我国水稻辐射诱变育种研究进展

水稻(Oryza sativa L.)是主要粮食作物之一,其品种改良对我国农业可持续发展和粮食安全至关重要。辐射诱变技术为改良高产、优质、抗逆的水稻品种提供了有效途径,为种业自主创新作出了重要贡献。本文综述了近二十余年来水稻辐射诱变各类辐射源的应用,选育方法体系,辐射诱发突变的分子机理,水稻产量、抗性、品质等各类表型及相关基因突变体和获得的新品种等领域所取得的研究进展,并对未来使用辐射诱变技术为我国培育产量更高、适应性更强、品质更优的水稻新品种与创制更多用于基因功能研究的新种质等应用前景进行了展望。

瓜氨酸对辐射致小鼠肠道损伤的防护作用及机制研究

电离辐射会导致动物肠道的损伤,瓜氨酸在小肠上皮细胞内合成,同时被证明对肠道具有一定的保护作用。通过构建小鼠急性辐射致肠道损伤模型,设置正常对照组、单纯辐照组以及辐照加瓜氨酸组,研究瓜氨酸的辐射防护作用及机制。实验结果表明:在辐照后连续一周腹腔注射1 g∙kg^(−1)∙d^(−1)的瓜氨酸能够显著延长受照小鼠中位生存期,增加小鼠体重,显著降低小鼠血浆内毒素含量,提高黏着斑激酶(Focal Adhesion Kinase,FAK)和肠道紧密连接(Occludin)蛋白的表达水平,同时降低一氧化氮(Nitric Oxide,NO)和诱导型一氧化氮合酶(inducible Nitric Oxide Synthase,iNOS)的表达量。本实验证明:瓜氨酸可以通过改善受照小鼠肠道屏障完整性,改善肠道屏障功能,缓解亚硝化应激,对电离辐射小鼠肠道损伤具有保护作用。

肿瘤微环境在细胞休眠中的作用及机制

转移和复发是晚期肿瘤患者死亡的主要原因,是当前肿瘤治疗的瓶颈。近年来研究发现肿瘤休眠在转移和复发中发挥了重要作用。肿瘤休眠后可在机体内潜伏多年,对放化疗表现出耐受性,是肿瘤复发的重要因素,也是具有临床治疗价值的潜在靶点。现阶段肿瘤休眠可分为细胞休眠、血管性休眠与免疫性休眠。其中细胞休眠指细胞处于可逆的细胞周期阻滞状态,细胞分裂减慢或停止。细胞休眠多伴有细胞增殖因子Ki-67的减少与细胞周期蛋白调节的缺失,可使细胞获得治疗抗性与免疫抗性。本文重点关注肿瘤细胞休眠,探讨肿瘤微环境与休眠细胞间的相互影响,以期为肿瘤临床试验提供新思路。

黑果枸杞MSAP技术体系的构建

为利用甲基化敏感多态性扩增技术(MSAP)构建黑果枸杞MSAP技术反应体系,本试验采用CTAB法提取黑果枸杞DNA,通过双酶切、预扩增和选择性扩增对16对引物的多态性进行初步筛选并构建MSAP技术体系。结果表明:双酶切进行12 h,DNA模板能够酶切完全;预扩增反应产物条带集中在250~1000 bp处,选择性扩增可筛选出6对引物组合,条带明显。本研究为后续黑果枸杞DNA甲基化水平的相关分析研究奠定了基础。

重离子辐照育种对西蓝花幼苗生长及生理特性的影响

西蓝花(Brassica oleracea var.italica)是我国重要的蔬菜作物之一,其种子主要源于进口,亟需开发属于我国的创新型品种。为探究高能重离子束对西蓝花的当代生物学效应,本研究采用碳离子束辐照西蓝花种子,检测其幼苗期的生长指标、抗氧化酶活性、光合指标和叶绿素荧光等参数。结果表明:100~500 Gy的辐照对种子的萌发没有显著影响,600 Gy显著抑制其萌发。100~600 Gy辐照后根长、芽长、苗高、叶面积总体上随剂量增加而降低。碳离子束辐照西蓝花的半致死剂量(Median lethal dose,LD50)为415.89 Gy,使根长减半的剂量为495.12 Gy。辐照后幼苗的超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)和过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性均高于对照,过氧化氢酶(Catalase,CAT)的活性低于对照,400 Gy辐照后丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量显著升高。随吸收剂量的增加光合色素(叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素)呈现先升高再降低的趋势,最高值出现在300 Gy处。净光合作用、蒸腾速率和气孔导度均与吸收剂量负相关,辐照后非光合淬灭系数显著升高。结果表明,重离子束辐照抑制了西蓝花植株的生长,影响了抗氧化酶活性和光合作用。本研究为西蓝花的重离子束辐照诱变育种提供了基础数据。

