应用超弱光子辐射评价菠菜叶片衰老方法可行性

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1、第30卷第17期农业工程学报Vol.30No.172682014年9月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringSep.2014·农产品加工工程·应用超弱光子辐射评价菠菜叶片衰老方法可行性习岗，贺瑞瑞，刘锴，赵燕燕（西安理工大学理学院应用物理系，西安710048）摘要：为了研究植物叶片衰老评价及其无损检测方法，采用外源H2O2诱发菠菜叶片衰老，研究了H2O2胁迫下菠菜叶片细胞超弱光子辐射的变化规律及其与叶片衰老的关系。结果表明，在H2O2胁迫过程

2、中，菠菜叶片自发光子辐射随着胁迫时间的延长而增加，外界光诱导的延迟光子辐射也表现出明显的变化。根据细胞自发光子辐射和延迟光子辐射的生物学意义，采用延迟光子辐射积分强度和自发光子辐射的比值作为描述细胞整体状态的状态参量，结果发现，在H2O2胁迫过程中，基于细胞超弱光子辐射的菠菜叶片细胞状态参量的变化与叶绿素含量的变化呈现良好的正相关，相关系数为0.91437，暗示通过细胞状态参量的变化可以推测菠菜叶片细胞的状态与衰老程度，进而实现对菠菜叶片衰老程度的无损检测，为植物叶片衰老评价提供了一种新方法。关键词：辐射；无损检测

3、；叶绿素；叶片衰老评价；H2O2胁迫；细胞超弱光子辐射；细胞状态参量doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.17.034中图分类号：Q632;S636.1文献标志码：A文章编号：1002-6819(2014)-17-0268-08习岗，贺瑞瑞，刘锴，等.应用超弱光子辐射评价菠菜叶片衰老方法可行性[J].农业工程学报，2014，30(17)：268－275.XiGang,HeRuirui,LiuKai,etal.Feasibilityofevaluationmethodforspinach

4、leafsenescencebasedonbiologicalultraweakphotonemission[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2014,30(17):268－275.(inChinesewithEnglishabstract)由于叶片衰老并不取决于单一生理生化过程0引言的变化，而是由代谢所决定的细胞整体状态越来越植物叶片衰老是一种程序性细胞死亡过程，它差的过程，因此，

5、要对叶片衰老做出客观和准确评不仅受到内部基因表达的调控，还受到外部环境的价的关键是找出能够对细胞整体状态做出评价，并[1-2]影响。对植物叶片衰老机理与评价方法的研究既能够做到无损检测的方法。近年来，已有基于红外是植物生命科学研究的核心问题之一，也具有重大光谱和核磁共振分析的叶片衰老无损评价方法的的经济效益和社会效益。目前，对植物叶片衰老机[9-11]研究报道，这些研究的基本思路都是基于活细理的研究已经深入到基因水平。但是，如何无损检胞的信息采集和分析实现对叶片衰老的无损测量测和评价植物叶片衰老仍是一个没有解决的基

6、本与评价。问题。由于叶片衰老最明显的表型是叶色变黄，这种细胞超弱光子辐射是细胞在生命活动中发出[3-4]表型反映了叶绿素降解或者叶绿体结构的变化，因的光辐射，这种光辐射与生理代谢、光合作用、细而常将叶色或者叶绿素含量的变化作为衰老的评价胞分裂等许多生命过程密切有关，是活细胞发出的[5-8][12-16]指标。除此之外，丙二醛（malondialdehyde，MDA）一种生命信息，针对这种信息的分析和解读有含量、活性氧清除系统活性、激素含量、原生质膜可能为描述细胞状态，并对其进行无损检测提供一通透性和RuBP羧化酶活

7、性等也被用作衰老的指种新方法，从而为植物叶片细胞状态和衰老评价的标。但是，植物叶片衰老是一种由复杂生理过程导研究打开一个新的门径。近年来，随着微弱光信息致的综合表现，通过叶色判定衰老无法做到早期预采集技术的进步，细胞超弱光子辐射的采集比起红警，而生理生化指标的获得需要破坏性测量，不能外光谱和核磁共振等技术的采集要简单和方便的无损检测。多，其生物学意义和物理意义也更加明确。因此，基于细胞超弱光子辐射研究和评价植物叶片细胞状态与衰老具有明显的优势。然而，有关研究报道收稿日期：2014-04-26修订日期：2014-07

8、-27基金项目：国家自然科学基金（51277151）；西安理工大学科技创新计很少。划项目（2013CX019）由于环境胁迫是植物衰老的主要因素[17-18]，作者简介：习岗（1957－），男（汉族），陕西杨凌人，西安理工大学H2O2能够通过跨膜运输的方式在细胞之间迅速扩应用物理系教授，主要研究方向为生物光学和生物电磁学。西安西安理工大学理学院应用物理系，71