CO2激光对增强UV-B损伤绿豆幼苗的防护、修复效应及机理研究(作者：李方民导师：王勋陵教授岳明教授)中文摘要本研究以绿豆(PhaseolusraditusL.)为实验材料，运用生理学、生物化学、分子生物学、拉曼光谱学分析等方法研究了CO2激光辐照(20mW·mm-2)绿豆种子的生物学效应及CO2激光辐照对增强UV-B(3.10kJ·m-2)辐射损伤绿豆幼苗的防护、修复效应及激光的生物学作用机制。结果表明： 1.CO2激光预处理绿豆种子促进了幼苗的生长发育。其作用效果集中表现为：激光预处理提高了绿豆幼苗的光合色素含量、水分利用率、净光合速率、气孔导度、蛋白质含量以及植株的总生物量。 2.CO2激光预处理提高了绿豆还原型谷胱甘肽含量、抗坏血酸含量、紫外吸收物含量、脯氨酸含量等非酶类抗氧化物质的量。同时，CO2激光预处理降低绿豆MDA浓度，增强抗氧化酶SOD、POD和CAT活性，对增强UV-B辐射损伤绿豆具有良好的防护效果。 3.增强UV-B辐射对绿豆的生长发育产生一定的损伤作用。引起了绿豆幼苗的光合色素含量、水分利用率、净光合速率、气孔导度、可溶性蛋白质含量等的下降，同时降低了绿豆的总生物量。 4.增强UV-B辐射导致绿豆MDA浓度、紫外吸收物含量、脯氨酸含量升高，并降低了绿豆还原型谷胱甘肽含量、抗坏血酸含量、抗氧化酶SOD、POD和CAT活性，使植物产生过量的自由基，引起脂质过氧化伤害。 5.CO2激光预处理绿豆种子对增强UV-B辐射的损伤具有良好的防护作用。CO2激光预处理的绿豆种子，在生长期间再经增强的UV-B辐射后能发现：UV-B辐射损伤绿豆幼苗的光合色素含量、水分利用率、净光合速率、气孔导度以及总生物量的影响，都会在一定程度上减弱；同时，UV-B辐射后绿豆的可溶性蛋白质含量、MDA浓度、还原型谷胱甘肽含量、抗坏血酸含量、抗氧化酶SOD、POD和CAT活性的下降，也会一定程度上得到抑制。说明CO2激光对绿豆的促进效应能一定程度上提高绿豆的抗UV-B辐射胁迫能力，从而减弱增强UV-B辐射对绿豆的损伤效应。 6.CO2激光辐照对增强UV-B辐射引起绿豆生理和生化代谢的损伤效应具有良好的修复作用。增强的UV-B辐射后的绿豆，再经CO2激光辐照处理，结果表明：CO2激光对绿豆的促进效应会一定程度上恢复UV-B辐射对绿豆幼苗的光合色素含量、水分利用率、净光合速率、气孔导度以及总生物量的抑制影响；而且，还可以一定程度上恢复UV-B辐射损伤绿豆的可溶性蛋白质含量、MDA浓度、还原型谷胱甘肽含量、抗坏血酸含量、抗氧化酶SOD、POD和CAT活性。说明CO2激光对绿豆的促进效应能一定程度上激活和增强绿豆的抗UV-B辐射胁迫能力，从而减弱增强UV-B辐射对绿豆的损伤效应。 7.在CO2激光预处理对增强UV-B辐射损伤绿豆的防护实验中，实验所得到最佳处理时间为5分钟，而在CO2激光辐照对增强UV-B辐射损伤绿豆的修复实验中，实验所得到最佳处理时间为90秒。 8.拉曼光谱数据显示，增强UV-B辐射引起绿豆DNA损伤后产生的主要光产物为环丁烷嘧啶二聚体(CPDs)，表现在胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)的表征谱带产生较大位移，且峰的强度下降，同时胸腺嘧啶的氢键配对能力显著下降，C5C6双键强的拉曼减色现象，以及C6H的拉曼增色现象。经CO2激光辐照后，胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)的表征谱带基本恢复原位，且峰的强度增加，而胸腺嘧啶的氢键配对能力，C5C6双键强的拉曼减色现象，以及C6H的拉曼增色现象都在一定程度上得到恢复。这说明增强UV-B辐射后形成的环丁烷嘧啶二聚体，再经过CO2激光辐照后，能直接打断嘧啶二聚体之间的共价键，使二聚体单体化，从而形成一种断键修复方式。同时，也证明了He-Ne激光辐照对增强UV-B辐射引起绿豆DNA损伤的修复方式与CO2激光的一样，都为断键修复。