辐射敏感基因检测作为生物剂量计研究动态

采用Web of Science核心合集数据库和中国知网数据库(CNKI)获得文献数据,运用文献计量学方法和CiteSpace(6.2.R4)、VOSviewer(版本号1.6.19)软件,以辐射敏感基因检测作为生物剂量计的研究主题在文献、作者、机构、期刊等方面进行分析。WOS数据库结果显示,2000—2023年,在辐射敏感基因检测作为生物剂量计研究主题的文献总量从3篇增长到297篇;美国是这个领域中研究比较活跃的国家,中国发文量排世界第7;Radiation Research,International Journal of Radiation Biology,Scientific Reports,Health Physics等是该研究主题的重要学术期刊同时也有较高的共被引频次;关键词聚类反映出该领域主要研究方向为DNA损伤-修复、细胞凋亡、p53信号通路、体内-体外试验、生物剂量计模型。共被引文献显示基因FDXR作为生物剂量计的研究是最近引用量最多的文献,也是该领域研究热点。CNKI数据库结果分析显示单个基因(MDM2、GADD45、XPC、FDXR、HPRT)剂量-效应关系研究是国内该领域主要研究方向。同时提示基因集群检查为基因检测作为生物剂量计未来研究方向。

电离辐射诱导的男性生殖系统损伤、修复机制探索:1例电离辐射损伤患者睾丸功能变化的报告

目的:探究电离辐射对睾丸结构和功能的影响,为辐射损伤防治提供策略。方法:本研究采用辐射剂量模拟、精液分析、激素检测、电镜、单细胞转录组测序等技术对1例辐射损伤患者进行评估、分析;并利用小鼠模型验证单细胞测序结果,探索辐射损伤的具体生物学机制及潜在的干预手段。结果:1~2 Gy电离辐射会导致精子浓度和活力下降,12个月后逐渐恢复但精子正常形态率始终偏低。多种类固醇激素的水平失衡,睾酮和硫酸脱氢表雄酮呈下降趋势,孕酮、催乳素、黄体生成素和卵泡刺激素呈升高趋势。电镜显示睾丸结构破坏,生殖细胞丢失,生精小管萎缩,精母细胞核膜凹陷,线粒体萎缩变形,线粒体嵴减少。单细胞测序提示,睾丸间质细胞和巨噬细胞在辐射损伤后出现明显功能改变,脂类相关代谢通路出现紊乱。对动物模型进行左旋肉碱给药可以改善脂质代谢障碍,部分缓解辐射造成的生殖细胞损伤。结论:电离辐射能够引起睾丸生精障碍和性激素紊乱;间质细胞和巨噬细胞在睾丸辐射损伤后出现脂代谢通路的抑制,改善脂代谢可以缓解辐射引起的生殖细胞损伤。

