^(12)C^(6+)离子束辐照对小麦种子萌发、幼苗生长及存活的影响

采用12C6+离子束对小麦(Triticum aestivum L)种子进行不同剂量(0、10、20、30、60、120、150和200 Gy)辐照处理,考察种子萌发率、幼苗根长及株高、有丝分裂活动及存活率等生物学特性。结果表明:试验剂量范围内,大多数种子能够正常萌发;低剂量(10 Gy和20 Gy)辐照对幼苗生长具有促进作用,而高剂量辐照则表现出明显的抑制作用;根的生长与分生组织细胞有丝分裂指数密切相关,低剂量时有丝分裂指数略有增加,而高剂量则相反,分裂细胞被选择性阻滞在中期和后期。存活率曲线呈"抛物线"状,半致死剂量(LD50)为55Gy。

^(12)C^(6+)离子束辐照对大青叶生理生化特性的影响

利用辐射能量为100 MeV/u的12C6+重离子束辐照大青叶种子,辐照剂量分别为20、40、50和80 Gy研究其对大青叶M1代的生物学效应。研究结果表明,随着辐照剂量的增大,大青叶的根系活力和叶绿素含量显著降低,发现辐照损伤主要抑制了根的生长及营养吸收;酚酸类化合物含量随着辐照剂量的增大而升高的趋势,表明辐照可提高大青叶的抗氧化和抗病虫害能力;可溶性糖、丙二醛、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)含量变化的总体趋势为随着辐照剂量的增大先升后降。表明重离子辐照能改变大青叶的一些生理生化特征,其中40 Gy的12C6+离子束辐照有利改善大青叶抗逆性和一些有效化学成分的积累。

^(12)C^(6+)重离子诱变海迪茨氏菌及其修复柴油污染土壤的研究

应用重离子束辐射改良海迪茨氏菌(Dietzia maris)菌株在降解方面的能力,将离子辐射学与环境修复学相结合,论证该菌在以柴油为代表的污染土壤中的修复能力。利用12C6+重离子能量为80MeV、LET为35.5keV.μm-1、吸收剂量率1Gy.min-1、辐射剂量为5～120Gy辐射具有降解石油烃的代表菌株Dietzia maris,经初选、复选筛选得到了突变菌株DMYR9,并对其在构建污染土壤样品中分解柴油率及修复前后土壤系统中酶活性相关参数与化学改良修复前后污染土壤样品相关数据进行对比分析。结果表明,土壤受柴油污染不久后过氧化氢酶、脱氢酶和脂酶的活性呈现上升趋势,由突变菌体DMYR9修复后的污染土壤系统中脂酶活性呈现最低下降趋势,随着土壤中柴油被DMYR9降解,脂酶活性又不断降低,突变菌体数量及柴油降解率都具有很好的正相关性。突变菌株DMYR9进行生物修复的效果优于化学法修复,这对今后在土壤污染治理中开发利用此突变菌体具有指导意义,并具有较高的后续应用利用价值。

^(12)C^(6+)离子束辐照糜子诱变突变群体的构建与SSR分析

为构建物理诱变糜子突变体库,采用50、100、150、200和250 Gy剂量碳离子束(^(12)C^(6+))辐照陇糜7号和晋黍9号种子,结合混合系谱法和系统聚类分别构建2个含52和79个株系的M5寡表型突变群体。田间试验结果显示,诱变M1出苗率随剂量增大明显降低,陇糜7号M1半致死剂量为150 Gy,晋黍9号M1半致死剂量为100 Gy,且100、150 Gy诱变下M4变异最多。不同诱变剂量下M5、M6表型稳定且株高、产量性状、成株色及粒色均表现出明显遗传差异。从2个M6群体中分别选择9和11个代表性株系,利用多态性SSR引物进行分子验证,与亲本相比,6对SSR引物在陇糜7号的9个株系中位点变异基因型数为1~2,在晋黍9号的11个株系中位点变异基因型数为1~4,突变群体存在丰富的遗传多样性。

