全 文 ：磁场对绿豆芽长及超氧化物歧化酶的实验研究
王红梅1 , 2
(1.德州学院 物理系 , 山东 德州　253023;2.山东省高校生物物理重点实验室 , 山东 德州 253023)
摘　要:用恒定强度的磁场(1T)对绿豆进行不同时间的处理 ,得出了不同磁场处理时间和培养时间对绿豆芽
长和超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响。实验结果表明:恒定磁场强度下不同处理时间对绿豆的芽长和
SOD活性是有影响的 , 磁场强度为 1T 时 , 在 6 个处理时间中 , 30 min处理组在每次测量时芽最长。对绿豆的
SOD测定表明:经过磁场处理后的绿豆 SOD含量产生了明显的差异 , 培养时间为 7 h 的实验组在各磁场处理
时间下的 SOD 活性均高于对照组 ,在培养 21 h 后差异最大;磁处理具有滞后效应 , 磁处理短期内并不产生明
显的效果;豆芽 SOD含量和芽长并不成对应关系。
关键词:磁生物学;绿豆芽;超氧化物歧化酶;磁场胁迫
中图分类号:S636;S129　　文献标志码:A　　文章编号:1002-4956(2011)03- 0063- 03
Experimental study of magnetic stress on buds length
and superoxide dismutase of mung bean
Wang Hongmei
1 , 2
(1.Physics Depar tment , Dezhou Unive rsity , Dezhou 253023 , China;
2.Key Labo rato ry o f Biophy sics in Univer sities of Shandong , Dezhou 253023 , China)
Abstract:The effect of different time of magnetic field and culture time on buds leng th and supe rox ide dis-
mutase activ ity o f mung bean was studied with a constant streng th magnetic field(1T).The expe riments show
tha t constant magnetic field streng th unde r differ ent trea tment times is influential on the mung bean bud leng th
and SOD activ ity.In the six pr ocessing times , the 30min treatment gr oup bud length is the longest at each
mea surement.De te rmination on SOD of mung bean show s that after magne tic treatment , the content of mung
bean SOD has significant difference , it is indicated that fo r the mensura tion o f SOD :af te r magne tic tr eatment ,
the content of mung bean SOD produce s a significant difference , the SOD activ ity of the test g roup is highe r
than that o f control g roup with 7h culture time in all the magne tic field trea tment times , and the g reatest
diffe rence in cultured 21h;magne tic treatment has hy steresis effect so magnetic tr eatment does no t produce
significant effect in sho rt te rm;there is no co rre sponding re lationship be tween the content of mung bean SOD
and bud leng th of mung bean.
Key words:magne tobiolog y;mung bean bud;super oxide dismutase;magnetic stre ss
收稿日期:2010- 05- 06
基金项目:山东省自然科学基金(2009ZRA14032)
作者简介:王红梅(1974—),女 , 山东省德州市人 ,硕士 ,讲师 ,主要从事
光生物物理的研究.
E-mail:w hm 2327@126.com
　　处于磁场中的生物体 ,其能量传递和物质交换都
与其体内电荷行为有关 ,外界磁场的变化会影响生物
体的新陈代谢。因此 ,科研工作者就磁场对生物体的
