全 文 ：　　文章编号:1001-3806(2003)06-0544-03
He-Ne激光预处理菘蓝种子的生化效应研究＊
陈怡平1　王勋陵1 , 2
(1西北大学生命科学学院 ,西安 , 710069)　　(2兰州大学生命科学学院 , 兰州 , 730070)
摘要:以菘蓝(isatis indigotica)种子为实验材料 ,研究了不同时间长度的 He-Ne 激光辐照对菘蓝幼苗中α-淀粉
酶活性 、谷丙转氨酶活性 、谷草转氨酶活性 、丙酮酸 、可溶性蛋品质和可溶性糖含量的影响。结果表明 , 4 种处理均
能不同程度提高菘蓝幼苗中α-淀粉酶 、谷丙转氨酶和谷草转氨酶的活性。对α-淀粉酶活性而言 , 7min 的 He-Ne 激
光处理效果最好;而对谷丙转氨酶和谷草转氨酶的活性来说 , 5min 的He-Ne激光处理效果最好 。4 种处理均能不同
程度提高菘蓝幼苗中可溶性蛋白质 、丙酮酸和可溶性糖的含量 ,比较而言 , 5min的 He-Ne激光处理效果最好。
关键词:菘蓝;He-Ne激光;可溶性蛋白;可溶性糖
中图分类号:Q945.1　　　文献标识码:A
The study on biochemistry effects of He-Ne laser pretreatmented
seed of isatis indigotica
Chen Yiping
1 ,Wang Xunling1 , 2
(1 College of Life Science , Northwest University , Xi an , 710069)
(2 College of Life Science , Lanzhou University , Lanzhou , 730070)
Abstract:The effects of He-Ne laser on vigor ofα-amylase , GPT , GOT and content of soluble protein and soluble sacchrides
of isatis indigotica have been studied.The results indicate:four treatments have improved the vigor ofα-amylase , GPT and GOT.
Moreover, 7min treatment is the best for α-amylase , and 5min treatment is the best for GPT and GOT.Four treatments have
improved apparently content , protein content and soluble sacchrides of isatis indigotica , 5min treatment is the best among four
treatments.
Key words:isatis indigotica ;He-Ne laser;soluble protein;soluble sacchrides
　　＊国家自然科学基金资助项目。
作者简介:陈怡平 , 男 , 1968 年 8月出生。博士研究生。
现主要从事激光生物学及分子环境生物学的研究。
收稿日期:2002-09-16
引　言
有关激光在植物上的应用已有许多报道[ 1] ,适
量剂量的激光辐射可以提高种子的萌发率[ 2] ,提高
酶的活性 、叶绿素的含量以及植物的抗逆性[ 3] 。菘
蓝(isatis indigotica)是我国常用传统的中药板蓝根 、
大青叶的主要来源。板蓝根和大青叶中含有靛蓝及
靛玉红等多种生理活性成分 ,具有清热 、凉血 、消斑
之功效[ 4] 。但是 ,有关激光对菘蓝幼苗生长的影响
尚 未 见 报 道。 作 者 采 用 He-Ne 激 光
(5.23mW·mm-2)预处理菘蓝种子 ,对其幼苗生理的
影响进行了研究 ,试图了解激光预处理菘蓝种子的
作用效果 ,为进一步探讨其作用机理及提高中药产
量提供理论基础 。
1　材料与方法
1.1　材料
以菘蓝为实验材料 ,菘蓝种子为西安交通大学
药学院提供 。
1.2　方法
1.2.1　种子萌发　实验设对照组(ck),3min激光处
