离子注入在生命科学中的应用研究

本文概述了近十几年来离子注入技术在机理研究、生物品种改良及介导外源基因转移等方面的研究进展     

离子注入对雪松花粉粒萌发与花粉管生长的影响

用激光扫描共聚焦显微技术(LSCM)研究了低能离子注入对雪松花粉管萌发和生长的影响。结果表明,低剂量(1×1015ions/cm2)注入对雪松花粉粒萌发没有明显的影响;3×1015ions/cm2和5×1015ions/cm2离子注入可以刺激花粉粒萌发;高剂量(等于或大于7×1015ions/cm2)的离子注入会显著抑制花粉粒萌发。离子注入对雪松花粉管的伸长和花粉管的形态特征有比较明显的影响,花粉管受到的损伤程度与离子注入剂量有一定的相关性。     

辐射敏化剂对离子注入小麦生物学效应的影响

采用中国科学院兰州近代物理研究所 2 0 0kV离子注入机产生的不同剂量Fe1+ ,对春小麦新品系 81 52 9种子进行注入并用辐射敏化剂后处理 ,研究其注入效应。结果表明 :①离子注入随注入剂量的增加染色体畸变率呈上升趋势 ;②不同辐射敏化剂后处理对萌发力、染色体畸变率影响程度不同 ;③不同辐射敏化剂对同一剂量Fe1+ 离子注入小麦的染色体畸变率影响的总趋势 :EDTA >秋水仙素 >咖啡因。     

离子注入法获得大豆-小麦分子远缘杂种及后代的变异分析

通过能量 30keV、剂量 7× 1 0 1 6 离子 /cm2 的Ar+注入 ,将两个大豆品种的全DNA(4 0 0 μg/ml)分别导入两个小麦栽培品种皖 92 1 0和扬麦 5号。经过离子注入和大豆DNA处理的种子发育成为植株后 ,当代未表现出明显不同于受体的变异性状。经转化处理的植株成熟后 ,按株分别收获脱粒 ,并对籽粒蛋白质含量等性状进行分析 ,发现有两个单株的蛋白质含量分别达到 2 0 46 %和 2 5 35 % ,明显高于受体。说明通过离子束介导外源DNA转化技术 ,可以绕过复杂的组培过程而由成熟种子直接发育为植株 ,也可获得带有目的性状的转化后代 ,为远缘物种间遗传物质交流提供了一种简便有效的途径     

脉冲时间对N+离子注入猴头菌丝生长速度的影响

利用低能离子束生物技术对猴头菌进行诱变选育,通过分析N+离子注入后猴头菌丝体的生长速度,研究脉冲时间对N+离子注入猴头菌丝体的影响。结果表明:脉冲时间从小到大的变化对N+离子注入猴头菌丝生长速度的整体影响呈先下降,后上升,再下降的“马鞍型”曲线。证明在注入剂量相同的前提下脉冲时间对N+离子注入猴头菌丝的生长速度有影响。     

离子注入对苹果酒酵母菌的影响

以野生型苹果酒酵母菌Y0 2 为出发菌株 ,利用 8× 1 0 15ion cm2 注入剂量对出发菌株Y0 2 进行诱变处理 ,得到 1株形态特征、部分生化特征、菌体蛋白质等发生明显变异的突变株IONⅡ 1 1dry ,该突变株的产酒率比出发菌株提高 2 2 4% ,表明离子注入诱变育种是行之有效的     

离子注入甜菊的诱变效应研究

用７５ｋｅＶ的氮和碳离子的不同剂量注入甜菊干种子,以γ射线作对比,研究其Ｍ１生物学效应和Ｍ２突变。结果表明,离子术能诱发甜菊染色体结构的变异,染色体畸变细胞率随离子注入剂量的提高呈增加趋势。离子束对甜菊的Ｍ１损伤效应低于γ射线,而诱发的Ｍ２突变高于γ射线。碳离子诱发的染色体畸变细胞率和Ｍ２有益性状突变高于氮离子。离子注入杂交一代丰１×日原和日原×丰２的诱变效应大于济宁种和丰２。     

植物性脲酶抑制剂对作物营养和土壤特性的影响

采用15N 尿素进行盆栽试验 ,研究了 4种植物材料 (P1、P2 、P3、P4 )作脲酶抑制剂对高粱和水稻营养效应及土壤特性的影响。结果表明 ,4种植物性脲酶抑制剂对水稻和P1对高粱生长、地上部干重有明显的提高作用 ,且植株叶绿素a b值变幅小。植物性脲酶抑制剂 (除P3外 )提高水稻叶片氨基酸含量 1 2 9%～ 2 5 1 %和植株氮素利用率 5 2 %～ 7 7% ,亦促进高粱植株对氮素的利用。 4种植物性脲酶抑制剂提高两种作物氮素表观利用率 4 3 %～ 1 9 2 %和水稻磷、钾吸收量 ,而对高粱磷、钾吸收有降低作用。植物性脲酶抑制剂能提高两种作物的土壤碱解氮含量。淹水条件下植物性脲酶抑制剂持续作用时间相对较短 ,水稻生长 3 6d ,土壤脲酶活性变化不大 ;高粱生长 48d ,土壤脲酶活性降低 1 0 5%～ 1 8 3 %。     

