扫描电镜X射线能谱分析法测定低能重离子注入黄豆种子的深度

利用200kV 离子注入机产生的 Fe~+、Cu~+和 Zn~+3种重离子分别对黄豆种子进行直流注入,以扫描电镜X射线能谱分析法测定低能重离子的注入深度。测量定结果表明,Fe~+的最大注入深度未超过18μm,Cu~+、Zn~+的最大注入深度可达25μm。     

硫酸铈(Ce~(4+))剂量计的改进

本文采用在硫酸铈(Ce~(4+))体系中,加入硫酸铜(Cu~(2+))的方法,改进铈(Ce~(4+))剂量体系的稳定性。实验测定Ce~(4+)/Cu~(2+)体系中,Ce~(4+)的摩尔吸光度5643±451.M~(-1).cm~(-1)。在150—4×10~4Gy范围内,用三种Ce~(4+)浓度,测定水深5厘米校准点的G(Ce~(3+))为2.20±0.04。研究表明,G(Ce~(3+))值随辐照温度的上升而线性下降,测得辐照温度修正系数为-(5.13±0.07)×10~(-3)/℃。在Ce~(4+)溶液体系中,加入0.1M Cu~(2+),使剂量体系趋于稳定。对非限束~(60)Coγ源,水中校准点吸收剂量不确定度±3.3%,重复性好于±2.5%。Ce~(4+)/Cu~(2+)适宜作为辐射加工中高剂量区的参考剂量计。     

外源EBR对NaCl胁迫下紫花苜蓿幼苗微量元素 吸收及叶绿素荧光动力学参数的影响

为明确外源2,4-表油菜素内酯(2,4-epibrassinolide,EBR)诱导紫花苜蓿(Medicago sativa L.)幼苗抗盐性的效果及其可能的生理调节机制,采用营养液水培法,以紫花苜蓿品种‘中苜3号’和‘陇中苜蓿’为材料,研究Na Cl胁迫下施用外源EBR对紫花苜蓿幼苗微量元素吸收及叶片PSⅡ功能、电子传递速率和光能分配的影响。结果表明:150 mmol·L~(-1) Na Cl胁迫下,苜蓿幼苗不同器官(叶片、茎秆、根系)中的Cu~(2+)含量显著升高,Fe~(2+)、Mn~(2+)、Zn~(2+)含量和Fe~(2+)/Na+、Mn~(2+)/Na+、Cu~(2+)/Na+、Zn~(2+)/Na+显著降低,无机离子的吸收、运输和分配等代谢平衡被打破;同时Na Cl胁迫造成苜蓿幼苗叶片PSⅡ反应中心受损,天线耗散、反应中心耗散增加,光合能力下降。Na Cl胁迫下,施用0.1μmol·L~(-1)外源EBR后,苜蓿幼苗不同器官(叶片、茎秆、根系)中的Cu~(2+)含量显著降低,Fe~(2+)、Mn~(2+)、Zn~(2+)含量及Fe~(2+)/Na+、Mn~(2+)/Na+、Cu~(2+)/Na+、Zn~(2+)/Na+显著升高,幼苗体内无机离子的吸收、运输得到有效调控,Na+和Fe~(2+)、Mn~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)等阳离子间的拮抗作用减小;苜蓿幼苗叶片的F_0、NPQ显著降低,F_m、F_v/F_0、F_v/F_m、ФPSⅡ、F_v′/F_m′、q P和ETR显著升高,苜蓿幼苗叶片吸收的光能用于光化学反应部分(P)增加、天线色素耗散部分(D)和反应中心过剩光能部分(E)降低。说明外源EBR能够促进Na Cl胁迫下苜蓿幼苗对无机离子的选择性吸收、运输和分配,维持体内的离子代谢平衡,通过提高光合电子传递效率,降低天线热耗散和反应中心过剩光能,维持较高的PSⅡ光化学活性,进而平衡激发能在PSⅠ、PSⅡ之间的分配,降低Na Cl胁迫对PSⅡ反应中心的损伤程度,有效缓解Na Cl胁迫对苜蓿幼苗所造成的伤害。     

放射性银饱和法测定金属硫蛋白

利用金属硫蛋白的热稳定性及其与金属离子的高度亲合性,以(110m)_(Ag)为示踪剂,在参考Scheuhammer等方法的基础上,建立了金属硫蛋白放射性银饱和测定法。试验确定金属离子与金属硫蛋白的相对亲合力大小顺序为Ag~+>Cu~(2+)>Cd~(2+)>Hg~(2+)>Zn~(2+)。应用银饱和法,测定了由锌诱导的大鼠肝脏金属硫蛋白的含量,证明该方法简便快速、灵敏可靠,适用于金属硫蛋白的测定。     

