生物超弱發(fā)光及其應(yīng)用研究概述
摘要生物 超弱發(fā)光是生物 物理中光生物 學(xué)的重要內(nèi)容之一，自1923年以來(lái)，人們已進(jìn)行了大量研究。本文評(píng)述了生物 超弱發(fā)光的機(jī)理、測(cè)量和理化影響因素，總結(jié)了生物 超弱發(fā)光在我國(guó)農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用研究，并對(duì)初步展望了生物 超弱發(fā)光的未來(lái)研究方向。
Superweak Bioluminescence and its Applied Research
Nie Jiyun Peng Yunsheng
(China Agricultrual University,Beijing 100094)
Abstract Superweak bioluminescence is the important content of optic-biology in biophysics.Scince 1923,a lot of research has been carried out,This paper generalized the mechansim,measurement ,factors of physical and chemical influence,and the applied research in agriculture and medical science in china,Moreover,the initial prospect of the future orientation of superweak bioluminescence research has also been presented.
Key words Superweak bioluminescence Mechanism applied research
生物 超弱發(fā)光(Ultraweak or Superweak bioluminescence)，簡(jiǎn)稱超弱發(fā)光，又叫超弱光子輻射（Ultraweak Photon emission）、自發(fā)光（Spontaneous Luminescence）、超弱化學(xué)發(fā)光（Ultraweak or superweak Chemiluminescence）[1]。超弱發(fā)光是一種低水平的化學(xué)發(fā)光，發(fā)光強(qiáng)度極其微弱，僅為100-103hv/(s.cm2)，量子效率也很低，約為10-14-10-9，波長(zhǎng)范圍為200-800nm[2-6]。實(shí)際上超弱發(fā)光早已為人所知，早在1923年，前蘇聯(lián)科學(xué)家G.Gurwitsh在有名的“洋蔥試驗(yàn)”中就已發(fā)現(xiàn)了超弱發(fā)光現(xiàn)象[7]。但是，由于儀器條件的限制，直到1954年意大利人Colli等利用裝有光電倍增管的儀器才首次科學(xué)地證明了超弱發(fā)光現(xiàn)象[8]。到了六十年代，前蘇聯(lián)科學(xué)家對(duì)超弱發(fā)光進(jìn)行了大量研究，Mamedov[9]對(duì)90余種生物 的測(cè)定發(fā)現(xiàn)，除藍(lán)藻和原生動(dòng)物外，所有生物 都有不同程度的發(fā)光，證明了超弱發(fā)光的普遍性。Slawinska等更進(jìn)一步，提出任何生命物質(zhì)都存在著超弱發(fā)光現(xiàn)象[10]。到目前為止，人們已對(duì)于超弱發(fā)光的機(jī)理及應(yīng)用開展了大量研究工作，取得了可喜成績(jī)，但都還有待進(jìn)一步深入[3]。
