GeV重离子束辐照LiF引起的晶体内部结构改变

高能强流重离子束入射到固体物质中,沿飞行路径的离子能量沉积密度将改变宏观靶物质的温度和压强等,并可能在高压高密条件下产生新的材料缺陷.本文利用兰州重离子加速器装置HIRFL-CSR引出的能量为264 MeV/u的Xe^(36+)离子束,入射到LiF晶体靶物质中,在线测量了LiF的发射光谱,观测到沿离子路径的晶体颜色变化.通过解离方法取得了不同位置处的X射线衍射(X-ray Diffraction)与X射线光电子能谱结果,显示在Xe离子的布拉格峰区域出现了LiF_(3)(LiF+F_(2))结构相,讨论了新的结构缺陷的产生与重离子束能量沉积密度间可能的相关性.这为离子束驱动的高能量密度物理的能量沉积过程提供了一定参考.

高能重离子束辐射对黄芪幼苗的生物学效应研究

为了探讨不同剂量高能重离子束辐射对中药材黄芪幼苗的生物学效应以及黄芪重离子束辐射诱变育种的推荐剂量,利用不同剂量的重离子束辐射7日苗龄的黄芪幼苗,在辐射后第10天测定了存活率、幼苗高度、叶片数、茎秆直径、鲜根重和叶形态参数;辐射后第20天起,每隔20 d测量叶片中叶绿素含量、叶绿素荧光参数、抗氧化酶活性和氧化指数。结果表明,随辐射剂量的增加,黄芪幼苗的存活率、株高和鲜根重相对于对照组都有所下降。5和10 Gy辐射后,鲜根重量分别减少31.80%和49.99%。辐射组幼苗的第1和第2分枝的叶片出现畸形、萎缩和形态损伤。辐射后第20天,辐射组的活性氧、膜质过氧化物和叶绿素含量与对照组相比显著下降,而辐射后第60天,与对照组相当。辐射后,除最大光化学效率(F_(v)/F_(m))略有增加外,黄芪幼苗的叶绿素荧光参数均有所下降。本研究结果表明:随重离子束辐射剂量的增加,黄芪幼苗的生长发育受到抑制;辐射后随着植株的生长,辐射对生长的抑制作用有所缓解;推荐的诱变剂量区间为10 Gy左右。本研究结果为黄芪高能重离子束辐射诱变育种提供了必要的基础数据。

中高能重离子束全径迹辐照材料和细胞的实验装置设计及效应分析

中高能重离子束注入生物材料的径迹显著深于生物靶,且不同径迹点上的剂量分布、理化效应等又大不相同,所以,同一靶点通常不可能接受所有理化因子的作用(即全径迹辐照)。本实验设计思路:基于CR-39核径迹探测手段,在纯水介质中验证全径迹辐照综合效应特征;通过沿径迹上连续逆向移动靶材料或细胞培养液,以探究全径迹的辐照效应。最后,与对照组相比较,揭示重离子束全径迹的辐照效应及其潜在的分子改性、细胞改良和发酵工程等方面的应用价值。

美FRIB装置实现重离子束加速重大突破

【美国密歇根州立大学稀有同位素束流装置网站2024年10月7日报道】美国稀有同位素束装置(FRIB)近期在重离子束加速领域取得两项重大突破。FRIB科研团队2024年6月29日成功实现五种电荷态的铀离子束同时加速,向靶区输送了超10.4千瓦束流功率。此次作业创下了83%的电荷剥离效率纪录,远超传统单电荷态加速的21%效率。这一成果将助力FRIB成为全球最强大的重离子加速器。

重离子束辐照分子改性的研究动态

重离子束生物学研究始于20世纪60年代,至今已经成为一门重要的交叉学科,与其他辐射相比,重离子束具有许多独特的优势,特别是它不仅有能量沉积效应,还有质量沉积效应,这使其更适于分子改性研究,重离子束分子改性可应用于新药及其先导化合物的研制、基因工程、蛋白质工程和太空放射生物学等研究领域,对研究动态进行了回顾和展望。

重离子束对牧草的改良

采用 80MeV/u Ne10+ 离子束贯穿处理豆科与禾本科牧草种子,大田和根尖细胞观测的结果表明,随着 20贯穿剂量的增加,幼苗生长明显减弱,呈负相关性。而染色体畸变率和微核率随剂量的增加而显著增加,呈正相关性。同时,从大田长势来看,禾本科牧草比豆科牧草对重离子辐射敏感性强,禾本科牧草适宜剂量为20—30Gy,豆科牧草为 150Gy。

