脉冲电场(pulsed electric field, PEF)对作物抗旱性的影响是电场生物学效应研究的重要课题, 作物叶片延迟荧光动力学参数可以从不同角度灵敏地反映叶片细胞光合系统发生的变化。 为了从活体细胞角度揭示脉冲电场对作物幼苗抗旱性的影响及其机理, 使用频率为1 Hz、 场强为200 kV·m-1、 脉宽为80 ms的PEF处理萌发玉米种子, 再采用渗透势为-0.1 MPa的PEG-6000溶液形成干旱胁迫, 研究了玉米幼苗生长过程中叶片干质量和LED诱导的叶片延迟荧光动力学参数的变化。 结果发现, 在-0.1 MPa的PEG-6000溶液形成的干旱胁迫下, 玉米幼苗叶片干质量逐渐增加, 经过PEF处理的玉米幼苗叶片干质量大于对照, 相对增长率在5.8%～18.7%之间(p＜0.05)。 叶片延迟荧光动力学分析显示, 干旱胁迫下玉米幼苗叶片延迟荧光动力学参数初始光子数I0、 相干时间τ、 衰减参数β和延迟荧光积分强度I(T)都发生了波动性的变化, 这些变化是叶片细胞对干旱胁迫的适应性反应, PEF处理使玉米幼苗叶片延迟荧光各动力学参数和延迟荧光积分强度均明显大于对照组, 表明PEF处理使玉米幼苗叶片细胞的光合潜力、 组织序性和功能分子之间的相互作用都有所加强, 叶片综合光合能力提高了。 研究结果为阐明PEF对作物幼苗抗旱性的影响及其机理提供参考。

为了揭示极低频脉冲电场对作物抗旱性的影响及其机理, 采用渗透势为-0.1 MPa的PEG-6000溶液模拟干旱条件, 研究脉冲频率为1 Hz 、场强为200 kV/m、脉宽为80 ms的极低频脉冲电场对干旱胁迫下玉米幼苗根系延迟光子辐射动力学参数的影响.结果表明, 在干旱胁迫下, 玉米幼苗根系细胞延迟光子辐射动力学参数的初始光子数I0、相干时间τ和衰减参数β均随着胁迫时间的延长呈现出波动性的下降趋势, 经过极低频脉冲电场处理的玉米幼苗根系细胞的初始光子数I0、相干时间τ和衰减参数β的变化趋势与之类似, 但是, 各动力学参数的数值均明显高于对照.延迟发光动力学参数的变化暗示极低频脉冲电场处理提高了渗透胁迫下玉米幼苗根系细胞的代谢水平和组织序性, 增强了细胞内功能分子之间的相互作用.延迟光子辐射的分析结果为在活体细胞层面阐明极低频脉冲电场对作物抗旱性的影响及其机理提供了参考.

为了解读植物种子萌发过程中超弱光子辐射信息的生物学意义, 采用呼吸抑制剂NaN3处理萌发玉米种子, 跟踪测量和分析了玉米种子萌发过程中超弱光子辐射中自发光子辐射和外界光诱导的延迟光子辐射的变化规律, 同时研究了萌发玉米种子鲜质量的变化.结果发现, NaN3同步抑制了萌发玉米自发光子辐射和鲜质量的增长, 造成萌发玉米延迟光子辐射的初始光子数和延迟光子辐射积分强度大幅度降低, 相干时间减小.机理分析表明, NaN3对呼吸代谢电子传递链的抑制造成的自由基反应减弱是萌发玉米自发光子辐射减小的原因, 自发光子辐射强度可以作为玉米萌发状态的信号, 延迟光子辐射动力学参数的大小可以表征萌发玉米呼吸代谢的强弱, 相干时间是种子细胞组织序性的量度, 通过对萌发种子超弱光子辐射的采集和分析可以实现对萌发种子细胞代谢和功能状态变化的灵敏和无损检测.