影响进行了大量的科学研究 ,逐渐形成了一门新的学
科———磁生物学 。磁生物学在农业上的应用始于 20
世纪 60年代 ,近年来逐渐受到重视 ,尤其是磁场处理
对种子萌发及幼苗生理指标影响方面的研究较多[ 1] 。
研究表明 ,磁场直接处理作物种子具有促进种子发芽 、
提高发芽率 、增强发芽势等磁生物学效应作用[ 2-3] 。磁
场处理不仅能促进农作物种子萌发 、植株生长 ,还可提
高产量 、改进品质[ 4-6] ,还可增强多种呼吸氧化酶的活
性和种子的呼吸作用[ 7] 。薛毓华等[ 8] 用磁场和磁化水
处理小麦和番茄种子 ,发现磁处理使幼苗体内的单磷
酸腺苷(adenosine monophosphate , AMP)、三磷酸腺
苷(adenosine t riphosphate , A TP)和脱氧核糖核酸
(deoxy ribonucleic acid ,DNA)的含量明显提高 。
绿豆芽是人们日常生活中的菜品 ,而且有药用价
ISSN 1002-4956
CN11-2034/ T 　　　　　　　　 　　　 实　验　技　术　与　管　理E xperim ental Technology and Managem ent　　　　　　第 28卷　第 3期　2011年 3月Vol.28　No.3　Mar.2011
值。可是有些生产者在生产绿豆芽时为了追求利润 ,
经常采用催生素 、植物生长调节剂 、漂白粉 、防腐剂 、保
鲜粉等化学药剂来缩短生产周期 、提高产量和使豆芽
色形美观 。经常食用这些化学试剂培养的豆芽能够使
细胞发生癌变 ,有害身体健康。磁场处理能否使绿豆
在短时间内生长成绿豆芽 ,磁场处理使绿豆芽的营养
物质是减少还是增多 ,关于这些方面的研究国内外鲜
有报道。本文的目的就是用 1 T 同强度的磁场对绿豆
处理一定时间后 ,研究绿豆的萌发及其超氧化物歧化
酶的变化 。
1　实验材料和仪器
仪器:采用生物物理重点实验室提供的双轭水冷
电磁铁(型号 T YU-2000H)产生磁场;紫外/可见分光
光度计(北京莱伯泰科仪器有限公司)。
材料:选择当年收获的新鲜绿豆中绿Ⅱ号(产地德
州)为实验材料 ,要求大而饱满 ,健康没有病虫害 ,种皮
没有损坏 。每组 50粒 ,立即放于 1T 的磁场中进行磁
化处理 ,处理时间分别为 10 、20 、30 、40 、50 、60 min ,然
后浸种4 h ,放在湿润的滤纸上进行培养 ,在 28 ℃的培
养箱中培养 , 始终保持滤纸湿润 , 每个处理有 2 个
重复 。
2　实验
(1)磁场处理对绿豆芽长的影响。在磁场处理后
的每天的 7:30 、14:00 、21:00 ,用刻度尺测量绿豆芽的
长度 ,并记录数据 ,重复测量取平均值。绿豆芽要轻拿
轻放 ,避免破坏其根系 ,测量完后将绿豆芽平铺到培养
皿中 ,适时加入足量的蒸馏水 ,通过比较 ,来观测磁场
对绿豆芽生长的影响 。
(2)超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定 。采用李
和生[ 9-10] 方法测定 SOD 活性:取样品 2 颗绿豆 ,用滤
纸吸干表面水分后 ,称其质量 ,然后放入研钵中 ,加入
适量的预冷的磷酸缓冲液 ,在冰浴上研磨成浆;将研磨
液放入离心管中 ,并定容至 1.5 mL ,在5 ℃下 、15 000
r/min离心 20 min ;取 16 支试管 ,放到试管架上前后
各 8支 ,并进行编号 ,第 8支为对照;分别往试管中依
次加入 2 mL 磷酸缓冲液 、0 .4 mL EDTA 、0 .4 mL 甲
硫氨酸 、0.4 mL NBT 和 0.2 mL 纯水 ,取 1—7号离心
管中的上清液 0 .2 mL 加入前 7支试管 ,对照组加入
0.2 mL 磷酸缓冲液;最后往每支试管中加入 0.4 mL
核黄素 ,放在 28 ℃保温箱中光照 30 min ;然后利用紫
外/可见分光光度计中测定 560 nm 处的吸光度值 ,重
复 3次取平均值 ,然后计算酶活性 。酶活性计算公式:
SOD总活性 =(Ack -AE)V/Ack ×0.5 ×W ×V t)
式中:Ack为对照管吸光度;AE为测定管吸光度;V 为
提取液总体积;V t为测定时体积。
3　结果和分析
3.1　不同磁场处理时间下绿豆芽芽长的变化
在1 T 磁场下不同的处理时间与绿豆芽芽长的变
化关系见图 1和图 2。
图 1　芽长随磁场处理时间的变化
图 2　芽长随培养时间的变化
由图 1可以看出 ,随着磁场处理时间的增加 ,豆芽
的芽长是先增加后减少 ,磁场处理 30 min的样品组豆
芽的芽长最长;在同一时间点上 ,经过不同磁场处理的
豆芽的芽长是不同的 , 在磁场强度为 1T 时处理 30
min的豆芽的芽长在每个时间点最长。说明磁场强度
为 1T 、30 min处理绿豆最能促进豆芽芽长的增加。
由图 2可知 ,随着培养时间的增加 ,各处理样品组
豆芽的芽长都明显增加 ,但增加情况不同:处理样品组
第 1次(7 h)测量和第 2 次(14 h)测量得到的各样品
组的芽长差别都不明显 ,但第 3次(21 h)测量时 ,各测
量组的豆芽的芽长的差距开始加大 ,到第 5 次(35 h)
测量时豆芽芽长的差距最大 ,磁场处理时间为 30 min