我國(guó)超弱發(fā)光研究起步較晚，主要在應(yīng)用研究上開展了一些工作。中國(guó)科學(xué)院生物 物理研究所等單位在人和動(dòng)物上進(jìn)行了大量有益的研究[11-23]。七十年代末以來(lái)，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位在農(nóng)作物、豆科牧草、沙生植物和水果的抗生（尤其是抗旱性）鑒定上[24-43]進(jìn)行了大量探討，農(nóng)作物已涉及小麥、玉米、大豆等8種，其中對(duì)小麥、玉米研究最多。理化因子如稀土、特定電磁輻射、電離輻射、氧化劑及代謝抑制劑等對(duì)超弱發(fā)光的影響也已涉及[28、40、44、49]?？v觀這些年來(lái)我國(guó)超弱發(fā)光研究的歷程，總的來(lái)說(shuō)取得了一定的進(jìn)展和成績(jī)，但也存在著一些不足。這里僅就超弱發(fā)光的機(jī)理、測(cè)量、理化影響因素，及其在我國(guó)農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用研究加以概括和總結(jié)，以便對(duì)過(guò)去的工作有一個(gè)總的了解和回顧，并為今后進(jìn)一步研究提供有益參考。
1 超弱發(fā)光的機(jī)理
代謝和核酸合成是生物 超弱發(fā)光的兩主要來(lái)源，萌發(fā)綠豆中這兩者和約為96%[44]。代謝發(fā)光又主要來(lái)源于氧化還原等代謝過(guò)程，如脂肪酸氧化[50、51]、酚的醛的氧化、H2O2的酶解、花生四烯酸的氧化、兒茶酚胺和單寧的過(guò)氧化，醌的氧化裂解[4]、蛋白質(zhì)和氨基酸的氧化[52]等。氧化劑D2O明顯增強(qiáng)血紅素蛋白的發(fā)光強(qiáng)度[49]、呼吸抑制劑NaN3對(duì)萌發(fā)綠豆超弱發(fā)光的抑制達(dá)72%[44]等都是極好的例證。關(guān)于代謝發(fā)光的機(jī)理，Valadimirov曾提出過(guò)酶反應(yīng)機(jī)制學(xué)說(shuō)，認(rèn)為它來(lái)源于代謝產(chǎn)生的過(guò)氧化物的酶解；但現(xiàn)在一般認(rèn)為代謝發(fā)光是不飽和脂肪酸氧化產(chǎn)生的過(guò)氧化自由基復(fù)合后形成的三重態(tài)過(guò)氧化物退激所致[4]Wright.J.R等研究發(fā)現(xiàn)，脂肪酸的最大發(fā)光值提取物對(duì)超弱發(fā)光和脂肪酸氧化酶相似的抑制作用；脂肪酸氧化酶抑制劑Co2+、Mn2+、Hg2+和EDTA同樣也抑制超弱發(fā)光[53]，證明脂肪酸氧化是超弱發(fā)光的主要來(lái)源之一。核酸DNA和RNA的合成反應(yīng)是超弱發(fā)光的另一個(gè)來(lái)源，它在綠豆種胚超弱發(fā)光中約占24%[44]。關(guān)于核酸的超弱發(fā)光，Popp等提出過(guò)DNA光子貯存假說(shuō)和分化的物理模型[54，55]。Rattemeyer等根據(jù)溴化憶錠對(duì)超弱發(fā)光的影響，也初步證明了DNA是一個(gè)超弱發(fā)光源[56]。馬文建等還對(duì)DNA發(fā)光特異性進(jìn)行了研究[57]，結(jié)果表明在所有堿基中只有鳥嘌呤能夠發(fā)光，且發(fā)光強(qiáng)度與濃度（亦即DNA濃度）成正相線性關(guān)系。該研究還發(fā)現(xiàn)，鳥嘌呤衍生物 發(fā)光強(qiáng)度因取代基不同而不同，鳥嘌呤＜鳥嘌呤核苷＜脫氧鳥嘌呤核苷＜一磷酸鳥苷＜三磷酸鳥苷＜脫氧一磷酸鳥苷＜脫氧三磷酸鳥苷；甲基化對(duì)發(fā)光有抑制作用，O6甲基化和N7甲基化鳥嘌呤核苷酸的發(fā)光強(qiáng)度僅為正常核苷酸的15%，毛大璋等研究了核酸代謝抑制劑對(duì)萌發(fā)綠豆超弱發(fā)光的影響[44]。他們發(fā)現(xiàn)，雖然蛋白合成抑制劑環(huán)已亞胺通過(guò)抑制蛋白質(zhì)合成中的移位酶迅速阻斷了細(xì)胞質(zhì)中的全部蛋白質(zhì)合成反應(yīng)，但并沒(méi)有對(duì)超弱發(fā)光產(chǎn)生影響。因此，蛋白質(zhì)合成過(guò)程對(duì)超弱發(fā)光沒(méi)貢獻(xiàn)。