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.

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.

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.

利用γ射线和不同LET的碳离子辐照小鼠B16黑色素瘤细胞的脱蛋白DNA,采用脉冲场凝胶电泳结合荧光扫描技术研究了DNA双链断裂(DSB)与LET之间的关系.结果表明:不同LET重离子诱导的PR都随剂量的增加而增加,并在超过一定的剂量之后逐渐趋于一个准阈值:而不同LET的重离子诱导的L值都与剂量呈线性关系;对于诱导DSB的RBE值则随着LET的增加先呈上升趋势,在LET超过100 ke/μm后下降.

本文采用80MeV/u的12C6+辐照番茄干种子,研究处于不同离子贯穿深度番茄干种子的辐照生物学效应,检测其生理生化指标.结果表明:辐照后不同贯穿深度上番茄种子的发芽势与物理剂量对应,第8层样品(对应于碳离子在水中的贯穿深度为15mm)出现峰值76.7%,发芽率随离子入射深度的变化不明显;不同贯穿深度辐照样品的根尖细胞微核率也与物理剂量相对应,在第6、7层样品中出现峰值0.257%;另外,辐照样品幼苗茎叶的一氧化氮合酶(NOS)活性、谷胱甘肽(GSH)含量及总抗氧化力在第9层出现峰值,谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活性在第7-8层出现峰值,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性的变化与重离子贯穿深度没有明显的相关性.总而言之,本工作发现辐照样品的多个生理生化指标均与入射离子的微剂量分布相对应,即存在生物效应峰.