^12C^6＋重离子辐照油菜诱变效应研究

用30Gy、90Gy和180Gy 12C6+重离子辐照油菜干种子,研究其对油菜M1代的诱变效应。结果表明不同剂量12C6+重离子辐照使油菜的出苗率、株高和开花率有不同程度的提高,并使开花期提早;30Gy辐照使单株角果数和单株产量有了一定程度的提高;三种辐照剂量都造成了花粉生活力、千粒重和含油量的降低。RAPD扩增结果表明,42个随机引物中有13个引物扩增出差异条带,30Gy、90Gy和180Gy引起的RAPD变异率分别为22.1%、23.7%和36.2%。研究表明,12C6+重离子辐射能有效地引起油菜DNA序列发生改变,从而诱导基因变异,为油菜育种提供丰富的种质材料。

^12C^6＋重离子辐照大葱的细胞学和RAPD分析

用309、0和180Gy12C6+重离子辐照处理大葱干种子,研究其对大葱根尖的细胞学效应,并采用随机扩增多态性DNA(RAPD)技术初步分析了其变异类型。不同剂量12C6+的重离子照射能有效诱导大葱根尖细胞微核和染色体畸变。随着辐照剂量的增加,幼苗根尖细胞微核形成几率明显增大,微核率、多微核率和染色体总畸变率呈线性上升。但除去微核以外的染色体畸变率则呈U型变化。RAPD结果表明,大葱不同处理之间的DNA存在明显差异,所用35种引物中有28种出现了特异性条带,既有新增条带,又有缺失条带,还有迁移率的差异。30、90和180Gy剂量辐照引起的RAPD变异率分别为29.91%、41.05%和22.14%。结果发现高微核率和染色体变异过大会导致高致死效应,使得染色体总畸变率高的处理组在当代生长苗的DNA变异率变小。

^(12)C^(6+)重离子辐照大葱的生物学效应

用30Gy、90Gy和180Gy 12C6+重离子辐照处理大葱干种子,研究了它对大葱的生物学效应。经过不同剂量12C6+重离子照射过的大葱,幼苗发芽率、株高等表型随着辐照剂量的增大,呈现明显的"抛物线"趋势。适量的12C6+重离子照射(30Gy)能提高大葱发芽率和抗旱、抗倒伏能力,促进生长发育。重离子辐照能有效地诱导大葱根尖细胞微核和染色体畸变形成,180Gy处理的大葱微核率和染色体畸变率最高达到9.09%和10.03%。本实验为大葱的重离子辐照育种打下基础。

^(12)C^(6+)重离子辐照胡麻种子初步研究

本文研究了6×108cm-2、1.8×109cm-2和3.6×109cm-2的12C6+重离子束辐照对胡麻种子M1代生物学性状和DNA分子多态性等方面的影响。6×108cm-2辐照处理可引起胡麻发芽率提高,促进植株株高,增强花粉活力。同时辐照处理使胡麻种子千粒重和含油量有不同程度提高,辐射剂量越高,两者数值越大,3.6×109cm-2辐射剂量的胡麻种子千粒重和含油量与对照组的相比分别高出了16.5%和19.9%,此外在此剂量处发现了花粉发生了形态变化。辐照处理对胡麻DNA分子也产生了影响,筛选出的14个随机引物可以扩增出清晰、稳定、重复性好的DNA片段,有52个是多态性DNA片段,比率为52.5%。

^12C^6＋离子辐照对4种农作物种子出苗率及幼苗生长的研究

以能量为80MeV/u的12C6+离子为诱变源辐照油菜、胡麻、大葱和兵豆的干种子后,研究了不同剂量处理对4种农作物M1和M2代种子出苗率及幼苗生长的影响。实验结果表明:重离子所导致的M1代生物学效应因不同的物种而表现出一定的差异,适当剂量C离子辐照促进了油菜和胡麻M1代出苗率和幼苗的生长;而不同剂量的C离子辐照抑制了大葱的出苗率和幼苗的生长;兵豆3个剂量下的出苗率和对照相差很小,但90Gy辐照有利于其生长。到了M2代,4种作物辐照组的发芽率都低于各自的对照组;30Gy剂量下的油菜、胡麻和兵豆长势最好;大葱依然是对照的长势最好。