12C6+重离子束辐照玉米后代的生物学效应

为给玉米种质创新及品种改良创制优异的资源材料,采用不同剂量0(对照)、30、60、90、120 Gy的12C6+重离子束辐照自育骨干玉米自交系LY8405干种子,并对各剂量辐照后代植株的生物学效应进行详细的对比分析。结果表明,随着辐照剂量的增加,自交系LY8405 M1种子发芽率、株高、穗位高和花粉活力均低于对照组,相同剂量辐照的M2生理损伤检测指标较M1有较大程度的恢复,但仍显著低于对照组,而90和120 Gy剂量辐照后的M1、M2种子发芽率、株高和穗位高均与对照组表现出极显著差异;辐照剂量为30 Gy时,在M2、M3植株变异表型筛选中,创制出了多种农艺性状表型变异突变体,说明30 Gy是对自交系LY8405的生物学效应最为明显的辐照剂量,60 Gy影响效应次之,同时60 Gy是辐照半致死阈值;M2和M3突变类型包括植株矮化、穗位高度降低,叶片皱缩、叶色黄化、白化、花叶,穗型变大、变长,穗轴颜色由白变红,籽粒颜色由黄变为酒红色,粒型由马齿型变为硬粒型。生物学效应表明,30~40 Gy辐照剂量是0~120 Gy范围内重离子辐照选育玉米自交系LY8405的适宜剂量。本研究结果为不同玉米自交系创制新的种质资源提供了方法,更为玉米选育新品种提供了稳定的遗传材料。

12C6+辐照及航天诱变对无芒隐子草种子萌发、幼苗生长及叶绿素荧光特性的影响

通过不同剂量^12C^6+重离子辐照和航天诱变处理,分析无芒隐子草(Cleistogenes songorica)的种子萌发、幼苗生长及叶绿素荧光参数。结果表明,^12C^6+重离子辐照整体上抑制了无芒隐子草的种子萌发和幼苗生长,且在300 Gy辐照剂量下,无芒隐子草的发芽率、发芽指数、胚根长度以及生物量最低。航天诱变对无芒隐子草的种子萌发也有抑制作用,但提高了幼苗的生物量及株高。^12C^6+重离子辐照和航天诱变均影响无芒隐子草幼苗的最大光合作用能力,降低电子传递的速率。本研究结果可以为^12C^6+重离子辐照和航天技术有效的运用于无芒隐子草诱变育种提供依据。

12C^(6+)离子束辐照对茶树精油质量及其杀灭口蹄疫病毒效果的影响

本研究旨在探索12C6^(+)离子辐照茶树精油后,茶树精油活性成份的变化及其对口蹄疫病毒(foot-and-mouth disease virus,FMDV)的杀灭效果。采用50、100、150、200 Gy的12C6^(+)离子束辐照茶树精油后,利用气相色谱-质谱联用仪(gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS)法和红外色谱法分析辐照前后茶树精油主要成分变化及其质量沉积效应;检测茶树精油中松油烯-4-醇、1,8-桉叶素含量变化;将辐照前后茶树精油原液以及1∶2、1∶4辐照后稀释的精油注射50日龄成年鼠检测其临床用药的安全性;将稀释成1∶2、1∶4、1∶6、1∶8的辐照后茶树精油分别与等量的1∶500的O-FMDV强毒充分混匀,皮下注射4~5日龄乳鼠,连续观察7 d,观察小鼠有无FMDV感染症状。试验结果表明,以100 Gy的12C6^(+)离子束辐照茶树精油后,松油烯-4-醇含量由37.90%升高到39.03%,1,8-桉叶素含量无明显变化,羟基化合物含量明显增高;辐照前后茶树精油原液以及稀释后精油注射未见不良反应,辐照后茶树精油临床用药安全;乳鼠感染混有不同浓度的O-FMDV后,1∶2、1∶4稀释倍数的茶树精油组感染O-FMDV的乳鼠未出现死亡,注射部位未见炎症、坏死等,阳性对照组全部死亡。结果表明,12C6^(+)离子束辐照茶树精油最佳剂量为100 Gy,在乳鼠体内抗O-FMDV效果的最大稀释度为1∶4,12C6^(+)离子束辐照可以提高茶树精油对FMDV的杀灭效果。

Mutant breeding of Aspergillus niger irradiated by ^(12)C^(6+) for hyper citric acid

In this study,strains of Aspergillus niger 4# for hyper citric acid were irradiated to different doses by80 MeV/u ^(12)C^(6+) ion beams.Seven mutant strains showed marked citric acid over-production records and faster productivity than initial Aspergillus niger 4# by shaking flash fermentation.The maximum product yield was 132.8 gL^(-1)(the H4002 strain) being a 8.8%increase to the initial strain.The scale-up experiment was carried out in a 100 L bioreactor.The mutant H4002 can accumulate 187gL^(-1) product yield of citric acid from starch liquefying supernatant.The productivity of citric acid was 2.75gL^(-1) h^(-1).So,the mutant H4002possesses rapid sugar katabolism for producing citric acid.Meanwhile,the pellet morphology kept compact and round during the whole submerged fermentation,which was suited to produce citric acid.The results indicate that mutant H4002 has potential ability to produce citric acid rapidly.