重离子束辐射诱变技术在植物育种中的应用

重离子束辐射是一种新兴的辐射诱变技术,因其操作简单、突变率高、突变谱广等特点,已受到作物育种工作者的广泛关注。常用的重离子源有C、N、Ne等,不同植物物种、不同部位以及发育阶段对重离子束的敏感性不一。通过结合植物组织培养、基因工程等技术,国内外已对多种植物开展重离子束辐射育种的研究,获得一系列新种质和新品种。本文简要介绍重离子束辐射诱变的基本原理、相应的生物学效应以及在作物育种中的研究进展。

重离子束诱变选育谷氨酸高产菌株

采用中能12C6+离子束辐照诱变谷氨酸生产菌谷氨酸棒杆菌,结合3种选择性培养基初筛突变菌株,通过摇瓶复筛谷氨酸高产菌株,并进行批次发酵实验。结果表明,经80 Me V/u碳离子束辐照后,受照菌存活率发生显著变化,通过选择性平板初筛、摇瓶复筛选育出1株高产菌株GM006,菌体生长和发酵有较大改进,其发酵最高产酸达121.10 g/L,比出发菌株提高了10.09%,糖酸转化率达60.55%,比原始菌株提高10.09%。该GM006突变株是很有前景的谷氨酸工业生产菌,同时证明重离子束是一种高效的辐射诱变源。

重离子束适形放射治疗技术

重离子束适形放射治疗技术主要包括束流配送系统和治疗计划系统等 .前者是实现重离子束适形放射治疗的硬件设施 ,后者为适形治疗的软件支撑系统 ,两者缺一不可 .鉴于重离子束与物质相互作用在物理学及生物学效应上表现出的特殊性 ,重离子束治癌中特别引入了面向生物学效应的适形治疗和束流的正电子断层在线监控技术 .

肿瘤治疗的重离子束物理性质研究

重离子在肿瘤治疗方面的优势主要是由于其优越的物理性质, 因此, 研究其与生物体相互作用也就成为肿瘤治疗中的基本课题, 介绍一些研究结果来解决人们关心的问题.

重离子束辐照选育高产植物乳酸菌

采用重离子束^(12)C^(6+)对乳酸菌出发菌株JTL进行辐照选育。确定吸收剂量300 Gy时最优,在该吸收剂量下,出发菌种的正突变率和致死率均达到最高,分别为34.4%、80%。通过酸斑法初筛和发酵复筛法,选育出高产酸的3株突变菌株(JTL2、JTL3、JTL5),其发酵液中乳酸含量比出发菌株JTL提高了41.29%~49.64%。同时,经过传代实验证实,3株菌株具有良好的遗传稳定性。研究表明,利用重离子束^(12)C^(6+)辐照处理乳酸菌可以得到高产酸的突变菌株,诱变效果显著。

重离子束辐照选育高产细菌素植物乳杆菌

采用重离子束12C 6+对产细菌素植物乳杆菌Lp1进行辐照选育,分析比较了不同辐照剂量下致死率和突变率,并通过双层琼脂扩散法筛选高产细菌素突变菌株。在辐照剂量300 Gy时,出发菌株植物乳杆菌Lp1的致死率和正突变率分别为86.3%和28.28%。在300 Gy辐照菌悬液中,分离筛选出高产细菌素突变菌株Lp092、Lp085,以大肠埃希氏菌为指示菌抑菌圈直径比出发菌株Lp1分别扩大了20.64%、19.36%,以金黄色葡萄球菌为指示菌抑菌圈直径比出发菌株Lp1分别扩大了17.16%、14.14%,经过连续传代5次实验,2株菌株Lp092、Lp085均具有良好的产细菌素遗传稳定性。

重离子束注入小麦胚乳诱发的突变效应

采用 75MeV u16O8+ 离子 (降能至 36MeV u ,使其在胚乳中的射程约为 2 4mm ) ,从种子顶部垂直注入胚乳 ,通过“嫁接”技术后进行萌发。处理后观测结果表明 ,当代根尖细胞染色体的微核率和畸变率与注入剂量呈正相关 ;测定了当代抗氧化酶活性、丙二醛 (MDA)含量和蛋白质含量的变化 ;经多代大田培育获得了矮杆与各种穗型的变异 ,且具有遗传性。结果显示离子注入胚乳不仅对生物的修复系统有较大影响 ,而且能够诱发后代突变。

重离子束辐射生物学效应研究热点及其进展

随着生物学技术的发展,重离子束辐射生物学效应的研究在研究手段和研究对象上都经历着由表型到基因型、定性到定量的转变,逐步深入到分子层次。在分子水平上,生命物质对重离子束辐射具有特定的损伤、修复行为,而相应数学物理模型的构建可实现重离子束辐射生物学效应的定量评估,同时,重离子束辐射诱导旁观者效应的研究对于减轻病灶周围健康组织在重离子放疗中的损伤具有重要意义。