低剂量^(12)C^(6+)离子辐照对小鼠胸腺、脾脏细胞周期及DNA损伤的影响

研究低剂量12C6+离子全身辐照对小鼠胸腺、脾脏细胞周期进程及DNA损伤的影响。以0、10、50、75、100和250mGy12C6+离子全身辐照小鼠,照射后6h处死小鼠,用流式细胞仪检测受辐照小鼠胸腺、脾脏细胞在各细胞周期的百分率,用彗星电泳技术检测受辐照小鼠胸腺脾脏细胞的拖尾率和拖尾长度。所有照射组G0/G1期胸腺细胞百分率明显低于对照组,(p<0.05),10～100mGy照射组S期胸腺细胞百分率显著高于对照组(p<0.01),所有照射组(G2/M)期胸腺细胞百分率明显高于对照组(p<0.05);所有照射组G0/G1期脾细胞百分率明显高于对照组(p<0.01),S期脾细胞百分率显著低于对照组(p<0.05)。彗星电泳结果显示低剂量12C6+离子辐照以剂量依赖的方式引起小鼠胸腺脾脏细胞DNA迁移长度及拖尾率的增加。低剂量的碳离子辐射可促进小鼠胸腺细胞DNA合成,对小鼠脾脏细胞产生抑制作用,使其发生G1期阻滞;同时对胸腺及脾脏细胞造成具有明显剂量效应关系的DNA损伤。

低剂量^(12)C^(6+)离子束预辐照对小鼠肝脏细胞DNA损伤和周期进程的影响

研究低剂量重离子束预辐照对小鼠肝脏辐射损伤程度的影响。分别用低剂量12C6+离子束全身均匀预辐照处理小鼠,剂量分别为0、0.05、0.1、0.25、0.5Gy,剂量率为1Gy/min,4h后用4Gy的12C6+离子束全身均匀辐照,照射8h后用流式细胞仪检测辐照小鼠肝脏细胞在各细胞周期时相的百分率,并用单细胞电泳技术检测辐照损伤小鼠肝脏细胞的DNA损伤程度。结果显示,和对照组相比,低剂量预辐射处理可以减轻辐照损伤小鼠肝脏细胞G0/G1期和G2/M的阻滞,促进肝脏细胞在S期的积累。此外,辐照小鼠肝脏细胞的拖尾率及拖尾长度也显著减少,其中以0.1Gy处理组效果最为显著(P<0.01)。提示:低剂量重离子预辐照能使细胞产生适应性反应,有效减轻辐照小鼠肝脏细胞G0/G1期和G2/M的阻滞,并显著减轻肝脏细胞DNA的辐射损伤程度。

^12C^6＋照射对小鼠睾丸组织脂质过氧化、SOD活性及细胞周期的影响

为评估重离子照射的生殖毒性,探讨其损伤的可能机制,用0、0.5、1、2或3Gy剂量12C6+离子对性成熟昆明雄鼠下腹部进行局部照射,6h后处死小鼠,取睾丸组织,用流式细胞术检测睾丸细胞凋亡率和细胞周期,用化学试剂盒检测组织中超氧化物岐化酶(SOD)的活性以及脂质过氧化产物丙二醛(MDA)水平。结果表明,与对照组(0Gy)相比,低剂量照射(0.5Gy)组中睾丸组织SOD活性增加(P>0.05),但SOD活力随剂量增加而下降,在2Gy和3Gy照射组中呈显著抑制作用(P<0.05);睾丸组织中MDA含量随剂量增加,2Gy和3Gy照射组呈显著性差异(P<0.05)。流式细胞术检测结果显示,1～3Gy12C6+照射可导致睾丸组织中单倍体、二倍体及四倍体细胞数量显著减少(p<0.01),凋亡率明显增加(p<0.01)以及G2/M期阻滞(p<0.01)。提示12C6+照射可能通过自由基损伤途径,诱发细胞凋亡和细胞周期异常,从而造成睾丸组织损伤,生殖能力下降。本实验结果为抗氧化剂和自由基清除剂用于临床重离子治疗中对性腺的防护提供了理论依据。