64 实　验　技　术　与　管　理
的样品组在每次测量时芽长最长。磁场处理时间为
10 min的实验组在第 1次到第 3次测量时(除了处理
时间为 30 m in的实验组之外)几乎等长 ,而到第 4次
测量时 ,和其他测量组的芽长差距明显加大 ,而到第 5
次测量时芽长明显比其他测量组短很多 。其中芽长增
加最快的 30 min处理的样品 ,在整个实验的过程中 ,
其芽长都大于其他时间的磁场处理 。
3.2　磁场处理对豆芽生理生化的变化
3.2.1　磁场处理时间对豆芽 SOD酶活性影响变化
由图 3可以看出 ,不同磁场处理次数对豆芽 SOD
酶含量的影响是不同的。培养时间为 7 h的样品组在
各磁场处理时间的 SOD酶的活性均高于对照组 ,说明
各磁场处理在豆芽生长的初期能提高豆芽的 SOD酶
的活性 ,能提高清除过氧化自由基 ,促进豆芽的生长;
而当培养时间达到 14 h 时 ,各样品组 SOD的活性之
间的差别不是很明显 ,磁场处理对 SOD酶活性在这个
培养时间上没有多大影响;当培养时间达到 21 h时磁
场处理 0 、10 、20 min 的样品的 SOD酶活性明显高于
其他处理时间的样品组 ,而磁场处理 30 、40 、50 、60
min的样品组 SOD酶的活性大致相同。由于豆芽生
长的初期 SOD酶活性较高 ,清除活性氧化自由基的能
力较强 ,是种子中的淀粉通过转化为豆芽生长所需的
蛋白质 ,当这一转化完成后活性氧自由基底物的缺失
而导致 SOD酶活性的下降 。而这时 10 、20 min处理
还没有转化完成 ,致使酶活性仍保持较高的水平 ,但仍
低于对照组;当培养时间超过 21 h 时 ,各样品组之间
没有明显的差异 。
图 3　SOD酶活性随磁场处理时间的变化
3.2.2　SOD酶活性随培养时间的变化
由图 4可以看出 ,第 1次(7 h)测量时 7个测量组
SOD酶的含量产生了明显的差异 ,由于第 1次测量与
第 3次(21 h)测量相差 15 h ,说明豆芽在培养 15 h之
后 ,各测量组的生长情况产生了明显的差异 ,经过 1T 、
30 min处理的绿豆在第 3次测量时 SOD的含量比经
过磁场处理的其他测量组 SOD酶的含量低 ,说明豆芽
的芽长并不与 SOD酶的含量严格对应。
从实验结果可以看出 ,在一定的磁场强度下 ,适当
磁场的处理时间可以对绿豆的发芽起促进作用 ,但在
不同的磁场处理时间下 ,促进绿豆芽长的增加速度的
效果是不同的 ,其中以 1T 、30 min 在每次测量时芽长
最长 。
磁场处理农作物和种子具有磁滞后效应 。磁场对
农作物的磁生物学效应并不是立即表现出来的 ,而是
经过一段时间的积累后才表现出来 。磁场处理可影响
含有 Mn 、Cu 、Zn 、Fe 等重要金属的酶和蛋白质中的原
(离)子 ,从而改变这些酶和蛋白质的活性 、结构和功
能 ,进一步影响到这些酶和蛋白质所参与的一系列生
理生化反应 ,使植物表现出磁效应 。本试验结果证明 ,
一定的磁场强度和适当的处理时间 ,能够提高豆芽体
内 SOD酶的含量 ,说明能够促进豆芽的生长 ,但集中
表现在豆芽生长的中期 。由图 4 可以看出 , 1T 、30
min处理的绿豆和 1T 、20 min处理的绿豆在第 3至第
6次(45 h)测量时 SOD 酶的含量较高 ,说明豆芽中
SOD酶的含量与豆芽的芽长正相关。
图 4　SOD酶活性随培养时间的变化
4　结论
选择绿豆为材料 ,研究不同磁场胁迫时间对其芽
长和超氧物歧化酶的影响 ,得出以下结论:
(1)一定磁场强度下 ,不同处理时间对绿豆生长
的影响是不同的 ,磁场强度偏大和偏小对绿豆生长的
促进都达不到理想的状态;
(2)一定的磁场强度下 ,适当的处理时间可以增
大豆芽芽长 ,在磁场强度为 1T 、处理时间 30 min效果
最好;
(下转第 72页)
65王红梅:磁场对绿豆芽长及超氧化物歧化酶的实验研究
空气在25 ℃左右达到平衡 ,空气进入换热器前的温度
变化和空气离开换热器时的温度变化见图 2。
图 2　换热器进出口空气温度变化曲线
由图 2可知 ,本文所设计的换热器在风洞初始温度
为20 ℃时 ,并不能达到完全换热的目的 ,但随着温度的
持续升高 ,换热量也逐渐加大 ,当风洞温度升到 25 ℃左
右时 ,换热器可以达到完全换热效果。此时 ,风洞的温度
将在 25 ℃左右变化 ,符合风洞正常工作的要求 ,即每小
时温升不超过 15 ℃,风洞最高温度低于 45 ℃的要求。
5　结论
(1)采用第 3拐角导流叶片作为大型的低速风洞
换热换热器 ,虽然换热效果比单独在最大截面处加装
常规换热器要逊色 ,但却节省了大量的资金和能源 ,体
现实用和经济性 。
　　(2)本文通过热力学计算设计换热器的工作状
态 ,使风洞的工作温度在 25 ℃上下浮动 ,满足国军标
《高速风洞和低速风洞流场品质规范》中规定的风洞每
小时升温不超过 15 ℃、风洞的工作温度不超过 45 ℃
的要求 ,能够保证该风洞的换热要求[ 7] ,风洞能够长时
间正常工作 ,保证了风洞的流场品质。
参考文献(References)
[ 1] 刘政崇.高低速风洞气动与结构设计[ M] .北京:国防工业出版社 ,
2003:69-112.
