离子束的生物效应及应用

概述了离子束的产生,作用于生物组织的原初过程以及在诱变育种和一物工程上的应用等,并对离子束生物效应研究中存在的问题发展方向进行了分析。     

离子束生物技术在粳稻育种中的应用

采用不同剂量N^ 、Ar^ 离子处理不同类型粳稻干种子,出现出苗率降低或提高,后代生育期、株高、穗粒数、结实率、单株穗数、单株产量及加工品质、外观品质发生变异,并且具有稳定遗传性;剂量、品种之间存在显著差异。研究表明,采用离子束技术进行粳稻农艺经济性状、稻米品质改良以及加速育种进程等具有广阔的应用前景。     

氮离子束等诱变机理研究（一）

选用小麦品种（系）、远缘杂种和四倍体黑麦等供试样品,经Ｎ＋束、Ｃ。６０γ－ｒａｙ、２６６０Ａ紫外激光等七种不同诱变源各高低两种剂量处理后,分析不同诱变源与小麦试样间的互作效应,据电子顺磁共振（ＥＰＲ）波谱特征和发芽率的差异,首先发现Ｎ＋与γ－ｒａｙ一样对发芽率有明显的影响,而Ｎ＋处理的所有样品,其ＥＰＲ谱信号都较强,超过中子、紫外激光甚至γ－ｒａｙ处理的结果。这可能表明低能Ｎ＋束引起物体内自由基信号强度增大,是诱导植物内部损伤、分子集团重组以致构成遗传变异的基础。     

氮离子束等诱变机理研究（二）

不同诱变源（Ｎ＋束、γ－ｒａｙ等）与不同小麦样品互作,经光声效应分析和染色体结构和变异的鉴定,初步证实Ｎ＋束正如γ－ｒａｙ一样可作为染色体畸变和基因重组的有效诱变源。     

低能离子束注入在小麦育种中的应用探析

常规育种在近年来取得了很大的成果,但同时也使小麦品种出现一定的同质化现象。离子束注入生物体后能够打破基因连锁,从而使小麦育种材料的遗传背景多样化。本文概括了离子束诱变育种方法及在小麦育种上的应用研究进展,并对存在的问题及应用前景进行阐述。     

离子束注入对玉米自交系诱变效应的初步研究

以两个玉米自交系联87和丹黄25为材料,采用能量为8.0×1015焦耳的N+,在5.0×1020个/cm2的相同剂量下,分别进行离子束注入处理。设置种胚面(正面)、非种胚面(侧面)胚面注入加激活、非种胚面加激活等处理。在相同种植条件下对经离子束处理的M1代的生物学效应和M2的变异频率进行研究。结果表明:在不同处理下两个自交系的出苗率均较CK均下降,其差异达到极显著水平;联87在不同处理下的平均变异频率为9.3%,其中侧面注入加激活变异频率最大,为23.1%;丹黄25在不同处理下的平均变异频率为3.5%,其中正面注入加激活变异频率最大,为5.6%。从变异谱看,两个自交系均出现在熟期、育性、抗性、品质、双穗率、株高和穗长等变异,特别是出现3个以上性状同时变异而且是正向的期待性状,运用模拟法测定变异株系配合力,联87正向变异不明显,丹黄25获得一个株高变矮、叶片变宽、品质变好、双穗率达83%优良穗行。     

离子束注入对小麦生理效应的影响

为了探索离子束诱变育种的合适剂量 ,用 6种剂量处理 3个品种 ,对品种的出苗率、单株成穗数、穗粒数、千粒重、经济产量进行了分析 ,结果表明 :剂量为 6× 10 1 7N+ /cm2 处理对小麦各生理指标的影响达显著水平。     

H^＋离子束对大麦M1胚芽细胞的诱变效应

利用３０ｋｅＶＨ＋离子注入束辐照大麦种子,结果初步在明：Ｈ＋离子束辐照大麦显著地提高了Ｍ１胚芽细胞的分裂指数,促进了细胞分裂。Ｈ＋离子注入不仅引起胚芽细胞的明显核畸变（双核、小核、微核等）,还诱发染色体多种类型畸变（桥、落后、游离、断片等）,表现出较高的有丝分裂畸变率与较宽的畸变谱。且在２×１０１６Ｈ＋／ｃｍ２～６×１０１６Ｈ＋／ｃｍ２范围内,注入剂量与畸变率呈正相关,但６×１０１６Ｈ＋／ｃｍ２剂量后又呈下降趋势。为此,提出了Ｈ＋离子注入在大麦诱变育种中可被采用的适宜剂量范围。     