N+注入诱变芽孢杆菌选育高产抗菌物质菌株

本研究通过N+注入芽孢杆菌选育高产抗菌物质菌株。注入N+的能量为25keV,剂量为50×2.6×1013、80×2.6×1013、100×2.6×1013、120×2.6×1013和150×2.6×1013N+/m2。结果表明最佳的注入剂量为50×2.6×1013N+/m2,选育出了1株高产菌株(Bacillus subtilisfmbJ224),其抗菌物质产量是出发菌株的1.96倍,经传代培养,其高产性能稳定。同时通过对该菌株的发酵特性研究,发现其产抗菌物质的模式为延滞合成型。     

氮离子束注入谷子种子后代基因组的RAPD分析

本试验应用RAPD标记技术对氮离子注入和γ射线辐射谷子种子引起的后代个体基因组DNA变异进行检测并作比较。145份材料在经筛选后的10个具多态性的随机引物上扩增得到94个多态性位点,145份材料之间的平均遗传距离为0.1978。结果表明低能氮离子注入谷子种子可以引起体内基因组DNA发生突变,经氮离子束注入的后代遗传差异大于γ射线处理引起的后代遗传差异。其中剂量为2.5×1016N+/cm2的氮离子束处理引起的后代遗传差异最大,平均遗传距离为0.1920,表明离子束注入应用于谷子诱变育种可以引起较丰富的遗传变异,是一种有效的生物品种改良新技术。     

N+注入对不同倍性双胚苗水稻幼苗生长及酶活性的影响

以同源四倍体双胚苗水稻品系09-04-01和相应的二倍体09-02-01为研究材料,对其不同剂量离子注入后种子电解质外渗率及幼苗生长状况和酶活性做了初步研究.结果表明:离子注入后,09-04-01种子电解质外渗率与对照相比的平均增幅低于09-02-01;09-02-01在1.0×1017N+/cm2注入剂量下幼苗生长状...     

氮离子注入对同源四倍体水稻IR36萌发的影响

通过分析氮离子注入对同源四倍体水稻种子萌发过程中吸水速率、膜透性、淀粉酶活性的影响来研究离子注入四倍体水稻的生理生化效应。结果显示:低剂量范围内(0~2×1016cm-2)N+注入对IR36(4N)存在刺激效应,发芽率、幼芽淀粉酶活性等与对照相比都有所提高。当注入剂量在2×1016~10×1016cm-2范围内,氮离子注入对IR36(4N)种子萌发起抑制作用,表现为种子存活率显著下降、淀粉酶活性下降、膜透性增大。氮离子注入IR36(4N)的适宜诱变剂量大约在6.0×1016~8.0×1016cm-2。     

穗茎注射平阳霉素对小麦诱变效果的研究

本试验以龙辐麦３ 号为试材,研究了小麦开花期将不同浓度的平阳霉素通过穗茎注入小麦体内的诱变效果。结果表明,处理后的龙辐麦３ 号在株高、穗长、小穗数、主穗粒数、千粒重等方面发生变异,试验浓度范围内随浓度的增加Ｍ１ 代生理损伤加大,在Ｍ２ 代１００μｇ／ ｍｌ 浓度的平阳霉素处理的突变频率较大,各性状的变异系数明显高于对照。     

氮离子注入甜菊的细胞学效应

用不同能时氮离子注入甜菊干种子，在Ｍ１根尘细胞内可观察到各种可见染色体结构变异及有丝分裂行为异常。随着注入离了的剂量和能量的提高，染色体畸变细胞率呈增加趋势。统计分析显示，离子注入的剂量效应大于能量效应。染色体畸变细胞率与氮离子注入剂量的直线回旭关系不显，但与γ辐照剂量的直线回归关系达显，γ射线对甜菊Ｍ１的辐射损伤大于氮离子束。     

氮离子注入对仿栗种子当代生理生化性状的影响

研究了不同剂量的氮离子注入仿栗种子对种子内过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶活性以及丙二醛的含量、电解质外渗率的影响。结果表明:离子注入剂量在9×1016~12×1016N+/cm2下过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶的酶活性达到峰值,丙二醛含量和电解质外渗率最低,在一定程度上削弱种子脂质过氧化作用。结果说明一定剂量的氮离子注入能激活合成自由基清除酶的能力,在一定程度上免受自由基侵害。     

低能氮离子和氩离子注入胸腺嘧啶和尿嘧啶的剂量效应

本文研究了低能N+ 和Ar+ 注入对胸腺嘧啶和尿嘧啶的剂量效应 ,并分别给出了在考虑离子对样品的溅射和损伤的情况下的拟合曲线。通过对不同剂量处理的溅射和损伤系数的改变 ,可以对辐照的剂量曲线进行较好的拟合。研究还发现胸腺嘧啶和尿嘧啶对低能N+ 和低能Ar+ 的辐射敏感性不同。