并由此推斷出，核酸代謝抑制劑放線菌素D之所以抑制超弱發(fā)光是因?yàn)樗种屏薉NA發(fā)光和/RDA合成。因此，DNA和/RNA合成是超弱發(fā)光的一個(gè)來(lái)源。關(guān)于物理因素引起的超弱發(fā)光，Sapezhinskii等認(rèn)為，是這些環(huán)境因素作用下生物 體內(nèi)產(chǎn)生的各種自由基（尤其是過(guò)氧自由基）經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)后生成的單線態(tài)氧和激發(fā)態(tài)羥基退激發(fā)光[58]。
2 我國(guó)農(nóng)業(yè)中的超弱發(fā)光應(yīng)用研究
2.1作物的超弱發(fā)光特征
作物幼苗不同器官間超弱發(fā)光強(qiáng)度有差異，根（或胚根）發(fā)光最強(qiáng)[28，33，38，39]，因?yàn)榉N子萌發(fā)后細(xì)胞分裂活動(dòng)主要集中在胚根的分生區(qū)[24]。于這一點(diǎn)，國(guó)外有類似報(bào)道，對(duì)小麥、菜豆、扁豆和玉米的研究顯示，根的發(fā)光強(qiáng)度是莖的的10多倍[8]。但也有例外，在玉米根、芽、胚、種中，芽的發(fā)光強(qiáng)度最大[31]。對(duì)大豆的研究顯示，子葉的發(fā)光強(qiáng)度高于真葉[61]，究其原因，子葉是苗期養(yǎng)分的主要來(lái)源，而真葉才剛開始生長(zhǎng)。作物萌發(fā)過(guò)程中，超弱發(fā)光的動(dòng)脈變化呈現(xiàn)單峰曲線[31，32，35，58]，中期發(fā)光強(qiáng)度萌發(fā)比前期和后期高出2-3倍[32]，發(fā)光量在總發(fā)光量中占絕大部分[35]。但有的研究也顯示萌發(fā)過(guò)程中發(fā)光強(qiáng)度呈雙峰曲線；并認(rèn)為第一峰主要與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解代謝（主要是不飽和脂肪酸的氧化）有關(guān)，第二峰主要與有絲分裂有關(guān)，兩者同行并存；但峰值出現(xiàn)的早晚因作物種類而不同[28，60]。不同物物間超弱發(fā)光強(qiáng)度有所不同，比如苗期發(fā)光強(qiáng)度大麥＞小麥＞玉米，反映了它們?cè)诟珊颠m應(yīng)性上的差異[37]。種子超弱發(fā)光強(qiáng)度與某些物質(zhì)的含量有關(guān)，豆科牧草種子萌動(dòng)之初，超弱發(fā)光強(qiáng)度與干種子中飽和脂肪酸C014-18、棕櫚酸、ATP含量呈負(fù)相關(guān)，和雙健不飽和脂肪酸C1-318-24含量成正相關(guān)[38，39]，這和一些沙生植物是一致的[41]。作物籽粒的發(fā)光強(qiáng)度與成熟度及著生部位有關(guān)，對(duì)玉米的研究表明，成熟度小的籽粒高于成熟度大的籽粒[61]。其原因在于，授粉初期籽粒主要器官分化，細(xì)胞分裂和呼吸作用強(qiáng)；進(jìn)入完熟期后，籽粒新陳代謝和細(xì)胞分裂減弱，超弱發(fā)光也相應(yīng)減弱。此外，不同著生部位的籽粒超弱發(fā)光強(qiáng)度也有所不同，授粉48天后的玉米果穗，上部籽粒＜中粒籽粒＜下部籽粒；采后貯存30天的果穗，發(fā)光趨勢(shì)正好相反，前者反映了果穗的發(fā)育和成熟過(guò)程，后者則反映了玉米是穗收獲后穗部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)和累積的規(guī)律。
2.2缺失體和種子活力