^12C^6＋重离子辐射下彩色马蹄莲生理生化和抗病性的变化及ISSR多态性分析

采用12C6+重离子辐射彩色马蹄莲,研究12C6+重离子辐射下彩色马蹄莲发生变异的生理生化机制。结果表明:辐射剂量与球茎萌发率、株高之间均呈极显著负相关,与丙二醛(MDA)含量呈极显著正相关,叶片组织内过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性和植株抗病性随着辐射剂量的增加均呈现先升高后降低的趋势,辐射的适宜剂量为10～20Gy。同时应用ISSR技术对彩色马蹄莲进行检测分析,发现22条ISSR引物能扩增出121条谱带,其中55条为多态性谱带,多态性比率为45%,辐射后球茎与对照差异表现为增加或减少了扩增片段。分析表明:12C6+重离子辐射彩色马蹄莲表现的影响主要为损伤和抑制效应,但适宜剂量范围内12C6+重离子辐射可作为彩色马蹄莲育种的手段之一。

硫代葡萄糖苷对^(12)C^(6+)离子束辐射损伤小鼠的保护作用研究

为研究硫代葡萄糖苷(Glucosinolate,简称硫苷)对辐射损伤小鼠的保护作用,预先给小鼠口服不同剂量的硫苷粗提物,两周后给予2Gy^(12)C^(6+)离子束全身均匀辐照。辐照后8h内用流式细胞仪检测受辐照小鼠脑、肝、肺细胞在各细胞周期的百分率,用彗星电泳技术检测受辐射小鼠脑、肝、肺细胞的拖尾率和拖尾长度。与单纯辐照未给药组相比,口服较低剂量的硫苷粗提物,可以使^(12)C^(6+)离子束全身辐照后小鼠的脑、肝、肺细胞中G_0/G_1期细胞百分比显著降低(p<0.05),G_2/M期和S期的细胞百分比明显上升(p<0.05),受辐照损伤细胞的拖尾率和拖尾长度也显著降低(p<0.05),而在中、高剂量组间差异都不显著,无统计学意义。研究表明,较低剂量的硫苷能够降低^(12)C^(6+)离子束辐照时对小鼠脑、肝、肺细胞的损伤,说明硫苷对小鼠辐射损伤具有一定的保护作用。

