中国科学院近代物理研究所,甘肃,兰州,730000
重离子束生物效应及重离子束在生命科学中的应用研究,在国内外物理学与生命科学领域中得到了广泛的开展,但对出现的一些现象还没有深刻地揭露其本质,作出机理性解释.为了深入研究,本文提出一些值得研究的问题供参考,如:重离子径迹结构及能量沉积分布模型,DNA辐射敏感位点,质量沉积-分子改造,直接作用与间接作用,放射性核束的应用等.
核物理 生物 机理
1 中国科学院近代物理研究所,中国甘肃,兰州,730000
2 中国科学院研究生院,中国北京,100039
常规的诱变育种方法主要是利用紫外线、激光、γ射线、中子等对微生物药物菌种进行辐照诱变,效果显著.离子束辐照微生物诱变育种在离子束生物学效应的研究中起步较晚,但其作为一种集物理诱变和化学诱变为一体的诱变育种新方法,将在辐照诱变育种中发挥重要作用.本文综述了近年来微生物药物研究与开发的动态,简要叙述微生物菌种选育的辐照诱变效应、作用机制及其在实践中的应用.
微生物药物 抗生素 辐照诱变 microbial drugs antibiotic irradiation mutagenesis
1 中国科学院近代物理研究所.中国甘肃.兰州730000
2 甘肃省农科院.中国甘肃.兰州730070
3 兰州大学.中国甘肃.兰州730000
本文描述了荷能重离子束(14氮1+和14氮7+)在作物改良上的应用.为了探索离子束轰击小麦种子不同部位(例如:种皮,种胚和整粒种籽,包括胚乳、胚和种皮)后的不同反应,采用了不同能量的氮离子.轰击不同部位是通过改变离子能量来实现的.在这个研究中,我们选择了三种能量以达到轰击不同部位的目的,它们是超低能区的110keV,低能区的15.7MeV/u和中能区的72MeV/u.根据TRIM 91程序计算,它们在种子内的射程依次为0.44μm,0.61mm和9.6mm.所以,110 keV的离子不能贯穿种皮,因为它的厚度72μm,只能极浅层注入种皮而不能触及胚细胞(称这种情况为轰击部位1),15.7MeV/u的离子能够贯穿种皮并注入胚内(厚度约1mm),但不能进入胚乳(称这为轰击部位2),72MeV/u的离子能从种子的胚部到顶部贯穿整个麦粒(麦粒长约7 mm)(称这为轰击部位3). 上述三种能量的氮离子辐照了三个品种(定西24、88-12、82-579)的春小麦种子.而后进行了室内实验和大田培育,得到了50%出苗率时的剂量D50,统计了上述三个轰击部位下根尖细胞中的微核率及染色体畸变率,大田中产生了一些新的变异,例如增产(达百分之几十),早熟(五天左右),矮杆(低约20cm),抗(条锈)病,并且显示了轰击不同部位的突变频率与突变谱,还简略地讨论了三种情况的突变机理.
重离子 小麦 离子注入 离子贯穿 突变谱和频率 heavy ion beam Triticum Aestivum L ion implantation ion penetration mutation spectrum and frequency
1 中国科学院近代物理研究所,中国甘肃,兰州,730000
2 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,中国甘肃,兰州,730000
采用80MeV/u 20Ne10+离子束贯穿处理豆科与禾本科牧草种子,从实验室种子萌发和根尖细胞的观测分析,随着贯穿剂量的增加,幼苗生长明显减弱,呈负相关性;而染色体总畸变率和微核率随剂量的增加而显著增加,呈正相关性.结果表明:禾本科牧草比豆科牧草对重离子辐射敏感性强,禾本科牧草适宜剂量为20 Gy～30Gy,豆科牧草辐照剂量应高于150Gy.