理组(t),5min激光处理组(f),7min激光处理组(s),
9min激光处理组(n)。选取籽粒饱满 、大小均匀的
菘蓝种子进行激光处理 ,然后播种于花盆内 ,花盆直
径 20cm ,高 25cm 。土壤成分比例为腐殖质∶熟土∶沙土
=4∶51 ,每盆10株 ,每组 3个重复 ,实验于 2002年 6月
～ 7月在西北大学生物园内进行 。
1.2.2 　He-Ne 激光辐照预处理 　He-Ne 激光器
(MSHN-A-B450MM ,西北大学光电研究所制造)波长为
632.8nm ,光斑直径为1.5mm。菘蓝种子用清水浸泡3h ,
自然晾干 ,然后用He-Ne激光分别辐照种子的胚 3min ,
5min ,7min ,9min ,剂量为5.23mW·mm-2 。参照文献[ 5]
第 27 卷　第 6 期
2003年 12 月
激　　光　　技　　术
LASER TECHNOLOGY
Vol.27 , No.6
December , 2003
中的方法。
1.2.3　α-淀粉酶活力的测定　取 3 ～ 4叶期菘蓝叶
片0.2g(苗龄 13d),进行淀粉酶的提取及α-淀粉酶
活力测定 ,提取方法及标准曲线的制作参照文献
[ 6] ,淀粉酶活力= C×Vt
W×Vs×t [mg·g-1·min-1] , C 为
标准曲线上查得的麦芽糖的含量 , Vt 为淀粉酶总体
积 , Vs 为反应所用酶提液的体积 , W 为材料鲜重 , t
为反应时间。
1.2.4　转氨酶的提取及测定　取 3 ～ 4叶期菘蓝叶
片0.2g(苗龄 16d),进行转氨酶的提取及转氨酶活
力测定 ,提取方法参照文献[ 6] ,标准曲线的制作及
测定分别按照 GOT KIT(编号:001019)和 GPT KIT
(编号:001020)(北京北化康泰临床试剂有限公司提
供)。
1.2.5　丙酮酸的提取及测定　取 3 ～ 4叶期菘蓝叶
片0.2g(苗龄 18d),进行丙酮酸的提取及丙酮酸含
量测定 ,方法参照文献[ 6] 。
1.2.6　可溶性蛋白的提取及测定　取 3 ～ 4叶期的
菘蓝叶片 5.0g(苗龄 14d),进行可溶性蛋白的提取
及测定 ,方法参照文献[ 7] 。
1.2.7　可溶性糖的提取及测定　可溶性糖的提取
及测定参照文献[ 8] ,并作了改进 。取烘干菘蓝叶片
0.125g(苗龄 19d),磨碎 ,加 80%的乙醇 20mL ,在沸
水中加热回流提取 30min ,离心取上清夜 ,残渣再用
少量乙醇加热回流提取一次 , 合并提取液 , 定容
25mL。取 0.2mL 提取液 ,加 1.8mL 蒸馏水 , 再加
6mL 蒽酮试剂 ,在沸水浴中反应 10min ,冷却后在
620nm处测吸光度。
2　结果与分析
2.1　对菘蓝幼苗α-淀粉酶活性的影响
从图 1可以看出 ,不同时间长度 He-Ne 激光预
处理对菘蓝幼苗的α-淀粉酶活力的影响明显不同 。
3min 预 处 理 , 其 α-淀粉 酶 活性 高 于对 照 组
0.046mg·g-1·min-1(t ck.t =0.915 , p>0.05 ,差异不
显著);5min 预处理 ,其 α-淀粉酶活性高于对照组
0.146mg·g-1·min-1(t ck.f =2.106 , p>0.05 ,差异不
显著);7min 预处理 ,其 α-淀粉酶活性高于对照组
0.302mg·g-1·min-1(tck.s =6.993 , p<0.05 ,差异显
著);9min预处理 ,其α-淀粉酶活性高于对照组0.137
mg·g-1·min-1(t ck.n =1.118 , p >0.05 , 差异不显
著)。
Fig.1　Effect of He-Ne laser irradiation on vigor of α-amylase
2.2　对菘蓝幼苗 GPT活性的影响
从图2可以看出 ,不同时间长度 He-Ne激光预处
理对菘蓝幼苗的谷丙转氨酶活力具有明显的影响。
3min预处理 ,其GPT 活性高于对照组 0.79U·g-1(FW)
(tck.t=4.29 ,p >0.05 ,差异不显著);5min预处理 ,GPT
活性高于对照组 3.61U·g-1(FW)(tck.f =16.168 ,p<0.
01 ,差异极显著);7min预处理 ,GPT 活性高于对照组 1.
