同步辐射(软X射线)对冬小麦的诱变效应及机理研究Ⅲ.辐照种子产生的自由基和辐照引起种胚DNA非按期合成的研究

应用电子自旋 (ESR)波谱术研究了同步辐射辐照种子产生的自由基及其与辐射损伤之间的关系。结果表明 ,同步辐射辐照的种子产生了大量的自由基 ,其种类、性质不同于γ射线 ,短寿命自由基 (小于 48h)产额高于γ射线 ,长寿命自由基 (大于48h)的稳定性大于γ射线。同步辐射自由基产额与辐照剂量呈线性关系。用3H TdR掺入法研究了受辐照种胚萌发早期DNA的合成动态 ,结果表明 ,同步辐射能够引起种胚DNA的损伤修复合成 ,其特点不同于γ射线。原冬 6号和北京41 1品种的DNA修复合成出现在种胚吸水后第一个正常的DNA合成峰之前 ,京冬8号品种出现在第一个小峰之后和 2个高峰之前     

大豆品种间辐射敏感性差异机制的研究

用60_Coγ射线辐照13个大豆品种的种子表明,不同品种大豆的辐射敏感性存在明显差异。应用3~H-TdR掺入法研究受辐照种子浸种初期的DNA合成情况表明,受辐照的大豆种胚出现非S期DNA合成,即修复合成。品种间辐射敏感性差异与DNA修复合成有关,辐射敏感性高的品种DNA修复合成能力弱,辐射敏感性低的品种DNA修复合成能力强。     

质子对小麦的诱变效应及作用机理研究 Ⅰ.质子对小麦的诱变效应

用 2MeV～ 9MeV 7个能量 ,5C～ 1 60C 1 2个剂量的质子处理 5个品种 ,研究质子对小麦的诱变效应。结果表明 ,M1代的生物损伤随剂量的提高而加重 ,在一定能量范围内 ( 6MeV以下 ) ,随能量的增加而加大 ,超过一定能量 ,生物损伤有所减轻 ;M1代较易出现γ辐照中少见的叶绿素条状缺失损伤。M2 代诱变效果显著 ,突变谱宽 ,有益突变频率明显高于γ射线 ,较易诱发早抽穗性状变异 ;明确诱变小麦的适宜能量为4MeV ,适宜剂量为 1 4× 1 0 10 ～3 7× 1 0 10 P cm2 。     

重离子注入与电离辐射作用下小麦种胚内非按期DNA合成的比较

用放射性同位素￣３Ｈ－胸腺嘧啶核苷渗入法，研究Ｆｅ￣（１＋）注入与￣（６０）Ｃｏγ射线辐照条件下，小麦种子萌发早期种胚内ＤＮＡ的合成动态，以非按期ＤＮＡ合成为标志，比较重离子束与γ射线作用下ＤＮＡ损伤、修复程度的差异。同时采用扫描电镜Ｘ射线能谱分析法（ＳＣＥ－ＥＤＡＸ）对造成这种差异的机制进行了探讨研究。研究结果表明，γ射线辐照后，种胚内存在典型的非按期ＤＮＡ合成，但在重离子注入条件下，这一现象并未表现出来。因此重离子的作用过程和诱变机理与γ射线的作用有所不同。重离子对种子的诱变是一种间接的作用，因为ＳＣＥ－ＥＤＡＸ的结果证明离子注入种子的深度为１４μｍ，并未真正到达小麦种胚内部。     

电子束与γ辐射对大麦种胚DNA非预定合成的影响

羟基脲抑制与流式细胞仪检测证明 ,在大麦种子的吸涨初期 ,种胚DNA合成主要是DNA非预定合成 ,一定剂量下6 0 Co γ辐射能刺激增强种胚的DNA非预定合成。辐射刺激效应随修复时间延长呈下降趋势。 50～ 40 0Gy的电子束辐射对大麦种胚的DNA非预定合成也有刺激作用。在半致死剂量附近有一峰值 ,在致死剂量附近出现最小值。     