黄芪汤对重离子辐射(12C^6+)所致大鼠放射性脑损伤的保护作用

探讨黄芪汤对受12C^6+离子束照射后大鼠大脑中Bax、Bcl-2与Caspase-3表达的影响。无特定病原体(Specific pathogen free,SPF)级Wistar大鼠50只随机分为正常对照组,单纯辐照模型组,黄芪汤高、中、低剂量组,每组各10只。常规饲养7 d后,黄芪汤高、中、低剂量组用黄芪汤(剂量分别为18 g/(kg·d)、9 g/(kg·d)、4.5 g/(kg·d))灌胃2周,正常对照组和单纯辐照模型组用等量生理盐水灌胃。从第7天起除正常对照组外,其余各组大鼠脑组织给予4 Gy 12C^6+离子束单次照射,辐照后第7天称量各组大鼠的体重,10%水合氯醛(3 mL/kg)麻醉各组大鼠后股动脉采血处死大鼠。计算各组大鼠的脑系数,HE染色法及TUNEL染色法观察脑组织病理学形态改变,并计算神经细胞凋亡率,实时荧光定量PCR法测定各组大鼠脑组织Bcl-2、Bax和Caspase-3的基因表达,Western-Blot法检测各组大鼠脑组织Bcl-2、Bax和Caspase-3的蛋白表达。单纯辐射模型组体重和脑系数均降低,脑组织存在大量凋亡细胞,脑组织Bcl-2的基因表达和蛋白表达均降低,Bax和Caspase-3的基因表达和蛋白表达均升高(p<0.01)。黄芪汤中、高剂量组脑系数升高,黄芪汤高剂量组体重、脑组织Bcl-2的基因表达和蛋白表达均升高(p<0.05或p<0.01);而黄芪汤中、高剂量组脑组织细胞凋亡率明显降低,Caspase-3的基因表达和蛋白表达均显著降低,高剂量组Bax的基因表达和蛋白表达均显著降低(p<0.01)。病理组织学检查发现单纯辐射模型组大鼠脑组织稀疏,细胞数量明显减少且间隙增大;黄芪汤高剂量组脑组织稀疏,脑细胞数量减少及间隙增宽等情况较单纯辐射组明显好转,但未完全恢复正常。黄芪汤对12C^6+离子束辐射所致的Wistar大鼠脑损伤具有较好的保护作用,其抗辐射作用可能主要是通过抑制大鼠脑组织Bax、Caspase-3的表达和促进其脑组织Bcl-2的表达来实现的。

^(12)C^(6+)离子预辐射对小鼠胸腺脾脏细胞周期进程的影响

以0,0.05,0.1,0.25,0.5Gy12C6+离子全身预辐照昆明小鼠,间隔4h后再对小鼠进行4Gy全身辐射。辐照后12h用流式细胞仪检测小鼠胸腺脾脏细胞在各细胞周期时相的百分率,同时用单细胞电泳检测受辐射小鼠胸腺脾脏细胞DNA损伤程度。结果显示,相对于大剂量预照射组,各低剂量预照射组胸腺细胞S期细胞百分率显著减少;脾脏细胞G0/G1期细胞百分率明显减少;同时胸腺脾脏细胞的拖尾率及拖尾长度明显减少,以0.1Gy预辐照效果最为明显。这些结果表明,低剂量预辐射处理可以减弱胸腺细胞的S期阻滞及脾脏细胞的G1期阻滞,并明显减轻胸腺脾脏细胞的DNA损伤程度。

^(12)C^(6+)离子辐照人胃癌细胞系BGC823的氧效应研究

以体外培养的人类胃癌细胞系BGC823为材料,用兰州重离子加速器提供的能量为20MeV/u的12C6+离子,分别在富氧(95%O2+5%CO2)和自然条件下辐照细胞,测得这种离子的氧增比近似为1,说明在中等能量区12C6+离子有很低的氧效应。

当归红芪超滤物对重离子12C6+辐射肝癌细胞DNA损伤修复的影响

将人肝癌H22细胞分成4组,分别为对照组、药物组(100 mg/L)、辐射组(2 Gy)及联合组(100 mg/L药物+2 Gy照射),采用CCK-8法、单细胞凝胶电泳、γ-H2AX免疫荧光原位杂交技术以及Western Blotting印迹法,研究当归红芪超滤物(Radix Angelicae Sinensis and Radix Hedysari, RAS-RH)对重离子12C6+辐射引起人肝癌H22细胞DNA损伤修复的影响和其可能的机制。结果表明,在0~72 h和给药剂量为5~200 mg/L范围内,RAS-RH对人肝癌H22细胞的增殖抑制作用具有时间和剂量依赖性,其20%抑制浓度IC20为(117.6±2.15)mg/L;单细胞凝胶电泳显示联合组头部DNA含量低于辐射组,而尾部DNA含量、尾距TM、Olive尾距OTM均高于辐射组;γ-H2AX免疫荧光原位杂交技术发现RAS-RH不增加重离子12C6+辐射引起的DNA损伤,但在2-12 h,DNA双链断裂的γ-H2AX foci修复作用被RAS-RH抑制,DNA损伤持续存在;Western Blotting显示RAS-RH通过下调Ku70/80及Rad51的蛋白表达,抑制γ-H2AX的聚集。以上结果说明RAS-RH对人肝癌H22细胞的辐射增敏作用可能是下调DNA损伤修复相关因子Ku70/80及Rad51的表达。