65U·g-1(FW)(t ck.s =8.745 , p <0.05 ,差异显著);9min
预处理 ,GPT 活性高于对照组 0.45U·g-1(FW)(t ck.n=
3.75 ,p>0.05 ,差异不显著)。其中 U为酶单位 ,FW表
湿重。
Fig.2　Effect of He-Ne laser irradiation on vigor of GPT
2.3　对菘蓝幼苗 GOT活性的影响
从图 3可以看出 ,不同时间长度 He-Ne 激光预
　　
Fig.3　Effect of He-Ne laser irradiation on vigor of GOT
处理对菘蓝幼苗的谷草转氨酶活力具有明显的影
响 。3min预处理 ,其谷草转氨酶活性高于对照组 2U
·g-1(FW)(t ck.t=7.35 , p<0.05 ,差异显著);5min预
处理 ,谷草转氨酶活性高于对照组 2.6 U·g-1(FW)
(t ck.f=10.29 , p<0.01 ,差异极显著);7min预处理 ,
谷草转氨酶活性高于对照组 1.68U·g-1(FW)(t ck.s
545第 27 卷　第 6期 陈怡平　He-Ne激光预处理菘蓝种子的生化效应研究
=5.35 , p<0.05 ,差异显著);9min预处理 ,谷草转氨
酶活性高于对照组 0.6U·g-1(FW)(t ck.n =3.728 , p
>0.05 ,差异不显著)。
2.4　对菘蓝可溶性蛋白含量的影响
从图 4可以看出 ,不同时间长度 He-Ne 激光预
处理对菘蓝幼苗可溶性蛋白质合成的具有明显的影
响。3min预处理 ,其可溶性蛋白质含量高于对照组
0.125mg·g-1(FW)(t ck.t =3.12 , p >0.05 , 差异显
著);5min预处理的可溶性蛋白质含量高于对照组
0.695mg·g-1(FW)(t ck.f =14.57 , p<0.01 ,差异极显
著);7min预处理的可溶性蛋白质含量高于对照组
0.465 mg·g-1(FW)(t ck.s =12.35 , p<0.01 ,差异显
著)。9min预处理的可溶性蛋白质含量高于对照组
0.30mg·g-1(FW)(t ck.n=8.10 ,p<0.05 ,差异显著)。
Fig.4　Effect s of He-Ne laser i rradiation on content of protein
2.5　对菘蓝丙酮酸含量的影响
从图 5可以看出 ,不同时间长度 He-Ne 激光预
处理对菘蓝幼苗丙酮酸含量具有明显的影响 。
　　　　
Fig.5　Effect of He-Ne laser irradiation on content of acetone acid
3min预处理 ,其丙酮酸含量高于对照组0.06mg·g-1
(FW)(t ck.t =1.032 , p>0.05 ,差异不显著);5min 预
处理的丙酮酸含量高于对照组0.17mg·g-1(FW)
(tck.f =8.82 , p<0.05 ,差异显著);7min预处理的丙
酮酸含量高于对照组 0.014 mg·g-1(FW)(t ck.s=4.
50 , p<0.05 ,差异显著);9min 预处理的丙酮酸含量
高于对照组 0.013mg·g-1(FW)(t ck.n =3.83 , p >0.
05 ,差异不显著)。
2.6　对菘蓝可溶性糖含量的影响
从图 6反映了不同时间长度He-Ne激光预处理
对菘蓝幼苗可溶性糖合成的影响 。3min预处理 ,其
可溶性糖含量高于对照组 5.4mg·g-1(DW)(tck.t =
2.50 , p>0.05 ,差异不显著),5min预处理的可溶性
糖含量高于对照组 9.08mg·g-1(DW)(tck.f =2.85 , p
>0.05 ,差异不显著);7min预处理的可溶性糖含量
高于对照 10.2mg·g-1(DW)(t ck.s =3.15 , p>0.05 ,
差异不显著);9min 预处理的可溶性糖含量高于对
照组 3.4mg·g-1(DW)(t ck.n=0.93 , p>0.05差异不
显著)。其中 DW表干重 。