辐照花粉对小麦与中间偃麦草杂交及其胚胎发育的影响

用γ射线辐照中间偃麦草散粉期的穗,用其花粉授予普通小麦“J-11”和“中国春”,研究不同剂量辐照花粉对普通小麦与中间偃麦草杂交结实率、杂交种子含胚率、杂种幼胚培养和杂种幼苗获得率的影响。结果表明,5~9Gy低剂量γ射线略提高了中国春×中间偃麦草的结实率,表现出低剂量辐射的刺激效应,但对J-11×中间偃麦草却未表现出刺激效应。所有剂量的辐射对杂种幼胚均有伤害作用,杂交种子含胚率、杂种幼胚成苗率随剂量增加而下降。30Gy处理时有12.9%~14.5%的杂种幼胚发育成了植株,但该剂量应用到小麦中难以获得后代。在50~100Gy高剂量γ射线处理杂交种子胚发育不良,通过幼胚培养未能得到植株。将花粉辐照技术与幼胚拯救技术、花药培养技术有效结合,可以快速获得突变体,提高诱变育种效率。     

大麦离体诱变效应的研究

以二稜皮大麦品种舟麦2号和秀四的幼胚及其愈伤组织为离体诱变材料,研究了γ射线不同剂量辐照后的离体培养反应、生理损伤及诱变效应。结果表明,用γ射线辐照离体大麦幼胚及其愈伤组织的适宜剂量是10—20Gy,MR_2代的突变频率可比常规诱变技术(300Gy γ射线辐照干种子)分别提高33.9％—82.1％和32.7％—229.6％;比离体培养技术分别提高84.0％—150.3％和82.4％—352.9％,而且仍可维持相对较好的培养反应。用30Gy辐照幼胚的诱变效果则可提高9—13倍,但严重抑制了离体培养物的再生能力,并导致了MR_1代严重的生理损伤。     

X、γ辐射对雨生红球藻超微结构的影响

用雨生红球藻作为试验材料 ,从超微结构变化角度研究了X、γ射线的致突变效应 ,结果表明 :X、γ射线辐照能引起细胞膜受损 ,细胞的原生质球偏移 ,核仁出现电子稀疏区域 ;叶绿体粘连成团 ,类囊体条断裂 ,电解质外渗 ;核糖体增多 ;线粒体个体增大 ,线粒体膜受损。X射线辐照能引起淀粉鞘出现空隙和马蹄形蛋白核形成 ,内质网变少。γ射线辐照能引起淀粉鞘消失 ,滑面内质网增多 ,高尔基体增多增大。X、γ射线辐照引起的细胞核、线粒体、叶绿体等细胞器的损伤 ,可能是造成突变的原因。     

咖啡因对辐射效应的影响

用咖啡因或咖啡因与γ射线复合处理大麦种子,研究咖啡因对大麦辐射效应的影响及其作用机制,从而找出辐射育种中正确应用咖啡因的技术方法。研究结果表明,咖啡因作辐照前处理或辐照后处理均可增加辐射损伤;前处理的辐射损伤此后处理更严重,均随咖啡因溶液浓度的增加而增加;在γ射线和咖啡因的复合处理中,咖啡因溶液浓度在1.164mg/ml以下,作用机制是抑制辐射损伤的修复,当浓度达到1.164mg/ml时,咖啡因效应包括抑制辐射损伤修复和本身引起的诱变作用。在辐射育种工作中,咖啡因浓度以1mg/ml为宜。     

空间诱变和γ射线辐照与离体培养相结合对水稻生物学效应的研究

利用返回式人造卫星搭载早籼品种中优早 3号干种子 ,研究比较其用不同剂量γ射线辐照对水稻的生物学效应。结果表明 ,空间诱变对M1 代成苗率、苗高和结实率的生理损伤明显比γ射线辐照轻 ,M2 代诱发的叶绿素缺失、株高及抽穗期突变的频率不及 30 0Gyγ射线处理。对空间诱变种子进行离体培养 ,叶绿素缺失和株高突变的频率有较大提高。空间诱变种子的愈伤组织经辐照处理后 ,绿点分化率和绿苗分化率下降 ,M2 的叶绿素缺失、株高及抽穗期突变频率超过空间诱变与离体诱变单独处理之和 ,也不同程度高于 30 0Gyγ射线辐照     