三種大豆脂肪酸氧化酶同工酶缺失體Lox1、Lox2、Lox3及其組合缺失體的子葉和真葉有相同的發(fā)光規(guī)律，雙缺失體 ＞單缺失體＞正常品種，表明缺失體苗期葉片的超弱發(fā)光與脂肪酸氧化酶的基因型有關(guān)，這也許可以成為鑒別脂肪酸氧化酶同工酶缺失體的指標(biāo)[59]。國(guó)外對(duì)這三種缺失體也有研究，據(jù)Jinye wang等報(bào)道，三者及組合的組織勻漿中，Lox1+Lox3的發(fā)光強(qiáng)度最低[61]。種子超弱發(fā)光強(qiáng)度的高低能在一定程度上反映種子活力的大小，馬鈴薯整種子及其粉碎后的提取液超弱發(fā)光強(qiáng)度均與發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系[25]。用超弱發(fā)光強(qiáng)度鑒定種子活力，樣品量少又不破壞種子，對(duì)于種子量少的珍貴品種極其有益。
2.3抗生研究
2.3.1抗穗發(fā)芽能力、抗冷性、抗鹽堿 不同抗穗發(fā)芽能力小麥品種完熟期貯藏幼苗的超弱發(fā)光強(qiáng)度有相同趨勢(shì)，休眠期短的品種（易帶穗發(fā)芽）＞中抗品種＞抗性品種[26]。因此，籽粒超弱發(fā)光強(qiáng)度可作為鑒定和篩選抗穗發(fā)芽品種的依據(jù)。只要把品種按發(fā)光值和統(tǒng)計(jì)結(jié)果排列，即可把抗性品種和抗性差的品種分開，而且條件單一，不需模擬逆境。
低溫能降低超弱發(fā)光強(qiáng)度，低溫下萌動(dòng)7-8天的玉米籽粒[24]發(fā)光強(qiáng)度不及室溫下的三分之一；且同樣的低溫，抗寒品種發(fā)光強(qiáng)度顯著高于不抗寒品種，這種低溫萌動(dòng)時(shí)品種間發(fā)光強(qiáng)度的差異性品種抗冷性一致的表現(xiàn)，為篩選抗寒品種提供了一種簡(jiǎn)捷的鑒定方法。稀土有利于提高根系活力和發(fā)光強(qiáng)度[40]。但稀土只是在作物自身抗寒基礎(chǔ)上發(fā)揮效力。隨著溫度的下降可能出現(xiàn)類似“閃光”的現(xiàn)象，比如冬天小麥在（40C-O0C-40C）降溫過(guò)程中，根系活力隨之下降，根系超弱發(fā)光強(qiáng)度好反而有所提高。水果對(duì)低溫的反應(yīng)和萌發(fā)強(qiáng)度卻反而有所提高。水果對(duì)低溫的反應(yīng)和萌發(fā)種子有所不同，將葡萄和金拮分別貯藏在低溫和室溫下，結(jié)果，在貯藏過(guò)程中發(fā)光強(qiáng)度沒(méi)有顯著變化，而且兩種處理亦無(wú)顯著差異[42]。
用NaCI溶液對(duì)種子進(jìn)行鹽分脅迫處理，結(jié)果顯示，高抗鹽品種的發(fā)芽率和超弱發(fā)光強(qiáng)度均高于敏感品種[28，40，43，60]，耐鹽苜蓿的發(fā)光值、代謝和生長(zhǎng)速率無(wú)大的變化，敏感品種則有顯著改變[60]。鹽分脅迫將降低超弱發(fā)光強(qiáng)度，用0.5% naCI溶液萌發(fā)的大麥發(fā)光強(qiáng)度顯著低于對(duì)照無(wú)顯著差異，大豆則差異明顯，這是因?yàn)樾←湆僦锌果}作物，而大豆屬不抗鹽作物[43]。稀土能提高作物耐鹽能力，稀土溶液浸種能減弱鹽脅迫引起的春、冬小麥發(fā)光強(qiáng)度降低的程度，且冬小麥比春小麥效果更明顯[40]。
2.3.1抗旱性 作物籽粒和幼苗超弱發(fā)光都能在一定程度上反映品種間抗旱性差異。不同抗旱性小麥品種籽料的發(fā)光強(qiáng)度各有一定的范圍，且抗旱性越超弱發(fā)光值也越高[30]，這與冬小麥和蕎麥幼苗的試驗(yàn)結(jié)果是一致的[32，36]。用籽粒的超弱發(fā)光強(qiáng)度來(lái)鑒定作物的抗旱性有許多優(yōu)點(diǎn)，簡(jiǎn)單易行，速度快，樣品量少，又不破壞種子，對(duì)種子量少的珍貴品種尤其適宜。但是，僅僅根據(jù)超弱發(fā)光值的方差分析結(jié)果來(lái)對(duì)品種進(jìn)行抗旱性分類，則無(wú)論用LSR0.05還是用LSR0.01作為分類標(biāo)準(zhǔn)，其中都有可屬于抗旱性中等的中間類型[30]。
