激光生物学报
2003, 12(5): 321
期刊基本信息
创刊：
1992年 • 双月刊
名称：
激光生物学报
英文：
Acta Laser Biology Sinica
主管单位：
中国科学技术协会
主办单位：
中国遗传学会
出版单位：
激光生物学报杂志社
主编：
夏立秋
副主编：
丁志华 向 华 刘红荣 杨思华 张 健 张友明 陈 实 夏 昆 储成才
ISSN：
1007-7146
刊号：
CN 43-1264/Q
电话：
0731-88872208
邮箱：
地址：
长沙市岳麓山湖南师范大学生命科学学院内
邮编：
410081
定价：
25元/期
激光生物学报 第12卷 第5期
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 
采用700keV或4.0 MeV碳离子束辐照拟南芥种子, 通过对样品的显微摄影, 发现随着辐照剂量的增加, 碳离子束对种子表面的损伤逐渐加剧, 特别是在4.0 MeV碳离子束辐照下, 当剂量达到1×1014ions*cm-2后, 种皮局部逐渐被刻蚀殆尽, 甚至造成种皮局部破裂.对拟南芥种子进行台盼蓝染色后的显微观测显示, 碳离子束辐照可以导致拟南芥种皮细胞着染, 在剂量较大的情况下, 部分皮下细胞也可?湃? 表明碳离子束可作用到皮下细胞, 为外源基因提供导入的通道. GUS基因导入后的组织化学检测表明:质粒pCAMBIA1301能够进入4.0MeV碳离子束辐照后的拟南芥种子, 并在种子和幼芽中获得瞬间表达.
碳离子束 辐照损伤 拟南芥 转基因 carbon ion beam radiation damge Arabidopsis thaliana transgenosis 在离子束介导外源全DNA转化中,外源DNA包含有供体的所有遗传信息,对受体的影响是多方面的,因此转化效果无法用统一的转化率来衡量,这也增加了转化过程中最佳转化条件的选择难度.本论文的主要工作是根据不同离子剂量介导外源全DNA转化的拟南芥菜在遗传和生理上的变化选择合适的转化剂量.剂量实验结果表明:拟南芥菜种子的剂量-存活率曲线为"马鞍型",在"鞍桥"上选择0.5×1017ions/cm2、1.5??017 ions/cm2和2.5×1017ions/cm2三个有代表性的剂量介导薄荷全DNA转化拟南芥菜,三个转化当代群体的出芽、成苗长势以及表型变异情况有明显的不同,综合分析表明:1.5×1017ions/cm2为离子束介导外源全DNA转化拟南芥菜的合适剂量.
拟南芥菜 全DNA转化 最佳剂量 A. Thaliana total DNA transformation optimum influence 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 从辐照剂量和修复时间两个角度研究了重离子辐照对肿瘤细胞DNA损伤及细胞周期的影响,为重离子治癌的临床应用积累基础数据.不同剂量的80MeV/u20Ne10+辐照SMMC-7721细胞样品,利用单细胞凝胶电泳技术(Single Cell Gel Electrophoresis,SCGE)对细胞DNA损伤进行了检测,利用流式细胞技术(Flow Cytometry Methods,FCM)对细胞周期变化进行了分析.80MeV/u20Ne10+辐照后4小时内,SMMC-7721细胞的DNA损伤与辐照剂量呈线性关系,在0小时组其线性相关因子r为0.9621,4小时组为0.914;随着修复时间的增加,DNA损伤与辐照剂量不再线性相关,但0.5Gy, 1Gy和2Gy三个剂量点的DNA损伤程度极为相近.另外,重离子辐照后SMMC-7721细胞发生S期和G2/M期阻滞现象,其随剂量变化及时间变化的规律不同于X、γ等低LET(Linear Energy Transfer)射线辐照.
重离子 SMMC-7721细胞 DNA损伤 细胞周期 流式细胞术 heavy ions SMMC-7721 cells DNA damage cell cycle flow cytometry methods 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 本文采用80MeV/u12C6+和50keV的电子辐照沙打旺干种子,研究沙打旺干种子不同注量的辐照生物学效应,检测其生理生化指标.结果表明:无论是碳离子辐照还是电子辐照,发芽势都随注量的增加先升高后降低,发芽率都随注量增加逐渐降低.其次,碳离子辐照样品,其超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性变化随注量增加先升高后降低,即存在一个峰值,过氧化氢酶(CAT)在高??×106ions/cm2注量的离子辐照中其活性基本不发生变化;不同注量的电子辐照,样品的CAT、SOD、GSH-Px活性都是先升高后降低.第三,无论是碳离子辐照还是电子辐照样品的谷胱甘肽(GSH)含量变化不显著,与注量的变化没有明显的相关性.总而言之,本工作发现碳离子及电子辐照样品,其多个生理生化指标均随注量的增加呈先升高后降低的趋势,但GSH变化对碳离子或电子辐照都不敏感.