γ射线对小麦幼胚愈伤组织诱变效应的研究

用~(60)Coγ射线辐照小麦幼胚愈伤组织,可使愈伤组织分化成苗率达50％左右,适宜剂量为1～1.5krad。利用温室加代,在工年时间内可获得γR_0、γR_1两代种子,γR_0代长势弱,出现植株矮化、穗变小及不育株的变异,但基本不遗传,仅有少数穗形、壳色、芒性、籽粒等变异可遗传。γR_1代株高、穗形、壳色、芒性及籽粒性状都有较大变异,总变异率48％～65％,而未经辐照处理的对照,γR_1代的总变异率为32％～38％。γR_1代是选育优良单株的主要世代。γR_1代的变异性状在γR_2代中有80％趋于稳定,γR_2是选育优良无性系的较好世代。同工酶分析表明,各优良无性系与亲本相比都有其特征酯酶带。     

空间诱变因素对不同粳稻基因型的生物学效应研究

研究结果表明,空间搭载种子的发芽率、存苗率和结实率均低于对照,对秧苗的生长表现出刺激和抑制两种作用,生理损伤比地面γ射线处理的轻得多,个别品种M1 代出现了谷粒颜色的突变。M2 代在株高和抽穗期等性状上出现了较大的分离,突变频率和诱变效率因不同基因型材料差异较大,而且一些性状的突变具有一定的方向性。经同一材料的空间和γ射线辐照处理比较,其突变频率和诱变效率因不同的突变性状存在着一定的差异。在空间处理的M2 代就出现较多综合性状优良的突变体,可望直接育成新品种。     

氮离子束与γ射线辐照日本晴和“9311”水稻突变体库的筛选

利用氮离子束和γ射线辐照处理粳稻日本晴和籼稻"9311",经过M1代损伤鉴定、M2代筛选和M3代重复鉴定,分别得到了740份和666份日本晴突变体,571份和781份"9311"突变体。获得的突变体发生了叶片、茎秆、穗部和籽粒、生理等性状的突变。在氮离子束辐照处理中,日本晴和"9311"分别在5.0×1016N+/cm2和2.5×1016N+/cm2剂量辐照时获得高突变率,为6.44%和6.38%;γ射线辐照处理中,2种材料均在150Gy剂量辐照时获得高突变率,分别为5.68%和9.44%。在本试验中,各高突变率群体均为辐照当代损伤最低的群体。新构建的突变体库将为水稻功能基因组学研究提供较好的基础材料。     

高能混合粒子场诱变小麦的细胞学效应研究

利用北京正负电子对撞机直线加速器E2束流打靶产生高能混合粒子场,以0、109、145、1952、84和560Gy的剂量处理两个冬小麦品种ZY9和ZH7,并与相同剂量的60Coγ射线相比较,研究其细胞学效应。试验结果表明,混合粒子场辐照小麦种子可抑制根尖细胞有丝分裂,诱发染色体出现单微核、双微核、多微核、环状染色体、落后染色体、游离染色体、染色体断片等多种畸变类型。混合粒子场与γ射线诱发的微核畸变率和染色体畸变率均存在明显的剂量效应,但混合粒子场的损伤效应明显高于γ射线。混合粒子场可诱发高频率的环状染色体和染色体断片,显示出混合粒子场处理小麦具有比γ射线处理更高的相对生物学效应。     

几种新的诱变因素对水稻的诱变效应

利用返回式卫星搭载 5个水稻品种的干种子进行空间诱变处理 ,以及用离子束、质子、同步辐射 (软X射线 )处理水稻干种子 ,并与γ射线处理作比较 ,研究其诱变效应。结果表明 ,供试的几种诱变因素均可诱发各类染色体结构变异 ,其细胞染色体畸变率均明显高于对照。空间环境促进根尖细胞有丝分裂活动 ,其它诱变因素均不同程度地抑制根尖细胞有丝分裂活动。质子等处理在M2 代能诱发较高频率的叶绿素缺失突变、株高突变和抽穗期突变 ,其有益性状突变频率高于γ射线     