[ 2] 史美中 , 王中铮.热交换器原理与设计[ M] .南京:东南大学出版
社 , 1996:56-98.
[ 3] Lindg ren B, Johans son A V.Evaluation of the Flow Quality in the
M TL Wind-Tunnel[ R] .Technical Repo rts f rom Royal Inst itute of
T echnology Department of M ech anics , 2002.
[ 4] 张毅.安装参数影响散热器模块性能的风洞研究[ J] .汽车工程 ,
2006 , 128(5):455-459.
[ 5] 钱颂文.换热器设计手册[ M ] .北京:化学工业出版社 , 2002:
32-126.
[ 6] 蔡运辉.换热器效能评价的新方法[ J] .贵州工业大学学报 , 2008 ,
137(5):118-120.
[ 7] 国防科学技术工业委员会.GJB 1179-91高速风洞和低速风洞流场
品质规范[ S] .
(上接第 65页)
　　(3)各组样品的 SOD酶活性的变化与培养时间有
密切关系 ,培养时间为7 h酶活性最大 、培养时间为 38 h
时酶活性最小。培养时间为 21 h时各磁场处理时间的样
品酶活性差别最大 ,而其他培养时间各磁场处理时间的
样品酶活性差别不大。培养时间超过 15 h后 ,各个测量
组SOD酶的含量差生了明显的差异 ,这是使豆芽芽长产
生差距的转折点 ,说明磁处理具有滞后效应 ,磁处理短期
内并不产生明显的效果 ,SOD酶的含量在绿豆培养的中
间阶段产生明显差异;由实验还可以看出 ,SOD酶的含量
和豆芽的芽长并不是明显的对应。进一步证实磁处理不
但可以促进绿豆芽生长 ,还可以对豆芽的超氧物歧化酶
产生影响。在此实验的启发下 ,可以利用磁处理的方法
生产无公害豆芽 ,是一项操作简便 、促进生物增产的有效
方法 ,有广阔的研究前景和应用推广价值。
参考文献(References)
[ 1] 依艳丽 ,张大庚 ,谢修鸿 ,等.磁处理种子对小麦生物学性状的影响
[ J] .沈阳农业大学学报 , 2001 , 32(5):333-338.
[ 2] 夏丽华 ,郭继勋.磁场对羊草过氧化物酶的激活效应及同工酶分析
[ J] .应用生态学报 , 2000 , 11(5):699-702.
[ 3] 王海英 ,曾晓波.电磁场对小球藻生理特性的影响及其机理分析
[ J] .水产科学 , 2005 , 2(7):12-15.
[ 4] 弭晓菊 ,马跃 ,郭桂云.磁场处理番茄种子对其生理生化影响的研
究[ J] .木本植物研究 , 1999 , 12(1):68-74.
[ 5] 杨林楠 ,陈德万 ,左冰意 , 等.恒定磁场对小麦种子的生物学效应
[ J] .西南农业大学学报 , 1994 , 8(4):406-407.
[ 6] 赖光新.磁场对作物种子的生物效应[ J] .种子 , 1986(2):23-26.
[ 7] 李国栋 ,周万松 ,郭立文.生物磁学应用技术原理[ M] .北京:国防
工业出版社 , 1993.
[ 8] 薛毓华 ,王步东 ,蔡素雯.磁处理与超氧化物歧化酶的关系[ J] .生物
物理学报 , 1989(3):269-272.
[ 9] 毛伟海.磁场对小麦的生物学效应及其应用研究进展[ J] .麦类作
物 , 1997 , 17(1)∶51-53.
[ 10] 吴雪霞 ,查丁石 ,邰翔.低温胁迫对茄子幼苗生长 、抗氧化酶活性和
渗透调节物质的影响[ J] .江苏农业学报 , 2008 , 24(4):471.
72 实　验　技　术　与　管　理