低剂量电离辐射对人淋巴细胞氧化应激及DNA损伤的影响

目的:探讨低剂量^(137)Cs γ射线照射后正常人淋巴细胞(AHH-1)是否产生氧化应激及DNA损伤,并引发DNA修复。方法:以剂量率为8.32 mGy/min的^(137)Cs γ射线照射AHH-1细胞,剂量分别为0(未照射)、0.01、0.02、0.05、0.075、0.1和0.2 Gy,照射后分别培养1、24、48和72 h。采用CCK-8试剂盒检测细胞存活率变化;丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)和活性氧(ROS)试剂盒检测细胞氧化损伤水平;免疫荧光方法分析γH2AX和53BP1焦点形成情况;实时荧光定量PCR方法检测DNA损伤修复相关基因CDKN1A、DDB2和POLH的mRNA表达水平变化。结果:与未照射组相比,照射后24和48 h,各剂量组细胞存活率显著增强(P<0.05);照射后48 h,MDA水平和SOD活性在0.2 Gy剂量组发生显著变化(P<0.05);0.02~0.075 Gy和0.2 Gy剂量组ROS相对荧光强度显著升高(P<0.05);0~0.2 Gy γ射线照后1 h,γH2AX和53BP1焦点数量随剂量增加而增加,且具有明显的剂量-效应关系(P<0.01);与未照射组相比,照射后48 h,DDB2和POLH mRNA相对表达水平显著升高,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:低剂量电离辐射引起人淋巴细胞产生氧化应激和DNA损伤,并促进DNA损伤修复相关基因在转录水平发生改变。

电离辐射对不同发育阶段肺泡类器官的损伤及机制

为了研究电离辐射对不同发育阶段人肺泡的损伤程度及机制,以人源肺泡类器官为模型,通过qRT-PCR、免疫荧光、Western blot、流式细胞术等生物学方法,比较辐射对不同发育阶段人肺类器官的形态、发育潜能、细胞死亡以及细胞类型的影响.结果表明:(1)定型内胚层阶段的细胞较干细胞更耐辐射,辐射引起其更少的细胞死亡;(2)芽尖祖类器官辐射后形态学发生明显变化,出现细胞向外迁移现象,同时随着辐射剂量增加,其逐渐丧失诱导形成肺泡类器官的能力;(3)肺泡类器官辐射后仍保持着原有形态学特征,但7天后,Ⅰ型肺泡细胞和Ⅱ型肺泡细胞的比例均显著下调,同时恶性转化相关基因也出现显著性变化,说明辐射对肺泡类器官的功能产生较长期的影响.总体而言,电离辐射对肺的发育有显著性影响,该研究为临床放射性肺损伤及修复提供了一定的理论依据.

DNA甲基化在钚辐射损伤机制中的研究进展

常规辐射流行病学在评价低剂量辐射生物效应方面存在一定的局限性,利用分子生物学方法研究辐射人群远后健康效应是目前辐射流行病学研究的主要趋势。本文对DNA甲基化、生物学意义、应用及其与电离辐射的关系进行综述,介绍了其在钚辐射损伤中的机制。从DNA甲基化方面对辐射致癌流行病学进展进行研究,为我国钚接触人群的流行病学研究提供思路和借鉴。

橙皮苷和橙皮素对电离辐射致小鼠心血管损伤的防护作用研究

本研究以C57BL/6J小鼠为对象,探讨橙皮苷和橙皮素对其电离辐射致心血管损伤的防护作用。将小鼠随机分为空白对照组(NC组)、照射对照组(IR组)、橙皮苷低剂量组(L组200 mg/kg)、橙皮苷中剂量组(M组400 mg/kg)、橙皮苷高剂量组(H组800 mg/kg)和橙皮素低剂量组(L组50 mg/kg)、橙皮素中剂量组(M组100 mg/kg)、橙皮素高剂量组(H组200 mg/kg)8个组。照前2 h采用灌胃方式,空白对照组和照射对照组给予等量溶媒,除空白对照组外,各组小鼠均接受单次2 Gy的^(60)Coγ射线照射。分别于照射后24 h和48 h,对小鼠的免疫、抗氧化和DNA损伤三方面指标进行检测。结果显示,与照射组相比,给予橙皮苷和橙皮素的小鼠的肝脏指数均显著降低,但未表现出明显的剂量-效应关系,说明橙皮苷和橙皮素可能对辐射损伤小鼠的器官具有一定的保护作用;给予橙皮苷和橙皮素的小鼠血清中IL-1β、IL-6等炎性因子均显著降低,且具有剂量-效应关系,高剂量组表现更突出;给予橙皮苷和橙皮素均可显著降低小鼠主动脉丙二醛(MDA)含量和过氧化氢(H_(2)O_(2))含量,表明两种处理具有显著的抗氧化作用;给予橙皮苷和橙皮素能降低照射后小鼠主动脉组织γ-H2AX foci数量,且具有剂量依赖性关系,表明两种处理能减轻照射后小鼠主动脉DNA的损伤。本研究的结果表明橙皮苷和橙皮素对照射致小鼠血管损伤具有一定的保护作用。

