,为选育高异黄酮含量大豆提供理论和实验依据。完成的工作主要包括以下几个方面:1.大豆异黄酮含量与品质性状的相关性研究对来源不同的七个品种大豆中的6种异黄酮组分(染料木素、染料木苷、大豆苷元、大豆苷、黄豆黄素和黄豆黄苷)、蛋白质(清蛋白、谷蛋白、球蛋白、醇蛋白、7S球蛋白、11S球蛋白和总蛋白质)、粗脂肪和5种脂肪酸(软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸)进行定量分析。结果表明,不同品种大豆的异黄酮含量与蛋白质、脂肪含量相关性有所差异。其中,(1)6种大豆异黄酮分别与清蛋白、11S球蛋白、总蛋白质、蛋脂总量呈程度不同的正相关性,与谷蛋白、球蛋白和醇蛋白呈负相关性;(2)6种大豆异黄酮与亚油酸、亚麻酸均呈正相关,且与亚油酸的正相关性显著;(3)染料木素、染料木苷与大豆粗脂肪呈负相关性,而大豆苷元、大豆苷、黄豆黄素和黄豆黄苷与大豆粗脂肪呈正相关性。2.Ar+激光辐照对大豆幼苗生理生化指标的影响低功率Ar+激光辐照吉农19大豆种子胚芽后,其浸泡液电导率、含水速率,幼苗的株高、叶绿素、光合碳同化产物、可溶性蛋白质、热稳定性蛋白质、总游离氨基酸含量和碳酸酐酶(CA)、内源蛋白酶活性均有别于对照组(ck),激光辐照可以影响质膜、幼苗株高以及光合同化作用、蛋白质代谢。结果表明:457~502nm激光辐照可有效地修复了水胁迫下大豆种子质膜损伤,降低细胞内物质外流;在32组激光辐照组中,502nm激光辐照5min可有效地促进叶绿素的合成(10.09%);在提高Chla/Chlb比值(16.78%)、CA活性(118.25%)、热稳定性蛋白质含量(47.47%)、游离氨基酸含量(12.33%)的同时,降低了内源蛋白酶活性(34.85%)和幼苗株高(1.43%);即激光辐照可以在加速大豆幼苗光合碳同化产物、蛋白质代谢的同时,加速幼苗体内代谢进程。3.Ar+激光辐照对大豆幼苗异黄酮代谢的影响利用HPLC法对Ar+激光辐照组大豆幼苗子叶和叶片中染料木素、染料木苷、大豆苷元、大豆苷、黄豆黄素和黄豆黄苷6种异黄酮组分含量进行测定,其结果表明:32组激光辐照组中,50%幼苗子叶、15.6%幼苗叶片中6种异黄酮组分含量均高于对照组,其中以502nm激光辐照3min效果最为明显,大豆幼苗子叶、叶片中6种异黄酮物质合成的增加幅度分别为44.06%和117.46%:Ar~+激光辐照提高了大豆幼苗中染料木素、染料木苷、大豆苷元、大豆苷含量的同时,降低了黄豆黄素、黄豆黄苷含量,有效地提高了大豆幼苗生理活性强异黄酮物质比例;激光辐照影响了异黄酮合成前体物质苯丙氨酸(Phe)含量及异黄酮生物合成途径苯丙氨酸转氨酶(PAL)、肉桂酸羟化酶(C4H)、辅酶A连接酶(4CL)、异黄酮合成酶(SIF)活性,从而促进了异黄酮生物合成。4.Ar~+激光辐照对大豆幼苗抗氧化性的影响吉农19萌发大豆种子胚芽经Ar+激光辐照后,其幼苗子叶和叶片中超氧化岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)三种酶类抗氧化剂活性,抗坏血酸(AsA)、类胡萝卜素(Car)、脯氨酸(Pro)、紫外吸收物、还原型谷胱甘肽(GSH)非酶抗氧化物含量和膜脂过氧化产物之一丙二醛(MDA)含量均有别于对照组(ck),激光辐照可影响大豆幼苗酶类抗氧化剂活性及非酶类抗氧化剂含量。结果表明:激光辐照可以显著增加大豆幼苗SOD、CAT、POD活性及AsA、Car、Pro和紫外吸收物含量,降低叶片GSH、子叶Pro含量,提高了子叶GSH、叶片Pro含量;激光波长、辐照时间是影响幼苗抗氧化能力的两个因素,502nm激光辐照3min分别降低了子叶、叶片过氧化水平49.64%和65.56%,而496nm激光辐照1min分别降低了子叶、叶片过氧化水平73.27%和78.21%。因此,Ar+激光辐照大豆种子胚芽可以提高其幼苗的抗氧化性。
摘要第4-6页
ABSTRACT第6-7页
目录第8-11页
第一章 绪论第11-36页
    1.1 激光的生物学效应第12-19页
        1.1.1 激光的类型第12页
        1.1.2 激光生物学效应作用机制第12-15页
        1.1.3 激光对生物分子作用机制第15页
        1.1.4 激光对植物的作用及机理第15-19页
    1.2 大豆异黄酮第19-32页
        1.2.1 SI的结构、命名及分布第19-21页
        1.2.2 SI的性质第21-22页
        1.2.3 SI的生物合成途径第22-27页
        1.2.4 SI的生理活性第27-31页
        1.2.5 SI在人体中的代谢和吸收第31-32页
    1.3 植物体内的抗氧化防御系统第32-34页
        1.3.1 酶类抗氧化剂第32-33页
        1.3.2 非酶抗氧化物第33-34页
    1.4 论文研究的目标第34-36页
第二章 Ar~+激光辐照对大豆幼苗生理生化指标的影响第36-67页
    2.1 引言第36-37页
        2.1.1 SI含量与品质性状的相关性研究第36页
        2.1.2 激光的生物学效应第36-37页
    2.2 材料与方法第37-39页
        2.2.1 材料及试剂第37-39页
        2.2.2 主要仪器第39页
    2.3 实验方法第39-45页
        2.3.1 大豆种子SI、脂肪和蛋白质的测定第39-42页
        2.3.2 激光剂量的筛选第42页