蕎麥幼苗的發(fā)光強(qiáng)度抗旱品種大于不抗旱品種[36]。玉米抗旱自交系根的超弱發(fā)光積分值高于不抗旱自交系；根芽、根胚、根種超弱發(fā)光積分值的比值，萌發(fā)前期抗旱自交系大于不抗旱自交系（超弱發(fā)光積分優(yōu)值與總積分值的比值亦如此）；后期則相反[31]，大麥超弱發(fā)光的最高峰值亦有類似規(guī)律[35]。冬小麥抗旱品種萌發(fā)過(guò)程五個(gè)齡期的的超弱發(fā)光總值比不抗旱品種大（大麥[35]也是這樣），超弱發(fā)光持續(xù)不衰時(shí)間也比不抗旱品種長(zhǎng)[32]。芝麻幼苗根莖，根葉超弱發(fā)光的的比值，抗旱性品種比不抗旱品種高[33]。（辣椒[34]、小麥[40]）萎蔫后的復(fù)水能力與超弱發(fā)光強(qiáng)度呈正樣關(guān)系，這在評(píng)價(jià)品種抗旱能力方面有實(shí)際意義[40]。不同抗旱性品種在萌發(fā)過(guò)程中有不同的發(fā)光動(dòng)態(tài)，（小麥、大麥[37]）抗旱品種萌發(fā)初期芽和根的超弱發(fā)光都很強(qiáng)，第二葉比第一葉發(fā)光水平更高，且在整個(gè)萌發(fā)過(guò)程中根的發(fā)光長(zhǎng)盛不衰；不抗旱品種第一、二葉的發(fā)光水平都比較低，雖然萌動(dòng)之初根的發(fā)光值占極大比重，但短時(shí)間內(nèi)又很快下降；中抗品種則介于兩者之間。這種發(fā)光部位動(dòng)態(tài)過(guò)程的不同，有可能成為快速鑒定、早期篩選抗性品種的一種簡(jiǎn)便方法。
此外，人們還對(duì)水分脅迫和模擬干旱條件下作物幼苗的發(fā)光情況進(jìn)行了研究。小麥萌發(fā)過(guò)程中用20%聚乙二醇進(jìn)行水分脅迫處理，2小時(shí)后發(fā)光值有所下降，此后一直趨于較低水平，并且無(wú)明顯的峰值出現(xiàn)[28]。（小麥、大豆和玉米等[27，29]）作物種子萌發(fā)時(shí)用蔗糖模擬干旱（簡(jiǎn)稱模擬干旱），超弱發(fā)光強(qiáng)度有所降低；但不抗旱品種降低程度顯著大于抗旱品種。在模擬干旱條件下萌發(fā)時(shí)，發(fā)光強(qiáng)度抗旱品種顯著高于普通品種與蒸餾中萌發(fā)情況相反[29]。
2.4理化因素對(duì)超弱發(fā)光的影響
超弱發(fā)光強(qiáng)度與環(huán)境因素有關(guān)，理化因子，如特定電磁波（簡(jiǎn)稱PDP）、氧化劑、代謝抑制劑、稀土和電離輻射等，都可以改變發(fā)光強(qiáng)度。經(jīng)TDP輻照的大豆干種子，在整個(gè)萌發(fā)過(guò)程中，超弱發(fā)光值始終高于未輻射種子[45]，這與TDP輻射能提高種子活力，促進(jìn)種子萌發(fā)，促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)，增強(qiáng)萌發(fā)種子的代謝活動(dòng)是一致的。（水稻、陸稻、小麥、玉米和蘿卜等[48]）作物種子剛經(jīng)TDP輻照完時(shí)，發(fā)光強(qiáng)度較高，但不穩(wěn)定；照后放置24小時(shí)此現(xiàn)象即可消除。TDP也對(duì)精子的超弱發(fā)光有影響[46]，家兔精子經(jīng)TDP輻照后孵育，結(jié)果，發(fā)光值均高于對(duì)照，其中8分鐘對(duì)照組與對(duì)照組差異極顯著。
加氧化劑是增強(qiáng)發(fā)光的又一方法。小麥種子[28]萌發(fā)過(guò)程中，分別于6小時(shí)和72小時(shí)用1%KMnO4溶液處理，發(fā)光強(qiáng)度可分別增加10.8%倍和2.5倍，增強(qiáng)幅度隨萌發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)而減小，這是因?yàn)椋x的氧化底物隨著萌發(fā)時(shí)間的推移而減少。在血紅素蛋白研究中也發(fā)現(xiàn)了氧化劑對(duì)發(fā)光的增強(qiáng)作用，D2O2能明顯增強(qiáng)血紅素蛋白的發(fā)光強(qiáng)度；自由基清除劑則產(chǎn)生相反的作用一抑制超弱發(fā)光，但不同自由基清除劑間有差別，B-Car，對(duì)血紅素蛋白的發(fā)光有很大的抑制作用，而甘露醇和苯甲酸鈉則無(wú)甚功效[49]。稀土能提高（液體培養(yǎng)的玉米、冬小麥、辣椒和甜菜等[40]）根的超北發(fā)光強(qiáng)度和活力，但稀土只在一定范圍內(nèi)起作用，遺傳特征是發(fā)光特征及根系活力的決定因素。