辐照后转移时间对水稻体细胞愈伤组织分化的影响

用137Csγ射线辐照 3份籼稻 (OryzasativaL .subsp .Indica)幼穗诱导的愈伤组织 ,研究了辐照剂量、辐照后转移时间对愈伤组织褐化率与分化率的影响。结果发现除了基因型和辐照剂量有明显作用之外 ,辐照后转移时间也有重要作用。辐照后延迟转移时间会不同程度提高褐化率 ,而存活的愈伤组织的分化率却有一定的提高。辐照后 48h转移愈伤组织的效果优于辐照后 2 4h转移愈伤组织的效果。讨论了扩大γ射线辐照愈伤组织的应用范围的可能性     

~(60)Coγ射线辐照蜜环菌的生物学效应

本文研究了6 0 Coγ射线辐照对蜜环菌的生物学效应。结果发现 :1 0～ 80Gy低剂量辐照能提高蜜环菌的生活力 ,促进其生长 ,提高可溶性蛋白质含量 ,对细胞膜脂过氧化无明显影响 ,2 0Gy辐照效果最显著 ,菌丝体生长量较对照增重 3 1 2 0 % ,MDA含量较对照低 2 7 4% ;大于 80Gy辐照则随剂量增大生长受抑制 ,膜脂质过氧化程度加剧。1 0～ 80Gy辐照还提高了菌丝体中SOD活性 ,高于 80Gy则随剂量增加酶活性降低 ;POD活性随辐照剂量递增酶活性提高 ,与MDA含量呈正相关。6 0 Coγ射线辐照提高了蜜环菌中核酸含量 ,且随剂量增加而增加 ,较对照分别提高 3 1 %～ 2 84 3 %和2 40 %～ 1 61 41 %。 2 0Gy剂量辐照使DNA、RNA和可溶性蛋白质含量均提高 ,3者呈明显正相关 ;2 0 0Gy辐照使DNA、RNA含量提高而可溶性蛋白质含量却呈下降趋势 ,其相关系数分别为 -0 83 89和 -0 73 40。琼脂糖凝胶电泳表明 ,2 0Gy辐照对DNA链无明显影响 ,而 2 0 0Gy辐照则出现严重拖尾 ,表明DNA链有严重断裂。DNA断裂主要发生在辐照后 6h之内 ,以后能自动修复     

同步辐射(软X射线)对冬小麦的诱变效应及机理研究 Ⅰ.同步辐射的辐射生物学效应

本文利用同步辐射 (软X射线 )辐照 3个冬小麦品种 ,从形态学、细胞学上研究了M1 代生物损伤和M2 代诱变效应。结果表明 :同步辐射抑制了M1 代幼苗、植株的生长 ,引起育性、结实率下降 ,M1 代的生理损伤在幼苗生长早期大于γ射线 ,在生育晚期则小于γ射线。细胞学研究表明 ,同步辐射抑制了细胞有丝分裂 ,明显地降低了细胞分裂指数 ,引起了细胞染色体的结构损伤 ,染色体畸变类型不同于γ射线 ,造成的生物损伤大于γ射线。同步辐射诱发了M2 代较宽的突变谱 ,出现了多种有益性状变异 ,适宜的诱变剂量范围为 2 0 0～ 2 5 0Gy ,小于γ射线 (2 5 0～ 35 0Gy)。     

三种辐照方式对黑松花粉萌发和花粉管生长的影响

研究了低能氮离子束、紫外线与γ射线辐照对黑松花粉萌发和花粉管生长的影响。结果表明,低能氮离子注入对黑松花粉的损伤效应与γ射线和紫外线照射的不同,主要表现在氮离子束剂量-萌发率效应曲线呈"马鞍型"和氮离子束注入诱发花粉管顶端肿胀,这说明低能离子束的作用机制可能与γ射线和紫外线的不同。认为花粉是研究离子注入生物学效应机制的理想模式系统。     

γ辐照TMP水溶液的激光Raman光谱

本文对不同剂量γ射线辐照TMP水溶液的激光Raman谱作了研究。结明表明:与胸腺嘧啶环振动模式有关的1188和1207cm~(-1) Raman峰,与环呼吸振动模式有关的786cm~(-1) Raman峰以及与C=O环面弯曲振动模式有关的749cm~(-1)Raman峰对γ辐照比较敏感。表征C=O伸缩振动的1664cm~(-1)峰以及表征C—N伸缩振动的1378cm~(-1)峰,则对γ辐照不敏感。本文对这些实验结果作了解释。