重离子束 牧草 细胞 heavy ion beam herbage cell
1 中科院近代物理研究所,中国甘肃,兰州,730000
2 中科院近代物理研究所,中国甘??兰州,730000
3 兰州大学生物系,中国甘肃,兰州,730000
为了证明DNA双链断裂(DSB)片段分布与DNA序列有关的假设,采用32keV/μm的12C6+离子和45keV/μm的13C6+离子分别辐照pUC18质粒,结合限制性内切酶处理,进行琼脂糖凝胶电泳,分析DNA断裂和片段分布.结果表明:除了由一个DSB导致的线性DNA带外,还出现了一条新的、小分子量线性DNA带;限制性内切酶处理后,有另一条线性DNA带产生.证明重离子辐照诱导的DSB是非随机分布的,DNA分子上存在对电离辐射相对敏感的位点.
质粒 重离子辐照 DNA双链断裂 非随机分布 plasmid heavy-ion beam DNA double-strand break non-random distribution
中国科学院近代物理研究所,中国甘肃,兰州,730000
本文介绍了重离子束的基本特性和在生命科学应用中的优势,以及它的能区划分,传能线密度LET,相对生物效率RBE等,分别叙述了中、高能和低能离子束与介质作用的特点、在农学中应用的模式及其吸收剂量的计算,最后还对一些机理问题进行了简单讨论.
重离子束 传能线密度 离子注入 离子贯穿 吸收剂量 作用机理 heavy ion beam LET ion implantation ion penetration absorbed dose effect mechanism
1 中国科学院近代物理研究所,中国甘肃,兰州,730000
2 兰州大学生命科学学院,中国甘肃,兰州,730000
110keV Fe+离子注入原卟啉IX二钠盐薄膜样品后的一些谱学分析结果表明,低能铁离子束辐照可以导致生物分子的损伤和化学改性,并且初步证实注入铁离子在样品分子中慢化沉积后能形成含铁的金属络合物,即注入铁离子的质量沉积.
低能离子注入 原卟啉 辐照效应 分子改性 质量沉积 low energy ion implantation protoporphyrin radiation effect molecular modification mass deposition
1 中国科学院近代物理研究所
2 兰州大学生命科学学院,中国甘肃,兰州,730000
利用110keV Fe+离子注入原卟啉IX二钠盐薄膜,动物实验和细胞学观察等表明辐照混合产物对于治疗60Coγ射线所致实验性小鼠再生障碍性贫血具有一定的疗效,且无明显的毒副作用,有望从中筛选治疗再生障碍性贫血的新药或其先导化合物.
低能离子注入 辐照效应 分子改性 原卟啉 再生障碍性贫血 low energy ion implantation radiation effect molecular modification protoporphyrin aplastic anemia
1 中国科学院近代物理研究所,中国甘肃,兰州,730000
2 兰州大学生命科学学院,中国甘肃,兰州,730000
利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术研究了能量为110?keV的Fe+离子束辐照L(+)-半胱氨酸盐酸盐单晶水合物固态样品的结构变化情况.对辐照样品的两次红外光谱分析结果有所不同,表明固态样品不同部位受低能铁离子束作用后可发生不同的分子改性;但二者又具有一定的相似性,都反映了原分子中氨基、羧基和巯基等基团的受损及硝基和酰胺基团等的生成.
低能离子注入 辐照效应 分子改性 氨基酸 红外光谱 low energy ion implantation radiation effects molecular modification amino acids infrared spectroscopy
1 中国科学院近代物理研究所,中国甘肃,兰州,730000
2 兰州大学化学化工学院,中国甘肃,兰州,730000
本文采用55MeV/u12C6+离子注入鬼臼衍生物之一--鬼臼乙叉甙(VP16),针对它在临床上的缺点,试图利用重离子的能量转移和质量沉积对其分子组成与结构进行改造,以增加它的水溶性,提高疗效,减小毒性.实验样品在离子注入后,先后进行了紫外(UV)、高效液相(HPLC)和液质联用(HPLC-MS)分析,并对癌细胞K562和HL-60分别进行了药理活性测定,取得了初步结果和进行了简短讨论.
荷能重离子 离子注入 鬼臼毒 分子改性 energetic heavy ion ion implantation podophyllotoxin VP 16 VP16 molecular modification