重离子束辐照牧草的细胞学研究

采用80MeV/u 20Ne10+离子束贯穿处理豆科与禾本科牧草种子,从实验室种子萌发和根尖细胞的观测分析,随着贯穿剂量的增加,幼苗生长明显减弱,呈负相关性;而染色体总畸变率和微核率随剂量的增加而显著增加,呈正相关性。结果表明:禾本科牧草比豆科牧草对重离子辐射敏感性强,禾本科牧草适宜剂量为20Gy～30Gy,豆科牧草辐照剂量应高于150Gy。

重离子束的Bragg峰定位于麦粒的自由基探针技术

为了实现定点定位诱变，提出了一种利用ＥＳＲ波谱术对离子束Ｂｒａｇｇ峰在麦粒中的定位方法，即自由基探针技术。采用该技术有效地测定出２１ＭｅＶ／ｕ氮离子束的Ｂｒａｇｇ峰位于小麦胚部，注入深度不超过１．０±０．２ｍｍ；而４８ＭｅＶ／ｕ氮离子束贯穿全麦粒，不能实现定点定位诱变．

重离子束辐照诱变选育北冬虫夏草高产菌株

利用^(12)C^(6+)重离子束对北冬虫夏草出发菌株的菌悬液进行辐照诱变处理,采用平板分离法初筛变异菌株,通过培养子实体复筛高产菌株,并测定子实体的产量、多糖和虫草素含量。结果表明,在吸收剂量为150Gy时,出发菌株的致死率达到最高为82%;经过初筛和复筛,最终选育出3株高产子实体突变菌株G2、G5、G12,并经连续传代10次,测定子实体产量稳定在8.02~8.21 g/瓶,与出发菌株的子实体产量相比提高了52.47%~56.08%,且稳定性保持良好。研究表明,利用重离子束辐照诱变选育北冬虫夏草,可以获得高产子实体菌株。

重离子束-紫外线复合诱变选育高产Lovastatin土曲霉菌株

利用重离子束与紫外线复合诱变的方法,选育得到一株高产Lovastatin土曲霉菌株Aspergillus terreusUV150-3。液态摇瓶发酵中Lovastatin产量达966.32mg/L,较原始出发菌株A.terreus CA99提高了4.6倍。经连续传代培养5代,其遗传性状均比较稳定。

重离子束治疗皮肤癌的临床研究

为探讨重离子束(12C6+)治疗皮肤癌的临床疗效及不良反应,对12例患者(志愿者)进行了重离子治疗临床研究。采用100MeV/u重离子束能量,RBE(Relative biologic effectiveness)值2.5-3.0,放疗剂量60-70GyE,单次剂量2.5-5.41Gy,1f/d,连续6-7d的治疗模式。根据治疗后3个月肿瘤大小变化评价近期疗效,由放射治疗肿瘤组(RTOG)按照急性放射损伤分级标准判断急性损伤。随访3月后发现,10位患者局部肿瘤达到完全缓解(CR),2例部分缓解(PR),局部肿瘤靶区仅有1-2级皮肤反应外,均未见其它放疗副反应。研究结果提示,重离子束治疗皮肤癌疗效好,无明显不良反应,显著缩短治疗时间,安全性高。

^(12)C重离子束辐照对油菜(Brassica napus)的影响

重离子束是一种新型辐照源,它对油菜的影响以往研究较少。本文报道了30 Gy5、0 Gy和80 Gy12C重离子束辐照对油菜M1和M2生育期、植物学性状、品质性状,根尖和花粉母细胞的染色体行为和DNA分子多态性等方面的影响。结果表明:50 Gy和80 Gy辐照处理可引起油菜生育期提早,生长繁茂,部分植株发生变异,出现瘤状根、矮茎、淡绿匙形叶,多雌蕊花,双生角果和黄籽株等。80 Gy辐照处理使油菜种子含油量有不同程度提高,并出现油酸含量高于70%以上植株。30~80 Gy辐照处理,使根尖染色体和花粉母细胞染色体产生畸变,畸变类型有微核、小核、异常四分体、染色体桥、落后染色体、断片等,其中以微核细胞最多,且辐照剂量愈大畸变率愈高。50 Gy和80 Gy辐照处理对油菜DNA分子有影响,RAPD分析表明,用40个引物对处理后油菜进行扩增,共扩增出43个DNA片段,表明不同处理植株存在一定多态性。