?。ㄗ贤饩€[47]、X-射線、r射線[63]等）電離輻射也能提高超弱發(fā)光的強(qiáng)度。經(jīng)X-射線照射后V70細(xì)胞發(fā)光強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，累積照射26.5GY，超弱發(fā)光總超弱發(fā)光峰值出現(xiàn)的位置，輻射細(xì)胞和未輻射細(xì)胞的發(fā)光峰均在634.6nm出現(xiàn)。用X射線或r-射線照射CHO細(xì)胞和V79細(xì)胞，當(dāng)輻射劑量小于26.5GY時(shí)，超弱發(fā)光強(qiáng)度與輻射劑量性相關(guān)。輻射增敏劑Misonidazole能增加X(jué)-射線和r-射線誘發(fā)的發(fā)光強(qiáng)度，但不變發(fā)光強(qiáng)度一輻射劑量間的線性關(guān)系；另，僅含Misonidazole的培養(yǎng)液的發(fā)光有受輻射因素的影響。紫外線對(duì)超弱發(fā)光具有促進(jìn)和抑制兩種可能作用，經(jīng)紫外線照射10分鐘的大豆種子萌發(fā)后光峰值和發(fā)光均值都比對(duì)照高將近兩倍，而照射60分鐘的大豆種子反而明顯低于對(duì)照；加入冷光劑后發(fā)光作用得到了加強(qiáng)，但發(fā)光趨勢(shì)不變[47]。
對(duì)萌發(fā)綠豆的研究顯示，不同代謝抑制劑對(duì)超弱發(fā)光有不同的影響[44]。NaN3抑制大部分與氧化有關(guān)的發(fā)光，放線菌素D（AD）則抑制與核酸合成有關(guān)的發(fā)光。呼吸受抑制引起的ATP等的缺乏必然會(huì)降低核酸的合成速度，因此，AD和NaN3對(duì)超弱發(fā)光的抑制既各不相同，又相互影響部位不同。EB是插入DNA分子使DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)解開從而引起超弱發(fā)光增強(qiáng)；AD則主要是通過(guò)抑制RNA的合成抑制超弱發(fā)光。此外，EB能消除AD對(duì)發(fā)光的抑制，但不影響NaN3和AD聯(lián)合處理對(duì)發(fā)光的抑制。
3 超弱發(fā)光在人體和運(yùn)行研究中的應(yīng)用
人體體表不同部位超弱發(fā)光強(qiáng)度有差異，手指＞手心＞面頰[13]，僅就手而言，指尖＞手心＞虎口＞手背[11]。人體體表有14條高發(fā)光線，其中92.97%與《靈樞經(jīng)》中描繪的人體十四經(jīng)的體表經(jīng)穴、經(jīng)線的高發(fā)光生物 物理特性。病人某些部位的發(fā)光強(qiáng)度不對(duì)稱，如單側(cè)顏面神經(jīng)麻痹和面肌痙攣者的左右商陽(yáng)穴[11]。不同刺激劑對(duì)人外周血多形核白細(xì)胞（PMN）發(fā)光的刺激作用有別[15]，酵母多糖（OZ）和伴刀豆球蛋白刺激效率低，持續(xù)時(shí)間短；佛發(fā)波醇刺激效率高，低濃度即能使PMN穩(wěn)定發(fā)光達(dá)6小時(shí)。另外，測(cè)量體系中血含量也對(duì)PMN受激發(fā)光有影響，105左右含血量最佳。針刺能增加動(dòng)物某些穴位發(fā)光強(qiáng)度，對(duì)家兔的研究[12]顯示，電針刺外關(guān)穴前后同側(cè)耳部發(fā)光強(qiáng)度有顯著差異；而針刺非經(jīng)穴部位，未見明顯變化，驗(yàn)證了祖國(guó)醫(yī)學(xué)外穴與耳部位存在特殊的三焦經(jīng)經(jīng)絡(luò)通路的論述，以及經(jīng)穴對(duì)機(jī)體生命活動(dòng)特有的調(diào)整作用。