Fig.6　Effects of He-Ne laser irradiation on content of soluble sacchrides
3　讨　论
根据研究报道:激光对生物体的作用主要表现
为光效应 、电磁效应 、热效应和压力效应。但是低功
率的激光特别是可见光范围内的激光产生的热和压
力很少 ,因此 ,激光对生物体的作用主要是光效应和
电磁效应[ 9] 。韩榕等研究证明与激光相同波长的红
光对生物体的作用很小 ,起作用的是电磁效应[ 10] 。
从文中实验结果来看 ,He-Ne 激光处理菘蓝种子后 ,
其幼苗中 α-淀粉酶 、GPT ,GOT 活性都有所提高 ,而
且可溶性蛋品质 、可溶性糖和丙酮酸含量与对照组
相比均有不同程度的提高。这也许不只是激光电磁
效应起作用的结果 。另据周培疆等对种子萌发生长
的微量热研究结果表明 ,种子萌发生长热谱图表现
出 3个生理阶段:浸透阶段(大约 0.5h)是干种子吸
水放热过程 ,是一物理化学过程;活化阶段是种子萌
发的准备阶段 ,是吸热过程;生长阶段生化代谢的启
动阶段[ 11] 。结合实验来看 ,处理的菘蓝种子是浸泡
3h后的湿种子 ,其浸透阶段已经完成 ,已进入活化
阶段 ,需要热量 ,此时给予激光辐射可能满足了热量
需要。同时 ,湿种子中的水被激光的磁场力磁化 ,氢
键被破坏 , 水的缔合度减小 , 水分子变小 , 容
　　　　　 (下转第 550页)
546　 激　　光　　技　　术 2003 年12月
保证调谐系统工作稳定 ,须在调谐系统外部实行良
好的电磁屏蔽。
在调谐实验中 ,激光器输出波长的稳定性 ,取决
于光栅零位的复位精度 。为了提高复位精度 ,采用
编程控制的双红外零位传感器来对光栅进行零位复
位 ,得到激光波长的波动范围仅为(0.1 ～ 0.5)nm ,改
善了输出激光波长再现性 。触发的同步是指光栅转
角与所需的激光波长相对应时 ,实现激光器的触发
放电。同步触发技术是利用调谐触发控制器来完
成 ,触发控制器考虑了光栅转角与激光器触发的偏
置时间等因素 ,确定了各支输出激光与光栅位置(步
进电机的步数)间的关系 。
3　结　论
报道了小型快速调谐 TEA CO2 激光器 ,其快调
谐机构可由两种方案来实现。其中 ,由单片机控制
的步进电机驱动传动机构旋转光栅进行调谐的方
案 ,其可行性由实验所证实。这一激光器能够快速 、
稳定输出不同波长的激光 ,可作为差分吸收雷达的
光源 。利用单片机随意选择激光输出波长 ,实现了
快速调谐CO2振转能级跃迁谱线 ,在 10ms时间内输
出两不同波长激光 。该系统结构简单 ,运行可靠 ,易
于实现。尽管实验是在 TEA CO2 激光器上实现的 ,
但这种调谐方法亦可以应用于其它光栅调谐的脉冲
激光器 ,如染料 、准分子 、远红外激光器等 。
参 考 文 献
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(上接第 546页)
易透过半透膜 ,从而改善了营养物质的跨膜运输和
利用。当水分子恢复缔合度时 ,放出原来吸收的能
量 ,激发各种酶的活性。从而加速了生长阶段生化
代谢的启动 。因此 ,作者认为可能是激光的热效应
和电磁效应在预处理过程中起作用 。
由于加快生化代谢过程的启动 ,α-淀粉酶 、GPT ,
GOT的活性提高 ,尤其是 GPT ,GOT 的活性 ,它们催
化的转氨基作用使生物体的蛋白质代谢和糖代谢沟
通起来 ,在一定程度上起着调节蛋白质和糖代谢的
平衡作用 ,从而增强了菘蓝幼苗的代谢水平 ,导致了
可溶性蛋品质 、丙酮酸和可溶性糖含量的提高 。意
味着He-Ne 激光辐照有利于菘蓝生长和发育 ,可促
进中药大青叶和板蓝根产量的提高 。
作者的研究证明 ,虽然不同时间的激光处理均
能不同程度地提高α-淀粉酶 、GPT ,GOT 活性及可溶
性蛋白质 、丙酮酸和可溶性糖含量 ,但综合而言 ,
以 5min的处理效果最好 。这一结果将作为今后进
一不研究激光对增强 UV-B辐射损伤菘蓝幼苗修复
及防护作用的实验剂量 ,也可以用于生产实践中 。
参 考 文 献
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550　 激　　光　　技　　术 2003 年12月