^(12)C^(6+)重离子辐照对藏黄连幼芽生长情况的影响

通过0 Gy、15 Gy、30 Gy、45 Gy、60 Gy、75 Gy、90 Gy和105 Gy的12C6+重离子束进行辐照,探讨其对藏黄连发芽、幼苗生长情况等方面的影响。结果表明,12C6+重离子辐照能明显降低藏黄连种子的发芽势和发芽率,且剂量愈大,抑制作用愈明显,当辐照剂量低于30 Gy时,发芽势约为40%,高于75 Gy时,发芽率则低于25%;同时辐照处理组与对照组叶幅比差异不明显,呈现长形,均为箭状;辐照处理也对藏黄连植株高度产生了影响,未经辐射处理的藏黄连植株茎干的平均高度为10.87 cm,随着辐射剂量的加大,植株的茎干高度逐渐降低,辐照剂量达105 Gy时,植株高度为8.67 cm。

^(12)C^(6+)离子束辐照紫苏干种子当代效应

利用兰州重离子研究装置(HIRFL)提供的12C6+离子束辐照紫苏干种子(辐照剂量为40,80和120Gy,剂量率4Gy/min),探讨了重离子束辐照对紫苏M1代的生物学效应。结果发现,经不同剂量的12C6+离子束辐照后,紫苏种子的发芽率、发芽势、存活率、株高、分枝数、单株产量和千粒重等生物学性状均发生了变化,其中发芽势、单株产量和千粒重随辐照剂量的提高而降低,且有明显的剂量效应关系,但发芽率、大田成活率、株高和分枝数却随辐照剂量的增大,呈现出明显的"抛物线"趋势;紫苏幼苗根尖细胞的微核率和染色体畸变率随辐照剂量增加呈线性增加关系。这表明:12C6+重离子束辐照紫苏种子,具有明显的当代损伤效应,在本试验剂量范围内,低剂量辐照对发芽率和成活率有促进作用。

12C6＋离子束辐照菘蓝干种子当代效应

利用兰州重离子研究装置(HIRFL)提供的12C6+离子束辐照菘蓝干种子(辐照剂量为10,35,60,90和140 Gy,剂量率20 Gy/min),探讨了重离子束辐照对菘蓝M1代的生物学效应。研究发现,不同剂量的12C6+离子束辐照后,菘蓝种子的发芽率、成苗率、株高、根长和根冠比等生物学性状以及对菘蓝中靛玉红和4(3H)喹唑酮含量均发生了变化,其中株高和根长随辐照剂量的增加而降低;菘蓝叶和根中的4(3H)喹唑酮和靛玉红的含量随辐照剂量增加呈马鞍形增加关系。这表明:12C6+重离子束辐照菘蓝种子具有明显的当代损伤效应,并可显著提高菘蓝中靛玉红和4(3H)喹唑酮的含量,其辐照适宜诱变剂量为35 Gy。

12C6＋离子束与电子束辐照对薰衣草当代诱变效应的比较

采用100 MeV的^(12)C^(6+)离子束和1.2 MeV的电子束辐照薰衣草干种子,研究了2个品种的薰衣草干种子对不同辐射源的辐照生物学效应,以期找到薰衣草干种子的最佳诱变参数。结果表明:不论是薰衣草701还是702,经^(12)C^(6+)离子辐照后,其发芽率表现为先增大后减小的趋势;经电子束辐照后,发芽率随着剂量的升高而降低,电子束辐照后的发芽率要低于^(12)C^(6+)离子束。另外,2个品种的薰衣草经^(12)C^+离子辐照后,其胚轴胚根长度以及幼苗鲜重也较电子束辐照后的大。由此可知,重离子的辐照效果优于电子束的,有利于后期筛选出新的薰衣草突变株。

^(12)C^(6+)辐照环境下酵母高产β-葡聚糖菌株筛选及条件优化研究

利用80 MeV/u能量的^(12)C^(6+)重离子束辐照处理面包酵母(Saccharomyces cerevisiae),经过发酵培养筛选,获得了9株高产β-葡聚糖的突变菌株,其中突变菌株YH-11的β-葡聚糖产量高达1.4833mg/mL,比出发菌株YS-00β-葡聚糖产量高73%。不同培养基条件碳源、氮源及金属离子浓度的改变对酵母菌β-葡聚糖产出能力影响的发酵实验表明,最佳培养条件是2%葡萄糖、1%牛肉膏,以及0.1%的KH_2PO_4和Mg_2SO_4,在此实验条件下,突变菌株YH-11的β-葡聚糖产量高达1.4833 mg/mL,较出发菌株YS-00产量提高了1.73倍。实验证明,重离子辐照技术是一种高效的微生物诱变育种手段,在未来的微生物发酵工业应用中具有广阔发展前景。