新疆离子束诱变育种研究现状

简述了新疆离子束诱变育种在经济作物、农作物等方面的研究和应用工作,提出了新疆离子束诱变育种的方向和加快离子束诱变育种进程的建议。     

重离子束辐照对不同蚕豆品种的诱变效应

为蚕豆重离子束辐照诱变育种奠定基础,采用40Gy、55Gy、70Gy、85Gy和100Gy 5个剂量重离子束辐照处理,研究其对不同蚕豆品种出苗、叶绿素SPAD值、植株性状、青荚及产量的影响。结果表明:在85～100Gy辐照剂量下蚕豆的叶绿素相对含量增加,产量提高,青荚长宽增加;通过辐照诱变,可选育出菜用蚕豆新品种和高光效蚕豆品种。大粒临蚕8号和中粒康乐尕蚕豆分别适宜在85Gy和100Gy重离子束辐照剂量下进行诱变品种的筛选。     

氮离子束对离体和体内DNA影响的初步研究

本文研究了N~+离子束对体内(JM109)和体外质粒PBR322DNA的辐照效应,经琼脂糖电泳检测发现:在体外直接辐照,引起超螺旋环状DNA的单链断裂而转变成开环状DNA:而体内质粒PBR322DNA由于质膜和细胞壁的保护,或命中概率降低,尚存在微弱的超螺旋DNA带,此说明,N~+离子束作用环状DNA能引起DNA链的断裂,这具有生物学的意义。     

离子束注入对水稻生长发育的影响

用三种不同剂量的离子束注入两个籼型水稻品种的种子,观察M1生长发育状况及有关的生物效应.初步结果显示两品种对同一剂量处理的敏感性相同,但对不同剂量处理其效应不同.高剂量(3000×2.6×1013N+/cm2)对M1的生长发育抑制作用明显,而中、低剂量(2500×2.6×1013N+/cm2、2000×2.6×1013N+/cm2)与对照相仿,甚至有促进作用.     

氮离子束注入固体甘氨酸和酪氨酸研究

氨离子束注入固体甘氨酸和酪氨酸的产物,通过气相色谱和质谱联用仪检测,产物被气相色谱分离,已被识别的有甘氨酸的产物,α－氨基丁二酸,α,β－二氨基丁二酸。提出了产物形成的历程。     

低能离子束的研究进展

低能离子束能精确控制生物体入射深度和部位,与物质作用时不同参数可以根据需要进行组合,可获多种不同需求的新品种。该文简要阐述了离子束在诱变育种、介导转基因、磁性研究以及碳纳米管的除杂方面的研究现状及其发展前景,以为低能离子束的进一步研究和应用提供参考。     

碳离子束辐照水稻诱变效应及突变体的筛选

【目的】丰富水稻Oryza sativa L.突变体库,快速创造稳定遗传的新种质,为重离子辐照诱变机理研究和水稻遗传育种提供丰富的基础材料。【方法】利用碳离子束辐照水稻品种‘IR-55’、‘IR-60’、‘三粒寸’和‘云南陆稻’原种进行诱变,并对诱变后代的多个农艺性状进行多代跟踪调查。【结果】4个水稻品种突变株系株高、剑叶长、穗长和粒长宽比等性状呈现出较大变异幅度,且具有明显的正向或负向性,结实率表现出明显的下降趋势,最低为2%。利用随机选取的SSR分子标记引物对突变体进行遗传多样性检测发现,突变株系与原种的遗传多样性表现出明显的差异,表明重离子辐照诱变引起DNA序列较大片段的改变,而不是微小的点突变。【结论】碳离子束辐照对水稻株高、剑叶长和粒型等多个农艺性状产生正向或负向的诱变效应,在诱变后代中可以筛选出一批农艺性状变异的水稻新种质。     

氮离子注入对同源四倍体水稻的诱变效应

选用不同倍性的水稻进行低能氮离子束注入试验,研究离子注入后的效果与染色体组倍性之间的关系,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;在同源四倍体水稻群体中所出现的变异频率比在二倍体水稻群体中出现的变异频率高;在经过低能氮离子束注入处理的同源四倍体后代群体中,分别筛选到结实率高达90.16%的单株和具有双胚苗性状的单株,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。     

小麦种子注入低能氮离子束的诱变效应

为促进优质小麦育种技术体系建设,提升小麦品质,应用低能氮离子束注入技术,对小麦种子注入剂量为3×1017N+/cm2的氮离子,研究注入氮离子束对小麦种子活力、幼苗POD和CAT活性以及植株农艺形状的影响。结果表明：与未注入氮离子束处理相比,注入氮离子束的小麦种子发芽势和出苗率显著降低（P＜0.05）,发芽率、幼苗鲜重和苗长降低,幼苗POD、CAT活性增大;注入氮离子束的小麦植株形态变化明显,顶一叶长度突变,株高变矮,麦穗从有芒变为部分缺芒和无芒,千粒重增加。低能氮离子束注入小麦种子对小麦幼苗、植株及穗粒形态有明显的生物学效应,对小麦种质材料的改良具有一定作用。