        2.3.3 激光辐照大豆及幼苗培育第42页
        2.3.4 对种子膜渗透性及大豆幼苗生长的影响第42-43页
        2.3.5 对大豆幼苗光合特性的影响第43-44页
        2.3.6 对大豆幼苗蛋白质代谢影响第44-45页
    2.4 结果与分析第45-61页
        2.4.1 大豆种子六种SI含量第45页
        2.4.2 大豆种子蛋白质含量第45-46页
        2.4.3 大豆种子脂肪及脂肪酸第46-47页
        2.4.4 种子浸泡液电导率第47页
        2.4.5 种子吸水率第47-48页
        2.4.6 幼苗株高第48-49页
        2.4.7 叶绿素第49-53页
        2.4.8 光合同化产物第53-56页
        2.4.9 CA活性第56-57页
        2.4.10 可溶性蛋白质第57-58页
        2.4.11 热稳定蛋白质第58-59页
        2.4.12 总游离氨基酸第59-60页
        2.4.13 内源蛋白酶活性第60-61页
    2.5 讨论第61-65页
        2.5.1 异黄酮含量与大豆品质性状的相关性第61-62页
        2.5.2 激光辐照对大豆幼苗光合特性的影响第62-64页
        2.5.3 激光辐照对大豆幼苗蛋白质代谢的影响第64-65页
    2.6 小结第65-67页
        2.6.1 异黄酮含量与大豆品质性状的相关性第65页
        2.6.2 Ar~+激光辐照对大豆幼苗生理生化的影响第65-67页
第三章 Ar~+激光辐照对大豆幼苗异黄酮代谢的影响第67-88页
    3.1 引言第67-68页
    3.2 材料与方法第68-69页
        3.2.1 材料及试剂第68-69页
        3.2.2 主要仪器第69页
    3.3 实验方法第69-72页
        3.3.1 激光辐照大豆及幼苗培育第69页
        3.3.2 SI的提取及六种SI组分测定第69页
        3.3.3 SI合成前体物质提取及测定第69-70页
        3.3.4 SI生物合成途径中相关酶的提取及活性测定第70-72页
    3.4 结果与分析第72-85页
        3.4.1 对照组(ck)幼苗中六种SI含量第72-73页
        3.4.2 染料木苷第73-74页
        3.4.3 大豆苷第74-75页
        3.4.4 黄豆黄苷第75页
        3.4.5 染料木素第75-76页
        3.4.6 大豆苷元第76-77页
        3.4.7 黄豆黄素第77-79页
        3.4.8 六种SI和第79页
        3.4.9 游离苯丙氨酸第79-80页
        3.4.10 游离丙酮酸第80-81页
        3.4.11 光合同化产物第81-82页
        3.4.12 PAL活性第82-83页
        3.4.13 C4H活性第83页
        3.4.14 4CL活性第83-84页
        3.4.15 IFS活性第84-85页
    3.5 讨论第85-87页
        3.5.1 Phe、光合同化产物含量对大豆幼苗SI含量的影响第85-86页
        3.5.2 SI生物合成途径相关酶活对SI含量的影响第86-87页
    3.6 小结第87-88页
第四章 Ar~+激光辐照对大豆幼苗抗氧化性的影响第88-110页
    4.1 引言第88-89页
    4.2 材料与方法第89-90页
        4.2.1 材料、试剂第89-90页
        4.2.2 主要仪器第90页
    4.3 实验方法第90-93页
        4.3.1 Ar~+激光辐照大豆及幼苗培育第90-91页
        4.3.2 抗氧化酶提取及活性测定第91-92页
        4.3.3 抗氧化剂提取及含量测定第92-93页
    4.4 结果与分析第93-106页
        4.4.1 SOD活性第93-95页
        4.4.2 POD活性第95-96页
        4.4.3 CAT活性第96-97页
        4.4.4 抗坏血酸第97-99页
        4.4.5 还原型谷胱甘肽第99-100页
        4.4.6 类胡萝卜素第100-101页
        4.4.7 紫外吸收物第101-103页
        4.4.8 游离脯氨酸第103-104页
        4.4.9 丙二醛第104-106页
    4.5 讨论第106-108页
        4.5.1 激光辐照对大豆幼苗抗氧化酶活性的影响第106-107页
        4.5.2 激光辐照对大豆幼苗抗氧化剂含量及膜过氧化水平的影响第107-108页
    4.6 小结第108-110页
第五章 结论与展望第110-112页
    5.1 结论第110-111页
    5.2 展望第111-112页
致谢第112-113页
参考文献第113-118页
附录第118-120页
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