盐碱胁迫对香樟幼苗离子吸收与分配的影响

以2年生香樟幼苗为材料,采用不同浓度Na HCO_3和Na_2CO_3(1︰1)混合溶液(0、50、100、200、300 mmol/L)处理,研究香樟幼苗对Fe~(2+)、Mg~(2+)、K~+、Na~+的吸收和分配。结果表明:随盐碱胁迫程度的增加,香樟幼苗根系和茎器官中的K~+含量呈下降趋势,而叶片中的K~+含量呈逐步上升趋势,其中叶片中的K~+含量最高,其次是根系,茎器官中的K~+含量最低;香樟幼苗根系、茎、叶片中的Na~+含量呈逐步上升趋势,其中根系中的Na~+含量最高,其次是叶片,茎器官中的Na~+含量最低;香樟幼苗根系、茎、叶片中的K~+/Na~+呈逐步下降趋势,其中茎器官中的K~+/Na~+最高,其次是叶片,根系中的K~+/Na~+最低。低盐碱胁迫(0~100 mmol/L)提高根、茎、叶器官中Fe~(2+)的含量,提高香樟叶片中叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素的含量;而高盐碱胁迫(100~300 mmol/L)则降低根器官中Fe~(2+)的含量,增加茎、叶器官中Fe~(2+)的含量,明显降低叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素的含量,根器官中Fe~(2+)的含量最高,其次是茎器官,叶器官中Fe~(2+)的含量最低。盐碱胁迫对香樟幼苗根、茎、叶器官中Mg~(2+)的含量影响差异不显著。盐碱胁迫初期,香樟幼苗通过将Na~+截留在根部,促进根器官对K~+、Fe~(2+)等营养元素的吸收和转运,提高自身对低盐碱胁迫(0~100 mmol/L)的耐受性;高盐碱胁迫(100~300 mmol/L)严重影响香樟幼苗对K~+、Fe~(2+)等营养元素的吸收和转运,影响香樟正常生长发育。     

Pb和Cd在塿土不同剖面土壤中的竞争吸附作用

多种金属离子的共存影响土壤对重金属离子的吸附作用,从而影响其生物有效性和迁移特征。利用等温吸附方法研究了塿土不同发育层次土壤对Pb~(2+)、Cd~(2+)单一离子和两种离子共存的吸附特征。对于单一的离子吸附,Pb~(2+)在塿娄土耕层、黏化层和钙积层的分配系数为8.0、8.1和6.1,Langmuir方程最大吸附量为6.1、5.8和6.0 mmol kg~(-1);而Cd~(2+)的分配系数为4.2、7.1和4.7,最大吸附量为5.5、4.8和2.9 mmol kg~(-1);三种土壤对Pb~(2+)的吸附性能均强于对Cd~(2+)的吸附。当Pb~(2+)、Cd~(2+)共存时,两种离子间存在竞争吸附作用,致使Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附量均降低,Pb~(2+)、Cd~(2+)互为竞争性吸附离子的亲和力效应在0.8~0.9之间,竞争性的Langmuir吸附方程可用于描述Pb~(2+)、Cd~(2+)的竞争吸附。     

非损伤微测Zn2+选择性微电极的研发及应用

非损伤微测技术(Non-invasive Micro-test Technology, NMT)是一种通过微电极实时测定进出活体材料离子和小分子流速的技术,已广泛应用于植物的生长发育和逆境胁迫等研究领域中。目前该技术专用的重金属微电极种类非常少,因此其在重金属胁迫研究中的应用也受到了限制。本文在前期工作的基础上开发了一种基于非损伤微测技术的Zn~(2+)选择性微电极,首次实现了活体条件下植物根际Zn~(2+)离子流的实时、动态检测。研发的微电极在去离子水中对Zn~(2+)的线性响应范围为10–6～10~(–1) mol/L,能斯特斜率为30.2mV/decade(浓度每增加或减少10倍电位值的变化),响应时间t_(95%)≤1s,正常工作pH范围为3.5～7.0;在简易模拟土壤溶液(0.1mmol/L Ca(NO_3)_2、0.1 mmol/L KNO_3、0.1 mmol/L Mg(NO_3)_2和1 mmol/L NaNO_3)中,其线性响应范围变为5×10~(-5)～10~(-1) mol/L,能斯特斜率为28.1mV/decade,对土壤溶液中的共存阳离子具有较好的抗干扰性。利用构建的非损伤微测Zn~(2+)选择性微电极对Zn/Cd超积累植物伴矿景天(Sedum plumbizincicola)根际不同微区的Zn~(2+)离子流进行了实时检测。该技术的成功研发为活体条件下深入认识Zn~(2+)在植物根际的微界面过程与机制提供了一种强有力的研究手段。     