^(12)C^(6+)离子束诱导HeLa细胞DNA损伤效应

本文研究了HeLa细胞经过12C6+离子束辐照之后的DNA损伤效应,及辐照后p53激活的分子机制。运用中性单细胞电泳技术,检测了HeLa细胞经过4Gy 12C6+离子束辐照间隔0、3、6和12h之后DNA的损伤情况,及0.5、1、2和4Gy 12C6+离子束辐照后即时的DNA损伤情况。同时运用细胞生长实时监测仪监测了HeLa细胞在经过0、0.5和1Gy 12C6+离子束辐照之后的生长变化,并运用AO/EB双染检测了辐照细胞24h后的凋亡情况。另外,利用8mmol/L的咖啡因[抑制ATM(ataxia-telangiectasia,mutated)和ATR(ATM and Rad3-related kinase)]和20μmol/L的wortmannin[抑制ATM和DNA-PK(DNA-dependent protein kinase)]处理HeLa细胞后再进行1Gy 12C6+离子束辐照,通过westernblot检测p53的表达。结果显示,12C6+离子束辐照可造成HeLa细胞的DNA损伤,损伤随剂量升高而升高但随测定间隔时间降低,诱导HeLa细胞发生凋亡;而且辐照后p53表达升高。结果证明12C6+离子束辐照可造成HeLa细胞的DNA损伤并诱导损伤修复及凋亡等效应,损伤效应相关因子p53被激活,并且激活依赖于ATM。

^(12)C^(6+)离子辐照小鼠全脑对其空间记忆的影响

为了研究12C6+离子辐照昆明小鼠全脑对其空间记忆的影响,采用0、0.5、1和2Gy的12C6+离子束辐照昆明小鼠全脑,用八臂迷宫测试小鼠在迷宫中的觅食速度,以及其空间记忆的变化。结果发现,辐照使小鼠的觅食速度降低,但随着训练次数的增加,受辐照组与对照组的觅食速度都提高,到训练第17天,辐照组与对照组觅食能力基本相同;辐照使小鼠的空间记忆能力短期下降,但随着时间的增加,辐照组小鼠的空间记忆能力恢复到了对照水平。以上结果提示,在0～2Gy的碳离子辐照的剂量水平,辐照在短期内影响小鼠的记忆,在一定时间后,这种影响得到恢复。

不同LET ^12C^6＋离子对生防菌BJ1的辐射诱变效应

选取高低两个LET点(40和60keV/m),剂量点分别为50,100,200,400,600Gy进行辐照处理,研究了生防菌的存活率与突变率的关系,抑菌谱以及活性等。结果表明,在高LET条件下,低剂量辐照就可以得到较多的突变体,并且BJ1有较高的存活率和突变谱,有利于筛选优良的正突变体。因此高LET较低LET有更为明显的辐射诱变效应。

不同剂量12C^6+离子束辐照对苦瓜种子发芽和生物学性状的影响

[目的]探讨不同剂量12C^6+离子束辐照对苦瓜种子的影响,选出优良的变异单株。[方法]利用重离子加速器采用辐照能量为100 MeV/u的碳离子对1500粒纯系苦瓜种子进行贯穿性辐照,种子分5份,分别是100、200、300、400和500粒,辐照剂量分别为100、200、300、400和500 Gy,剂量率30 Gy/min,辐照时间5.6 h。将辐照过的苦瓜种子进行田间比较试验,按广东省农业技术推广总站规定的《广东省农作物品种试验办法》进行。[结果]随着辐照剂量的增大,苦瓜的出苗率和成苗率明显下降,对形态特征、产量及田间抗性也有很大影响。[结论]不同剂量12C^6+离子束辐照对苦瓜种子有明显的损伤效应,随着辐照剂量的增大对苦瓜种子造成的损伤越大。