重离子 沙打旺 抗氧化酶 发芽率 发芽势 heavy ions Astragalus adsurgens pall anti-oxidative enzyme germination fraction germination potential 以低能氮离子束为诱变源,对同源四倍体水稻进行注入处理后,对其生物学效应进行了研究.研究结果表明,同源四倍体水稻比二倍体水稻对低能氮离子束注入处理更敏感.在注入离子剂量为3×1017N+/cm2时 ,同源四倍体水稻所受到的损伤比二倍体水稻所受到的损伤更严重.4份同源四倍体水稻(即IR36(4)、IR28(4)、紫血稻(4)、明恢63(4))的成苗率分别是2.0%、3.5%、3.0%和4.0%,致死率非常高.在同样条件下,4份相应的二倍体水稻(即IR36(2)、IR28(2)、紫血稻(2)、明恢63(2))的成苗率分别是33.0%、31.5%、29.0%和24.5%,致死率也比较高.在经过注入处理后的当代群体内,4份同源四倍体水稻的平均变异频率为32.5%,而4份相应的二倍体水稻的平均变异频率为9.5%.在同源四倍体水稻IR36(4)和IR28(4)的变异群体内分别发现22株和14株结实率均达到75.0%以上的单株,其中在IR36(4)群体内有1单株的结实率高达91.89 %;在紫血稻(4)的变异群体内发现2株具有双胚苗性状的单株;在二倍体水稻明恢63(2)的变异群体内发现1株具有红心米性状的单株.在第二代群体中,除了叶鞘变异和米质变异这两个变异性状能稳定遗传之外,其它变异性状在群体内都发生了明显的性状分离现象.同源四倍体水稻的高结实率特性和双胚苗特性表现出一定的可遗传性.
同源四倍体水稻 低能氮离子束 生物学效应 autotetraploid rice ion beam of low energy N~+ biological effects 采用能量为30keV的N+不同剂量(8×1017 N+/cm2、10×1017 N+/cm2、12×1017 N+/cm2)注入小麦种子,研究了离子注入后形态生理变化.结果表明:1.离子注入后小麦的出苗率随着剂量的增加而下降,但均大于80%;2.对麦苗生长有明显的抑制作用;3.离子注入后表皮细胞结构有明显的改变;随着剂量的增加,表皮细胞损伤越来越严重.而且苗期表现和表皮细胞损伤程度是相对应的.
离子注入 小麦 苗期表现 结构变化 ion implantation wheat wheat seeding structural evolution 本文分别从浸种液中无机离子的浓度、可溶性糖的浓度以及溶液的pH值,研究了低能离子注入对大豆种子吸胀冷害的影响.结果发现一定剂量的氮离子注入大豆种子后,其无机离子、可溶性糖、酸性物质的泄漏量均有低于对照组的趋势,而且其长势好于对照组.说明离子注入能在一定程度上减轻大豆遭受的吸胀冷害.
低能离子注入 大豆 吸胀冷害 low energy ion beams implantation soybean imbibition at low temperature 本文研究了用25keV N+注入丰豆103的种子后,N+离子对其种子的活力及子叶伸展后48小时和96小时的幼苗内蛋白质含量、谷胱甘肽巯基转移酶(GSH-Ts)、谷胱甘肽过氧化酶(GSH-Px)、抗坏血酸过氧化物酶(ASA-POD)活性的影响.结果表明:当N+注量在2.6×1016N+/cm2～5.2×1016N+/cm2时,种子的发芽率、发芽指数、活力指数都明显提高;幼苗的可溶性蛋白含量高于对照.在6.5×1016N+/cm2～10.4×1016N+/cm2注量时,幼苗的可溶性蛋白含?康陀诙哉?96小时幼苗可溶性蛋白的含量高于48小时,说明辐射引起的损伤可随生长时间的增加而有所恢复.高注量可引起幼苗内一些抗氧化酶活性的升高,且随注量的增加酶的活性升高也越明显,96小时幼苗的GSH-Px和ASA-POD活性高于48小时幼苗,GSH-Ts活性略有下降.而低注量(1.3×1016N+/cm2～5.2×1016N+/cm2)的上述酶指标升幅不大.说明经N+离子处理后可通过诱导这些抗氧化酶活性的升高起到减轻伤害的作用.
氮离子注入 抗氧化酶 大豆幼苗 种子活力 N~+ ion implantation antioxidase soybean seedling vigor index 以烟草幼嫩叶片为外植体,建立了其有效再生体系.利用10%甘油作保护剂对叶片进行预处理,提高了注入后叶片的存活率.对低能铁离子注入叶片后,无菌培养过程中表面形态和过氧化物同工酶谱变化的分析表明,二者具有相关性.酶谱的变化反映了注入造成的损伤在修复过程中细胞的生理生化变化,为进一步揭示低能离子注入的作用机理提供了基础.
烟草叶片 低能离子注入 过氧化物同工酶 tobacco leaves low energy ion-beam implant dioxyged-isozyme 本文对离子束技术的注入工艺和在不同能量下的不同注入剂量下黑曲霉的存活率和突变率进行了研究,目的是为了找到恰当的注入工艺和良好的注入参数,使诱变达到较好的效果.结果发现:当注入离子为氮离子时,在10keV的能量下注入剂量为5.2×1014ions/cm2和1.56×1015ions/cm2时,诱变效果较好.在这注入条件下,通过培养基优化,使木聚糖酶酶活达到600IU/ml.
低能离子 注入工艺 注入参数 黑曲霉 low-energy ion ion implantation technics ion implantation parameters Aspergillus niger 本文运用离子注入对维生素C前体2-酮基-L-古龙酸的产生菌氧化葡萄糖酸杆菌的诱变效应进行了研究,确立了以8%甘油作保护剂,并就低能离子注入条件进行了参数设定.
离子注入 维生素C 氧化葡萄糖酸杆菌 甘油 ion implantation Vc Gluconobacter oxydans glycerine 本文简略地回顾了重离子治疗的历史,更多的兴趣集中在重离子治癌的进展上.为了利用重离子的优越特性(例如:剂量局域性和高的生物效率),已经开发了几种技术.在临床试验中获得了令人鼓舞的治疗效果,广泛地提出了物理和辐射生物方面的临床结果和治疗技术,概要地分析了重离子治癌的前景.
重离子治癌 剂量局域性 高的相对生物效率 临床试验 heavy-ion cancer therapy dose localization high relative biological effectiveness clinical trial