^(12)C^(6+)离子辐照对苜蓿M1代低温胁迫存活率、过氧化氢酶及过氧化物酶活性的影响

研究了不同剂量12C6+离子辐照对中兰1号、BC-04-477、塔城3种苜蓿M1代个体在低温胁迫下存活率、过氧化氢酶(CAT)及过氧化物酶(POD)活性的影响。在辐照剂量为400 Gy时,中兰1号低温胁迫组存活率、CAT活性比未辐照的对照分别提高了33.3%,56.3%,POD活性与未辐照的对照无差异;在辐照剂量为400 Gy时,BC-04-477低温胁迫组存活率、CAT及POD活性比未辐照的对照组分别提高了33.3%,69.2%,5.1%;塔城在辐照剂量为800 Gy时,低温胁迫组的存活率、CAT及POD活性比未辐照的对照组分别提高了25%,26%,22.8%。以上结果表明,12C6+离子辐照可以提高中兰1号、BC-04-477、塔城的低温环境的存活能力,提高苜蓿抗寒性能。

^(12)C^(6+)离子束辐照番茄种子当代效应

利用辐射能量为80 MeV/u的12C6+重离子束辐照番茄种子,辐照剂量分别为30,60,90,120和160 Gy研究其对番茄M1代的生物学效应。结果表明,随着辐照剂量的增大,番茄的发芽率和成苗率降低,且成苗率明显低于发芽率,发现辐照损伤主要抑制了根的生长;MDA和脯氨酸含量变化的总体趋势为随着辐照剂量的增大先升后降再升高,说明高剂量C离子辐照对生物膜造成更严重的损伤;APX活性随着辐照剂量的增大呈先升后降再升高的趋势,表明APX在清除活性氧中起主要作用;POD和SOD活性的总体趋势是随着辐照剂量的增大而降低,且明显低于对照组。综合分析表明,12C6+重离子束辐照番茄种子,对M1代具有明显的损伤效应,高剂量辐照对番茄种子造成的损伤更大,使酶的活性降低,抑制植株生长。

^(12)C^(6+)高能重离子辐照大葱损伤及其分子生物学效应

利用30,90,180Gy3种剂量的12C6+重离子束辐照大葱种子,研究其在细胞水平和农艺性状的诱变效应并进行RAPD分析。通过与M1代的研究结果比较后表明:经过不同剂量12C6+重离子照射后能有效地诱导大葱细胞形成微核和染色体畸变,这种诱变效应,在M2代仍然有所表现。M1代大葱结果期的株高、白长、花序直径和种子产量随辐照剂量增加产生明显差别,其中30Gy辐照组增幅最大。大葱总水溶性蛋白质和维生素C的含量在30Gy组中积累最多,在90Gy组有明显下降。与M1代一致,M2代中大葱染色体微核率及RAPD分析所得的DNA多态性比率仍然与辐照剂量呈正相关,但比率整体下降;说明高能量重离子辐照造成的DNA变异在M2代被修复和淘汰。

当归红芪超滤物联合重离子^(12)C^(6+)对肝癌H22细胞辐射增敏的实验研究

目的观察当归红芪超滤物(Radix Angelicae Sinensis and Radix Hedysari,RAS-RH)增强人肝癌H22细胞对重离子^(12 )C^(6+)辐射敏感性的作用,并探讨其可能的作用机制。方法H22细胞分为空白对照组、药物组(给予RAS-RH)、辐射组(一次性给予^(12 )C^(6+)辐射)及联合组(给予RAS-RH+辐射),用CCK-8法检测RAS-RH对人肝癌H22细胞增殖抑制的影响,筛选合适的RAS-RH工作浓度;克隆集落形成实验检测RAS-RH对人肝癌H22的辐射增敏作用,筛选合适的辐射剂量;通过流式细胞仪检测RAS-RH对人肝癌H22细胞凋亡的影响,利用Western blot法检测Survivin、Caspase-9的蛋白表达水平的改变。结果RAS-RH对H22细胞的增殖抑制作用在一定的时间(0~72h)和浓度范围(0~200mg/L)内呈现时间和剂量依赖性,其细胞抑制率为20%(IC_(20))时RAS-RH的质量浓度为(117.60±2.15)mg/L,以此选定100mg/L为工作浓度;利用Prism5.0软件拟合的H22细胞生存曲线均向右下呈弧度的曲线,两条曲线明显分开呈一定的距离,联合组与辐射组相比,曲线低剂量区"肩区"缩小变窄,且各剂量点(1~10Gy)的存活率降低,2Gy时,其辐射增敏比(SER)为1.39±0.07,以此选定2Gy为辐射总剂量。联合组(100 mg/L RAS-RH+2 Gy)凋亡率高于其余3组(P<0.01);Western blot结果显示联合组的Survivin蛋白表达低于其余3组(P<0.01),而联合组的Caspase-9蛋白表达高于其余3组(P<0.01)。结论RAS-RH联合重离子^(12 )C^(6+)束对人肝癌H22细胞有辐射增敏作用,其辐射增敏机制可能通过下调凋亡抑制因子Survivin蛋白表达,上调促凋亡因子Caspase-9蛋白表达以促进细胞凋亡有关。