基于分子模拟分析的紫贻贝体内重金属Cd2+脱除机制

采用海水中添加制备的蛋白水解肽-Fe~(2+)配合物(TPH-Fe~(2+))暂养处理紫贻贝,结合分子同源模建、动力学模拟及相互作用能分析技术,探索TPH-Fe~(2+)对紫贻贝体内Cd~(2+)的脱除作用机制。结果显示,添加40 mg/L TPH-Fe~(2+)净化处理15 d后,紫贻贝体内Cd~(2+)质量分数由47.099μg/g降低至24.221μg/g,脱除效率显著(P0.05)。进而以老鼠金属硫蛋白(metallothionein from rat,记为1DFT)为模板,同源模建出紫贻贝金属硫蛋白中β-结构域(metallothionein,MT)的三维结构,通过MT-Cd~(2+)、MT-Fe~(2+)、MT-Cd~(2+)+水解肽、MT-Fe~(2+)+水解肽等体系分子动力学模拟及半经验量子力学计算发现,紫贻贝体内Cd~(2+)脱除机制可能为水解肽携带Fe~(2+)到达机体靶向器官或位点遇到MT-Cd~(2+)复合物后,降低了MT与Cd~(2+)间的结合力,便于MT解脱Cd~(2+)并恢复活性,同时释放的Fe~(2+)可与Cd~(2+)竞争性结合MT,从而起到协助脱除Cd~(2+)的效果。研究表明,蛋白水解肽-Fe~(2+)配合物有效脱除贻贝体内Cd残留,可作为一种双壳贝类养殖饲料添加剂加以应用。     

重离子对春小麦诱变育种及生物效应的研究

采用不同离子种类及不同能量的重离子对 1 0个春小麦品种 (系 )的 3 0 1次诱变处理 ,经过 4年 6代的选择。选育出较原亲本具有突出表现的稳定突变系 59份和3个优突变系 ,获得了不同能量和不同离子种类的辐照适宜剂量范围及定点 (位 )诱变处理的突变频率。     

秉前环毛蚓蚓激酶的提取及活性研究初报

蚓激酶是从蚯蚓体内提取的一组具有激酶和纤溶酶活性的蛋白质,能够溶解血栓,具有很好的临床应用价值。试验采用硫酸铵粗提取的方法,从峨眉山大蚯蚓(秉前环毛蚓)体内提取蚓激酶粗提取物,测定其生物活性,并探讨pH值、金属离子及温度对粗提物酶活性的影响。试验结果表明:1)pH值、金属离子及温度对粗提物酶活性有影响。2)p H值在5～12,蚓激酶活性相对比较稳定,当p H=8时,酶活性达到最大值;3)Pb~(2+)、Hg~(2+)抑制酶活性;K~+、Ca~(2+)和Fe~(2+)促进酶活性;4)当温度在60℃以下时,酶活性较高且稳定性好;大于80℃时几乎完全失活。     

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。     

模拟计算低能重离子注入植物种子的深度

采用Monte Carlo方法,模拟计算了能量在200keV的V+注入花生种子的深度-浓度分布。核碰撞能量损失采用经典的两体碰撞理论,电子能量损失用Lindhard-Scharff公式,对理论和实验结果的差异进行了分析,结果表明理论模型建立相对合理,为研究离子束与生物体之间的相互作用提供了理论基础。     

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。     

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。     

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     

离子束注入技术选育胶质芽孢杆菌KNP414的解磷突变菌株(英文)

利用离子束注入对胶质芽孢杆菌KNP414进行诱变,获得可降解植酸的突变菌株。离子束注入效应表明,菌株KNP414的存活率显著受离子束剂量及菌体荚膜的影响,但与所研究的离子种类及其能量没有相关性。经离子束N+(20keV,5×1015~5×1016ions cm-2)诱变后,筛选到14个植酸降解突变株,它们对植酸的降解率为15%~35%。其中的3个突变株(KNP414-04,KNP414-05,KNP414-12)分解矿物磷和钾的能力也明显提高,分别增加14.7%~27.5%和16.2%~26.4%。在优化培养基中,突变菌株KNP414-12对植酸的降解率达到57.3%,且在连续培养及保藏过程中保持稳定。植酸降解突变株KNP414-12的成功选育表明离子束为胶质芽孢杆菌的性状改良提供了有效途径。     

航天搭载和离子束注入对大豆诱变效应的初步研究

以北方春大豆主栽品种绥农14的干种子为材料,分别进行航天搭载和低能离子束注入处理。其中,航天搭载在实践八号返回式卫星上完成,离子束注入采用能量为30keV的氮离子,设置4×1016、8×1016、12×1016和16×1016N+/cm2等4个注量水平,在相同种植条件下对航天搭载和低能离子束注入处理M1代的生物学效应和M2代的变异频率进行研究,以比较两种诱变育种手段诱变效应的异同。结果表明,航天搭载处理M1代的出苗率、株高、单株荚数、单株粒数等与注量分别为4×1016和8×1016N+/cm2的离子束注入处理无显著差异。航天搭载处理M2代的总变异频率为4.41%,离子束注入处理M2代总变异频率的平均值为5.02%,两种处理间差异不显著;两种处理M2代中均有早熟、不育、多小叶、矮化、畸形茎、圆形叶片等变异类型,这些相同变异类型的总频率占航天搭载总变异频率的比例为97.3%,占离子束辐照处理总变异频率的比例为89.0%。鉴于两种处理的诱变频率和突变类型相近,但航天搭载的成本高,建议在大豆诱变育种中,可考虑选用离子束注入。