該研究還發(fā)現(xiàn)，用藥物封閉周圍神經(jīng)通路后，電針刺激不能明顯改變發(fā)光強(qiáng)度，證明在經(jīng)絡(luò)激動(dòng)劑和抑制劑對(duì)超弱發(fā)光有相反的作用。fMLP、A2387等均可刺激大鼠腹腔中性粒細(xì)胞和次黃嘌呤一黃嘌呤氧化酶系統(tǒng)發(fā)光[23]。超弱發(fā)光在癌癥研究中也得到了應(yīng)用，畸胎癌組織抽提液的發(fā)光峰值603nm和651nm與原卟淋IX標(biāo)準(zhǔn)樣品基本吻合，證明畸胎癌組織中有卟啉[21]。另一項(xiàng)研究還發(fā)現(xiàn)，卟淋和白蛋白復(fù)合物的發(fā)光特性與臨床診斷中選擇的癌固有特征峰或患者血清特征峰相吻合[22]。超弱發(fā)光在國(guó)內(nèi)經(jīng)絡(luò)研究上應(yīng)用較多，目前已在循經(jīng)感傳與經(jīng)穴發(fā)光的定量關(guān)系、人體體表冷光變化與針刺對(duì)人體的調(diào)節(jié)作用、以及喻穴、特定穴、交會(huì)穴、子母穴的冷光特性等研究中取得初步進(jìn)展，部分驗(yàn)證了祖國(guó)醫(yī)學(xué)的有關(guān)經(jīng)絡(luò)學(xué)說(shuō)[12]。
兔和大鼠[16，17]油酸肺損傷時(shí)H2O2能顯著提高發(fā)光值和降低發(fā)光衰減系數(shù)。經(jīng)H2O2處理的兔血漿發(fā)光強(qiáng)度明顯高于全血和紅細(xì)胞懸液；但溶血后三者的發(fā)光值均顯著增加，其中全血和紅細(xì)胞懸液發(fā)光值分別增加了15.5倍和6.1倍。白細(xì)胞降低90%后油酸性肺損傷發(fā)光值的升高程度顯著減小，支氣管肺泡藻洗液中蛋白含量和化學(xué)發(fā)光水平也顯著降低，表明白細(xì)胞在肺內(nèi)聚集將加重肺損傷程度。離體的不同發(fā)育時(shí)期的雞胚神經(jīng)細(xì)胞的發(fā)光有很大差異[19]，9天以后的雞胚神經(jīng)細(xì)胞有明顯的特征曲線，該曲線的產(chǎn)生與外界的溫度、氧、電場(chǎng)作用和光照等因子有關(guān)。溫度由410C降到370C過(guò)程中，發(fā)光強(qiáng)度亦降低，同時(shí)最大峰位置后移，但當(dāng)溫度低于370C時(shí)，則特征曲線變得不明顯；外界電場(chǎng)和光照能使發(fā)光迅速增加，但不能改變發(fā)光曲線的特征，且移去外電場(chǎng)后，能迅速恢復(fù)到原發(fā)光水平。苯對(duì)水介質(zhì)中鯉肝微粒體的發(fā)光有增強(qiáng)作用，但需要適量過(guò)渡金屬離子F2+或Cu2+存在；F2+誘導(dǎo)活力比Cu2+大，所用劑量?jī)H為Cu2+的1/6，且兩者的作用方式也有區(qū)別，F(xiàn)2+所刺激的肝微粒體發(fā)光是陡升陡落，Cu2+則是緩升緩降[19]。超弱發(fā)光與許多生理生化反應(yīng)有關(guān)，對(duì)綿羊精子的研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)光強(qiáng)度與活力、呼吸、果糖酵解、磷酸肌酸呈正相關(guān)，這種發(fā)光與活力和能量代謝間的內(nèi)在聯(lián)系，反映了精子能量轉(zhuǎn)化過(guò)程，是評(píng)價(jià)精液品質(zhì)很有價(jià)值的指標(biāo)[20]。
4 超弱發(fā)光的測(cè)量