归芪益元膏对12C^(6+)束辐射旁效应肺损伤大鼠的保护作用及其机制

目的探讨归芪益元膏对12C^(6+)束辐射旁效应(RIBE)肺损伤大鼠的作用及可能机制。方法70只Wistar雄性大鼠随机分为空白对照组、辐射24 h组、归芪益元膏+辐射24 h组、归芪益元膏24 h组、辐射7 d组、归芪益元膏+辐射7 d组、归芪益元膏7 d组,每组10只。各归芪益元膏组和归芪益元膏+辐射组照射前14d给予归芪益元膏灌胃,空白对照组和各辐射组灌胃等量生理盐水。14 d后,各辐射组及归芪益元膏+辐射组大鼠右肺予4 Gy 12C^(6+)束单次照射(仅暴露右肺部位),空白对照组与各归芪益元膏组不照射,照射后持续灌胃给药至24 h、7 d时间点处死大鼠,收集双肺组织,HE染色观察左右肺组织病理学变化,Q-PCR检测左右肺组织中转化生长因子-β1(TGF-β1)、p-Smad3 mRNA表达水平,Western blotting检测左右肺组织中TGF-β1、p-Smad3、Smad6蛋白表达水平。结果HE染色结果显示,空白对照组及各归芪益元膏组双肺肺泡结构正常。辐射24 h组双肺肺泡间隔增大,炎性细胞浸润。归芪益元膏+辐射24 h组双肺部分肺泡间隔断裂,部分炎性细胞浸润。辐射7 d组肺泡间隔断裂明显,肺泡腔不规则扩大,炎性细胞浸润,左肺浸润程度较右肺轻。归芪益元膏+辐射7 d组无纤维增生,肺泡腔内无充血,左肺损伤程度较右肺轻。Q-PCR和Western blotting检测结果显示,与空白对照组比较,辐射24 h组和辐射7 d组大鼠左右肺组织中TGF-β1 mRNA和蛋白表达水平均升高(P<0.05),p-Smad3蛋白表达水平升高(P<0.05),右肺Smad6 mRNA表达水平降低(P<0.05),左肺Smad6 mRNA表达水平升高(P<0.05),左右肺组织中Smad6蛋白表达水平降低(P<0.05),且辐射7 d组大鼠左右肺组织中TGF-β1 mRNA和蛋白表达水平高于辐射24 h组(P<0.05),存在时间效应。与相同时间点辐射组比较,各归芪益元膏+辐射组大鼠左右肺组织中TGF-β1 mRNA和蛋白、p-Smad3蛋白表达水平降低,Smad6 mRNA和蛋白表达水平升高,差异有统计学意义(P<0.05)。结论归芪益元膏对辐射旁效应肺损伤大鼠具有防护作用,其机制可能与下调肺组织中TGF-β1、p-Smad3 mRNA和蛋白的表达,上调Smad6 mRNA和蛋白的表达有关。

12C^6+辐射对黄瓜光合色素含量及光合基因表达的影响

以自交系黄瓜18C-1为辐射试验材料,探究不同剂量12C^6+辐射胁迫对黄瓜光合色素及光合基因表达的影响。结果表明,光合色素各组分Chla、Chlb、Cv含量在低剂量(60 Gy)辐射胁迫下响应性下调,中、高剂量(80~120 Gy)辐射胁迫下响应性上调,且中、高剂量下Chla含量均高于对照,Chlb含量均低于对照;光合基因rbcL、rbcS、rca、psbA表达量均受抑制,其中rbcL、rbcS、rca基因表达量随辐射剂量增加呈“W”型响应变化,psbA表达量呈“马鞍”型响应变化。综上所述,12C^6+辐射胁迫对黄瓜幼苗光合色素含量及光合基因表达水平产生影响。