56Fe17＋、12C6＋重离子束与60Coγ射线对人淋巴细胞染色体畸变、细胞周期和凋亡的影响

目的比较56Fe17＋、12C6＋重离子束与60Coγ射线对人淋巴细胞染色体畸变、周期、凋亡的影响。方法56Fe17＋、12C6＋重离子束和60Coγ射线分别照射人淋巴细胞系Peng—EBV，吸收剂量均为0、0．5和2．0Gy，56Fe17＋重离子束剂量率为0．26～0．55Gy／min，12C6＋重离子束剂量率为0．30～0．50Gy／min，γ射线照射剂量率为0．75Gy／min。研究不同射线对染色体细胞畸变率、“双＋环”畸变率的影响。利用流式细胞仪检测细胞周期和细胞凋亡。结果12C6＋、56Fe17＋重离子与60Coγ射线照射后细胞畸变率与0Gy相比，差异有统计学意义（χ2=12．08～322．97，P〈0．05）。“双＋环”畸变率与0Gy相比，差异有统计学意义（χ2=4．06～205．37，P〈0．05）。其中，12C6＋重离子束诱导的细胞畸变率和“双＋环”畸变率最高，其次是56Fe17＋重离子束，而且二者均高于60Coγ射线。56Fe17＋、12C6＋离子束与60Coγ射线均能诱导人淋巴细胞发生明显的G，期阻滞，差异有统计学意义（t=-80．9～0．17，P〈0．05），12C6＋重离子、γ射线及56Fe17＋重离子诱导的G2期阻滞程度依次降低。56Fe17＋、12C6＋离子束与“60Coγ射线均能促进细胞凋亡，差异有统计学意义（t=-22．65～0．87，P〈0．05），12C6＋重离子、叮射线及。56Fe17＋重离子诱导的早期凋亡率依次降低。结论56Fe17＋、12C6＋离子束与60Coγ射线均能诱导人淋巴细胞发生明显的染色体畸变、G2期阻滞及细胞凋亡。12C6＋离子束诱导的染色体畸变、周期阻滞和凋亡程度最高。56Fe17＋、12C6＋离子束与叮射线的生物学效应与LET相关。

碳离子束辐照诱变选育丁醇耐受菌株

利用^(12)C^(6+)离子束辐照诱变出发菌株丙酮丁醇梭菌CICC 8012,筛选获得了一株具有高产且高抗丁醇胁迫的丙酮丁醇梭菌突变株G01。通过比较两者的生理特性发现,突变株G01比出发菌株具有更好的丁醇耐受性,可在质量浓度19 g/L的丁醇培养基中良好生长,且突变株G01的丁醇产量相较出发菌株CICC 8012提高了33%。结果表明,^(12)C^(6+)离子束辐照诱变可有效地提高丙酮丁醇梭菌产丁醇和抵抗丁醇胁迫的能力。

酵母β-葡聚糖对C离子辐射损伤小鼠免疫系统的防护作用

用12C6+离子束对小鼠进行一次性全身辐照,检测不同剂量的酵母β-葡聚糖对12C6+辐射损伤小鼠免疫系统的防护作用。辐照后观察小鼠的体重、毛色及行为变化,照后第2天和第7天检测小鼠外周血中白细胞含量,照后第8天检测小鼠胸腺和脾脏内SOD,GSH-PX活性和MDA含量。实验结果表明,给予酵母β-葡聚糖能减缓辐照引起的小鼠体重急剧下降,增加小鼠外周血中白细胞含量,不同程度地恢复胸腺和脾脏SOD和GSH-PX活性,降低胸腺和脾脏MDA含量。表明酵母β-葡聚糖对12C6+引起的小鼠辐射损伤具有防护作用。