为了从活体细胞角度阐述脉冲电场对作物萌发期抗旱性的影响及其机理,采用渗透势为－0.1 MPa的PEG-6000溶液形成干旱胁迫,研究了场强为100 kV/m、脉冲宽度为80 ms、脉冲频率为1 Hz的脉冲电场处理对干旱胁迫下萌发的玉米种子自发发光和延迟发光的影响.结果表明,在玉米萌发过程中,自发发光和延迟发光积分强度逐渐增长,而在干旱胁迫下降低,脉冲电场处理使干旱胁迫下萌发玉米种子的自发发光强度和延迟发光积分强度有所回升.自发发光强度和延迟发光积分强度的变化与玉米萌发抗旱指数和贮藏物质转运率的变化一致,表明脉冲电场处理提高了玉米萌发期的抗旱性,萌发玉米自发发光和延迟发光积分强度的变化分别从细胞呼吸代谢和细胞伤害的角度反映了脉冲电场对萌发玉米抗旱性的影响.研究结果揭示了脉冲电场对作物萌发期抗旱性的影响机理,可对开发基于脉冲电场的农业物理新技术提供参考.

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.