长期低剂量离子辐射诱导小鼠皮层小胶质细胞中IL-1β表达异常升高的信号转导途径研究

低剂量离子辐射(low-doseionizingradiation,LDIR)的环境暴露对人体健康的影响已成为公共卫生研究领域备受关注的重要问题,但相应的分子机制研究进展缓慢.为探讨LDIR对脑功能的潜在危害效应及相关分子机制,采用8周龄雄性小鼠构建长期间歇性低剂量γ射线(Co60)暴露的实验动物模型,采用免疫荧光、WesternBlot、荧光定量PCR(qPCR)等技术,对辐射暴露后小鼠脑组织中的小胶质细胞活化状态、炎症因子表达水平和信号转导途径中蛋白激酶和转录因子的表达及活化水平进行分析.采用同剂量射线照射小胶质细胞N9并分析相应指标,用以模拟小胶质细胞的体内辐射反应状态.结果显示,LDIR暴露可诱导小鼠大脑皮层中小胶质细胞显著活化,并向M1型极化.以IL-1β为代表的神经炎症因子表达水平显著升高.N9细胞经低剂量γ射线暴露后IL-1β表达水平上调,其潜在调节因子c-Jun和ERKs的活化水平升高.敲低c-Jun的表达水平或抑制ERKs激酶活性后,IL-1β的诱导表达反应被显著抑制.实验结果表明,LDIR暴露可激活小胶质细胞并促进ERKs活化,进而激活转录因子c-Jun并介导IL-1β表达上调反应,这可能在LDIR诱发小鼠神经炎症反应发生发展中具有重要作用.

电离辐射对个体识别的影响分析

研究采用不同剂量和不同类型辐射射线照射后的DNA能否进行个体识别。准备人工合成的FAM标记单链DNA样品和293T双链DNA样品,应用X射线、伽马射线、电子束分别对DNA样品照射不同剂量,然后采用FISCAN GA118-16A遗传分析仪对单链DNA样品和Identifiler Pluse试剂盒扩增后的双链DNA样品进行检测,测定其荧光强度及基因座个数。在照射剂量分别为35 Gy、70 Gy、105 Gy时,单链DNA的荧光强度分别降为1 500 rfu、600 rfu、0 rfu,双链DNA的基因座均可检出16个;当照射剂量逐渐增加到10 kGy、25 kGy、50 kGy,双链DNA的基因座个数有减小趋势,照射剂量50 kGy时部分DNA样品的基因座个数小于10个。对于单链DNA,采用10 kV的X射线照射,照射剂量累计到105 Gy以上时,单链DNA全部断裂,且断裂程度已无法识别;对293T双链DNA,采用10 kV的X射线、60Co伽马射线和2.5 MeV的电子束分别照射,照射剂量累计到50 kGy时,对DNA的破坏程度已影响到个体识别。

γ辐照条件下硼-锂-氨型冷却剂的辐射分解行为

本文探究了γ辐射场下新型冷却剂硼-锂-氨的辐射分解行为,主要考察了不同硼-锂浓度、吸收剂量和吸收剂量率对辐解产物H_(2)O_(2)、NO_(2)^(−)和NO_(3)^(−)的浓度影响。实验结果表明:在常规的压水堆运行pH范围内(pH300℃=7.1~7.3),随着硼酸浓度增加,冷却剂体系的H_(2)O_(2)和NO_(2)^(−)浓度没有明显变化,其中H2O2的浓度范围在9.28×10^(-5)~1.07×10^(-4)mol/L之间,NO_(2)^(−)浓度范围为9×10^(-6)~1.5×10^(-5)mol/L;NO_(3)^(−)浓度相较于前两个产物波动较大,为4×10^(-5)~8×10^(-5)mol/L。随着吸收剂量增加(1~30 kGy),硼-锂-氨体系中的H_(2)O_(2)和NO_(2)^(−)的平衡浓度增加,分别为1.28×10^(-4)mol/L和1.30×10^(-5)mol/L,NO_(3)^(−)的浓度未明显变化(4×10^(-5)~6×10^(-5)mol/L)。在本工作探究的吸收剂量率范围内(1.27~18.86 Gy/min),H_(2)O_(2)、NO_(2)^(−)和NO_(3)^(−)的浓度均未因吸收剂量率增加而受到显著影响。本工作为新型冷却剂硼-锂-氨体系的实际应用提供了有参考价值的基础数据。