現(xiàn)在簡(jiǎn)要談一下檢測(cè)方法和檢測(cè)系統(tǒng)[4]。超弱發(fā)光的測(cè)定主要是基于光電倍增管的檢測(cè)方法，共有測(cè)量輸出電流（DC法）、測(cè)量輸出電流中的交流成分（AC法）、單光子計(jì)數(shù)（SPC法）和同步單光子計(jì)數(shù)（SSPC法）等四種方法，其優(yōu)越性為DC法＜AC法＜SPC法＜SSPC法，但現(xiàn)在常用的主要是后兩種。常用的檢測(cè)系統(tǒng)有，BCL發(fā)光測(cè)定儀、Beckman公司生產(chǎn)的LS-5801、LS-9800液體閃爍計(jì)數(shù)器的單光子計(jì)數(shù)裝置，以及EM19789QB型、EM19635QB型、GDB-52型等光電倍增管裝配的儀器。
光致發(fā)光和溫度對(duì)超弱發(fā)光的測(cè)定有很大影響。超弱發(fā)光通常包括光致發(fā)光和自發(fā)發(fā)光，但光致發(fā)光比自發(fā)發(fā)光的成分強(qiáng)得多[5]，因此必須消除光致發(fā)光的影響。消除光致發(fā)光有多種發(fā)光有多種方法，通常是測(cè)量暗避光處理，測(cè)量時(shí)避光。暗避光時(shí)間的長(zhǎng)短，不同試材有所不同，萌發(fā)馬鈴薯種子需要5小時(shí)[25]。3T3細(xì)胞[5]和小麥幼苗、淡水蚤[2]需要1-2小時(shí)，大鼠血液[5]、CHO細(xì)胞[45]、萌發(fā)綠豆種子[5，44]都很短，僅需幾分鐘。溫度對(duì)超弱發(fā)光也有影響，發(fā)光強(qiáng)度隨著溫度的升降而增強(qiáng)的減弱[24]、，將樣品放入比它低幾度的樣品室中，5分鐘后，與溫度不平衡相關(guān)聯(lián)的可衰減發(fā)光就只剩下了近1/4[44]。還有人認(rèn)為，為了降低光電倍增管的本底，提高信噪比，需將光電倍增管冷卻到300C或更低。由于超弱發(fā)光太弱，有必要增強(qiáng)發(fā)光以利于測(cè)定。增強(qiáng)超弱發(fā)光的方法很多，如引入活化劑、H2O2，以及通過(guò)電流等，現(xiàn)在主要是向樣品中加入新配制的冷光劑[31-33，37-39，45，63]。輻照處理時(shí)可同樣加入輻射增敏劑，對(duì)活細(xì)胞CHO和V79的研究表明輻射增敏劑Misonidazole能增強(qiáng)超弱發(fā)光強(qiáng)度[63]。
綜上所述，經(jīng)過(guò)二十余年的努力，我國(guó)在生物 超弱發(fā)光，尤其是農(nóng)作物的抗逆研究中，已取得了可喜成績(jī)和進(jìn)展，這為我國(guó)生物 超弱發(fā)光的進(jìn)一步深入研究打下了基礎(chǔ)，對(duì)于后繼者也是一個(gè)很大的策動(dòng)力，但應(yīng)該看到的我國(guó)超弱發(fā)光的研究領(lǐng)域尚存在一些問(wèn)題，值得大家關(guān)注。主要集中在應(yīng)用研究上，我們認(rèn)為今后應(yīng)強(qiáng)化這方面的工作，機(jī)理的研究能推動(dòng)應(yīng)用研究，并為應(yīng)用研究提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。在應(yīng)用研究方面，尤其是作物抗性研究方面有必要拓寬范圍和增加深度。在抗逆研究中，目前已有的結(jié)果大都僅僅反映了超弱發(fā)光與作物抗逆性之間的定性關(guān)系，沒(méi)有量化。筆者以為，每種作物都應(yīng)測(cè)量盡可能多的不同抗逆性的品種，然后在超弱發(fā)光指標(biāo)與抗逆性之間建立定量關(guān)系，即數(shù)學(xué)模型。有了這樣的模型，對(duì)于一個(gè)抗逆性未知的樣品，只要測(cè)出它的超弱發(fā)光指標(biāo)，即可得出其抗逆性大小，也只有這樣，超弱發(fā)光在抗逆研究中才能真正發(fā)揮作用。此外，還應(yīng)將超弱發(fā)光機(jī)理與作物抗逆性機(jī)理聯(lián)系起來(lái)研究，而不是僅著眼于兩者的表面聯(lián)系，這樣才能從更深的層次探索兩者的本質(zhì)聯(lián)系，使超弱發(fā)光及其應(yīng)用研究向前跨一大步。
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