低能离子束诱变机理研究进展

自发现离子束生物效应以来,离子注入技术已被应用于生物改良、环境辐射生物学效应等研究领域。其中,在植物遗传育种、创造新种质资源方面的成果非常突出。但是,由于低能离子的能量低,理论射程很短,关于低能离子生物效应和诱变的机理尚不完全清楚。该研究重点综述了离子束生物技术在机理研究方面取得的成果,并对今后的研究趋势进行了展望。     

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。     

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。     

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。     

低能离子束辐照番茄种子的初步研究

研究表明,低能离子束辐照番茄干种子,对番茄农艺学性状有一定影响。在M_0N~+处理发芽率随着剂量升高(能量不变)有所下降,但不明显,出苗时间随剂量增加逐渐推迟1～2d,但Ar~+处理株高多数比对照增高,长势比对照强,果形、果面有变异。不同低能离子束处理得到结果不太一致。M_1叶形、果形有明显变异。     

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。     

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。     

烃降解菌研究进展及低能离子束应用于诱变育种的设想

从石油污染微生物修复的优缺点出发,阐述了微生物修复技术的发展方向、可降解烃类的微生物种类、诱变技术的研究进展等,并论述了离子束生物工程技术在环境微生物上的应用情况及离子束诱变技术、介导转基因技术在烃降解菌改良上的设想。     

离子束诱变技术研究进展

阐述了离子束诱变的生物学效应和特点,介绍了其在植物、动物及微生物育种中的应用进展,并展望了其研究前案。     

分式析因设计法对低能离子束介导参数的初步研究(英文)

[目的]利用分式析因法探索低能离子束介导各参数的生物学效应。[方法]以同源四倍体双胚苗水稻DER10-04-01为受体材料,以披碱草为DNA供体材料完成离子束介导试验,利用分式析因设计法对低能N+离子束介导外源基因转化水稻的参数进行初步研究。[结果]低能N+离子注入时所采用的能量、剂量、DNA浓渡和DNA浸泡时间等4个因素对DER10-04-01的正常生长发育产生明显的生物学效应,其中注入剂量与DNA浓度对其产生的生物学效应更明显。[结论]能量、剂量、DNA浓渡和DNA浸泡时间是离子束介导转化外源遗传物质中对试验效果具有重要影响的主要因素。     

分式析因设计法对低能离子束介导参数的初步研究

[目的]利用分式析因法探索低能离子束介导各参数的生物学效应。[方法]以同源四倍体双胚苗水稻DERl0-04-01为受体材料,以披碱草为DNA供体材料完成离子束介导试验,利用分式析因设计法对低能N^＋离子柬介导外源基因转化水稻的参数进行初步研究。[结果]低能N^＋离子注入时所采用的能量、剂量、DNA浓渡和DNA浸泡时同等4个因素对DERl0-04-01的正常生长发育产生明显的生物学效应,其中注入剂量与DNA浓度对其产生的生物学效应更明显。[结论]能量、剂量、DNA浓渡和DNA浸泡时间是离子柬介导转化外源遗传物质中对试验效果具有重要影响的主要因素。     

低能离子束生物工程研究现状和展望

低能离子束生物工程在6个方面的研究结果引人瞩目。随着学科的不断发展,迫切需要建立一个更加完善的物理学技术平台,急待形成一个更加完整的研究体系,有必要借助于其他学科的新技术或新工艺形成一个相互补充的技术集成体系,更应该将离子束生物技术的实用性和普遍性的范围不断地拓宽。明确提出了低能离子束生物工程的技术思路,即立足于低能离子束这一物理学技术平台,瞄准学科发展的2个方向,促进研究内容的3个有效转变,分清和综合研究水平的4个层次,注重研究五大生物学特性。     

重离子束在玉米诱变育种中的应用研究

为扩大玉米种质资源,用重离子^7Li和^12C分别辐照玉米品种农大108种子胚,研究重离子束辐照玉米种子的诱变效应.结果表明：所用能量和剂量的重离子^7Li和^12C对M1出苗率影响不明显;重离子辐照后,M1代产生了5株黄化苗,6株雄性不育,2株无雄穗,1株抽雄期提早等多种变异植株、M2代获得了多穗玉米突变类型．变异材料可供进一步选择．     

离子束辐照对pUC18质粒DNA结构和功能影响的初步研究

离子束辐照ｐＵＣ１８质粒ＤＮＡ，可以造成其ＤＮＡ链的断裂。在剂量较低的情况下（５～１５×１０１５Ｎ＋／ｃｍ２），以单链断裂为主，电镜下主要呈开环结构；在相对较高的剂量下（２５×１０１５Ｎ＋／ｃｍ２），由于相对部位双链的断裂出现，电镜下可观察到线性质粒结构。经离子束辐照的质粒ＤＮＡ，其转化活性（即存活率）随处理剂量的增加而降低，且ＬａｃＺ基因也能发生较高频率的突变，与６０Ｃｏ—ｒ射线相比，在存活率相近的情况下，突变率较高。     

离子束诱变技术及其在甜高粱能源开发中的应用

利用离子束诱变技术进行甜高粱品种和酵母菌种的选育,旨在甜高粱燃料乙醇产业化的有效开发。对离子束诱变技术的原理及其在植物、微生物诱变育种方面的应用进展进行了简要概述,并对中科院近代物理研究所在甜高粱燃料乙醇产业化研发中对重离子诱变育种的初步应用进行介绍和展望。     

离子束诱变产生的CGTase高产菌株发酵规律研究

对离子束诱变产生的环糊精葡萄糖基转移酶(CGTase)高产菌株在10L全自动发酵罐中的发酵规律进行研究,结果表明:发酵过程中菌体生长和环糊精葡萄糖基转移酶的产生与发酵过程中pH和溶氧的变化直接相关;菌种传3代,发酵2 4h以内,产酶活力均在6 0 0 0IU /ml以上     

Ar+介导玉米DNA水稻不同pH条件下蛋白水解酶的表达

利用离子束介导技术,对水稻豫粳6号种子进行Ar+照射处理,然后用玉米基因组DNA介导液进行转化处理。采用复性电泳技术对其幼苗叶片在不同pH下的蛋白水解酶瞬时表达情况进行了分析。结果表明,不同pH条件下各处理蛋白水解酶表达存在明显差异。与对照相比,Ar+介导玉米DNA的水稻幼苗叶片在pH 4.5条件下检测到1条129 kD的新酶带,缺失41、97、192 kD的3条酶带;在pH 7.0时检测到1条167 kD的新酶带,缺失1条67 kD的酶带;在pH 8.5条件下缺失1条61 kD的酶带,并且在192~234 kD检测到1条活性较强的亮带区。这表明,Ar+介导玉米DNA的水稻在蛋白质表达水平上产生显著差异,这可能是玉米DNA片段进入受体水稻细胞并引起受体基因表达改变的结果。