没食子酸-卵磷脂复合物诱导氧化应激增强辐射对A549细胞增殖的抑制作用

目的:探讨没食子酸-卵磷脂复合物(GA-LC)对X射线照射所致肺癌A549细胞增殖的抑制作用,阐明其可能的作用机制。方法:A549细胞分为不同浓度(0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30和0.35 g·L^(-1))GA-LC组,CCK-8法检测各组A549细胞增殖活性,并确定GA-LC的半抑制浓度(IC50)值。A549细胞分为对照组、GA-LC组、4 Gy X射线照射组和GA-LC+4 Gy X射线照射组,CCK-8法检测各组细胞增殖活性,流式细胞术检测各组细胞中活性氧(ROS)和线粒体膜电位(MMP)水平及细胞凋亡率,线粒体绿色荧光探针Mito-Tracker染色检测各组细胞中线粒体膜通透性。结果:与0 g·L^(-1)GA-LC组比较,0.15、0.20、0.25、0.30和0.35 g·L^(-1)GA-LC组细胞增殖活性明显降低(P<0.05),GA-LC对A549细胞的IC50值为0.1711 g·L^(-1)。与对照组比较,GA-LC组、4 Gy X射线照射组和GA-LC+4 Gy X射线照射组细胞增殖活性和MMP水平明显降低(P<0.05或P<0.01),GA-LC组和GA-LC+4 Gy X射线照射组ROS水平和细胞凋亡率明显升高(P<0.05或P<0.01);与GA-LC组比较,GA-LC+4 Gy X射线照射组细胞MMP水平明显降低(P<0.01),ROS水平和细胞凋亡率明显升高(P<0.05);与4 Gy X射线照射组比较,GA-LC+4 Gy X射线照射组细胞增殖活性和MMP明显降低(P<0.05),ROS水平和细胞凋亡率明显升高(P<0.05或P<0.01)。线粒体绿色荧光探针Mito-Tracker染色,线粒体荧光显微镜下可见绿色荧光,与对照组比较,GA-LC组、4 Gy X射线照射组和GA-LC+4 Gy X射线照射组细胞中绿色荧光强度增加,且GA-LC+4 Gy X射线照射组细胞中绿色荧光强度增加最明显,表明线粒体膜通透性增加。结论:GA-LC可以增强X射线照射对肺癌A549细胞增殖的抑制作用,其机制与诱导氧化应激进而促进线粒体通透性增加、MMP降低和诱导细胞凋亡有关。

重离子束辐射诱导细胞双链断裂(DSBs)损伤及修复机理的研究进展

重离子束辐射能引发细胞DNA双链断裂,被认为是构成基因组不稳定因素之一。现有研究表明:同源末端连接、同源重组、单链退火和选择性末端连接在修复DNA双链断裂方面发挥着重要的作用,但是影响DNA双链断裂修复途径选择的因素目前仍不清楚。本文对近年重离子辐射细胞产生的DNA损伤特征和修复途径方面的新发现进行了综述,并从类型和分布、染色质状态、DNA末端结构、DNA末端切除、细胞周期方面解释了细胞DNA双链断裂修复途径的选择机制。这对细胞DNA损伤修复的研究具有重要意义,为重离子辐射技术在生物学效应研究方面提供了参考。

人工诱导稀有鮈鲫雄核发育条件研究

为了探究单性群体选育途径,定向生产具备特定生长和繁殖性状的苗种,满足繁殖育种需要,进行濒危鱼类保护,以稀有鮈鲫(Gobicypris rarus)为试验对象,采用紫外线-热休克雄核发育技术诱导二倍体的方法,人工诱导稀有鮈鲫超雄个体产生。试验设置14组,1号为空白对照组,2~8号紫外线总辐射剂量分别为60、90、120、150、180、210、230 mJ/cm^(2),9~14号紫外线-热休克组的总辐射剂量分别为60、90、120、150、180、210 mJ/cm^(2)。处理水温均为(38.5±0.5)℃,热休克2 min。结果表明:(1)在紫外线总辐射剂量60~230 mJ/cm^(2)时,随着照射剂量的不断增加,紫外线辐照组、紫外线-热休克组的受精率、孵化率均有下降趋势;(2)紫外线和热休克处理对受精卵造成一定的损伤,成活率大幅度降低的时间点主要集中在囊胚晚期、肌肉效应期以及出膜前期,少数胚胎由于活力差,存在难以正常脱膜孵化现象;(3)经紫外线或紫外线-热休克处理的受精卵,发育速度稍慢于正常受精卵,且均存在畸形发育卵。通过紫外线-热休克雄核发育技术获得的稀有鮈鲫畸形个体较少,可能为超雄且形态正常的个体则更少。研究显示,紫外线和热休克相结合处理鱼类染色体技术将成为人工诱导稀有鮈鲫雄核发育的有效方法。

接触辉光放电等离子体对枸杞种子萌发的促进作用及其处理工艺

为促进枸杞种子的萌发,探究接触辉光放电等离子体(CGDP)对枸杞种子萌发的影响及最佳处理工艺。以枸杞种子为研究对象,考察在不同处理时间、电压及电解质条件下CGDP对枸杞种子萌发的影响。在单因素实验的基础上,以种子发芽率、发芽指数、活力指数为指标,采用响应面优化处理种子工艺,通过种皮形貌观察与接触角测定,初步探讨了CGDP对种皮结构和性质的影响。结果表明:处理种子的最佳条件为处理时间15 min、电压550 V、电解质Na_(2)SO_(4),种子萌发率最高时为95.56%;处理后种皮变得平整、纹理模糊,种子亲水性增强;幼苗叶片中叶绿素含量提升。分析结果可知,辉光放电等离子体可通过改变种皮结构对枸杞种子的萌发及生长产生促进作用。

碳离子辐射诱导的远隔效应

放射治疗诱导的远隔效应能够抑制非辐射区域内肿瘤的生长,目前已有临床和临床前研究表明,常规放疗射线(X射线、γ射线)能够诱导远隔效应的发生,但是对于其发生的机理以及碳离子诱导的远隔效应研究较少。与常规放疗射线相比,碳离子束具有高传能线密度、高相对生物效应、低氧增强比以及复杂DNA损伤等优势,并且具有激活肿瘤细胞更强免疫原性的潜力。本文综述了常规放疗以及碳离子放射治疗诱导的远隔效应及其机理,为寻找更有效的癌症放疗方法提供参考。

Aurora A Kinase Plays a Key Role in Mitosis Skip during Senescence Induced by Ionizing Radiation

Objective To investigate the fate and underlying mechanisms of G2 phase arrest in cancer cells elicited by ionizing radiation(IR).Methods Human melanoma A375 and 92-1 cells were treated with X-rays radiation or Aurora A inhibitor MLN8237(MLN)and/or p21 depletion by small interfering RNA(si RNA).Cell cycle distribution was determined using flow cytometry and a fluorescent ubiquitin-based cell cycle indicator(FUCCI)system combined with histone H3 phosphorylation at Ser10(p S10 H3)detection.Senescence was assessed using senescence-associated-β-galactosidase(SA-β-Gal),Ki67,andγH2AX staining.Protein expression levels were determined using western blotting.Results Tumor cells suffered severe DNA damage and underwent G2 arrest after IR treatment.The damaged cells did not successfully enter M phase nor were they stably blocked at G2 phase but underwent mitotic skipping and entered G1 phase as tetraploid cells,ultimately leading to senescence in G1.During this process,the p53/p21 pathway is hyperactivated.Accompanying p21 accumulation,Aurora A kinase levels declined sharply.MLN treatment confirmed that Aurora A kinase activity is essential for mitosis skipping and senescence induction.Conclusion Persistent p21 activation during IR-induced G2 phase blockade drives Aurora A kinase degradation,leading to senescence via mitotic skipping.