低能离子束生物工程的发展趋势

简述了低能离子束生物技术在6个主要方面的研究成果。随着离子束生物技术不断发展,迫切需要建立一个更加完善的物理学平台,形成一个更加完整的研究体系,借助于其它学科的新技术或新工艺形成一个相互补充的技术集成体系,更应该将离子束生物技术的实用性和普遍性的范围不断地拓宽。明确提出了低能离子束生物工程的技术思路,即立足于低能离子束这一物理学技术平台,瞄准2个发展方向,促进3个有效转变,分清4个研究层次,注重5大生物学特性。

低能离子束生物工程研究现状和展望

低能离子束生物工程在6个方面的研究结果引人瞩目。随着学科的不断发展,迫切需要建立一个更加完善的物理学技术平台,急待形成一个更加完整的研究体系,有必要借助于其他学科的新技术或新工艺形成一个相互补充的技术集成体系,更应该将离子束生物技术的实用性和普遍性的范围不断地拓宽。明确提出了低能离子束生物工程的技术思路,即立足于低能离子束这一物理学技术平台,瞄准学科发展的2个方向,促进研究内容的3个有效转变,分清和综合研究水平的4个层次,注重研究五大生物学特性。

低能离子束生物诱变实验中统计学分析问题评述

以生物统计学原理为基础,通过分析低能离子束生物诱变研究领域的文献,对其中的数据分析问题进行了评述,重点提出了处理群体小、缺乏重复设置、方差分析有待完善以及缺乏诱变后代跟踪研究等问题,并对低能离子束诱变的发展提出了建议。

低能氮离子束注入水稻的生物学效应研究

利用能量为25KeV的氮离子束为诱变源,剂量分别为2.0×1017、2.5×1017和3.0×1017N+/cm2对5份水稻材料进行处理,从其后代群体中筛选得到变异株,并对其生物学效应进行研究。结果表明,变异株的叶绿素含量均比对照植株高,最高达到148.67%;3种同工酶(POD、SOD、CAT)的酶活力变化趋势不一致,与对照均有明显差异;AFLP分析表明,变异株与阴性对照条带相似率很高,与阳性对照相似率低。

超低能离子束注入后番茄的生物学效应

利用超低能氮离子束注入河南四号番茄干种子,观察发芽率及田间农艺性状的表现,采用聚丙稀酰胺凝胶电泳的方法分析M0代、M1代幼苗期过氧化物酶和酯酶同工酶的变化。结果表明,不同剂量间芽率的变化幅度较小,其总趋势是先升高后略微下降,呈现“马鞍型”曲线。但在幼苗期群体内某些单株的子叶呈镰刀型,其刺激效应十分明显,并且在7×1017N+/cm2剂量下M1材料中发现5株突出的变异单株,呈细叶型、长花瓣,株型、果形已发生明显得变异,并且已经稳定遗传到第四代。同工酶分析显示:超低能离子束注入河南四号番茄后不同剂量间POD酶活性有差异,比对照酶活性增强,M1代突变体的POD酶活增强更显著;EST同工酶的活性表现不同,M1-1酶谱的带数比对照少四条,M1-2比对照多出四条,且主酶带比对照颜色深。由此认为,超低能离子注入技术对番茄的遗传改良有一定效果。

离子束生物技术在小麦遗传改良中的应用

简述了离子束诱变育种的机理,概述了离子束在小麦遗传改良中所取得的成果,并对提高离子注入小麦的诱变育种效率的方法进行了分析。

低能氮离子束注入马齿苋的生物学效应

对马齿苋种子进行了低能氮离子束注入处理并对其生物学效应进行了初步研究。研究结果表明,在一定剂量范围内通过离子注入提高了种子的萌发速率、发芽率,其中以剂量为1.5×1017N+/cm2的处理所表现的效应最显著。处理后的马齿苋植株的成活率明显高于对照,成活率曲线随剂量的增加呈先上升后下降再上升的"马鞍型"曲线。低能N+注入后,对幼苗的致死率也有所降低。由此可见,一定剂量范围内的低能N+注入会提高马齿苋种子的发芽率和成活率。

离子束生物技术在水稻遗传改良中的应用

概括了离子束生物技术的发展历程,阐述了其基本原理和特点,对离子束生物技术在水稻遗传改良中的诱变作用和介导作用进行分析,认为离子束生物技术能开创水稻育种和生产的新局面,创造出具有实用价值的水稻新种质。

离子束介导玉米DNA后受体小麦当代群体的生物学效应

以6份玉米品种的全基因组DNA为供体,以4份普通小麦品种为受体,借助于低能离子束介导技术完成异源遗传物质的转移,对其介导试验的当代群体的特异性进行了观察鉴定。结果表明,经过离子束注入处理后试验材料的成苗率明显地降低,这是低能离子所导致的生物学效应之一。在所有的试验材料的生育前期和中期,在每一个处理的群体内主要农艺性状上没有表现出明显的差异,而在生育后期,被处理材料的大部分农艺性状与对照没有显著差异,仅仅在4个性状,即植株的生长势、穗型、主茎分蘖状态和单穗变异上,被处理材料表现出一定的变异特征。尽管离子束注入处理和直接浸泡外源DNA的处理也会导致其当代群体内出现突变株,但其群体内的突变株数量比较少,突变率比较低。经过离子束介导处理所导致的生物学效应最明显,其群体内的突变株数量比较多,突变率比较高。

离子束介导技术在生物体遗传改良上的发展趋势

在利用离子束介导技术对生物体进行遗传改良的研究领域内仍然存在着7大研究难题值得注意。明确提出了离子束介导技术进一步发展的技术思路,即立足于离子束介导技术这一物理学技术平台,注重研究两个关键性问题(即离子束介导异源遗传物质进入受体基因组的机理和受体发生异源基因重组的机制)。在研究中完成3个有效转变(从形态学鉴定为主有效地转变为对其遗传学规律进行研究,从对介导当代群体的变异效应的研究为主有效地转变为研究突变性状在多个世代内所表现的后效性,从对单一性状的研究为主有效地转变为研究突变性状的综合表现),寻找4个方面的实验证据(形态学、生理生化、细胞和分子生物学的证据),研究5大生物学特性(生殖特性、发育特性、光合特性、抗逆性和品质等特性)。

离子束介导外源DNA转化小麦的当代生物效应分析

为拓宽小麦种质资源,创造优异新种质,以6个玉米品种和1个银杏品种的总DNA为转化供体,以4个小麦品种为转化受体,进行了离子束介导遗传转化研究试验。结果表明,离子注入和离子束介导遗传转化后,受体材料田间出苗率有明显降低,离子注入、DNA溶液浸泡和离子束介导遗传转化处理小麦当代都有一定的变异率,具有明显的生物效应;离子注入和离子束介导遗传转化的当代生物效应二者间没有明显差异,但较DNA溶液浸泡均更明显。田间出苗率和当代变异率能较一致地反映离子束介导遗传转化存在基因型上的差异。

离子束介导玉米DNA处理对水稻的生物学效应

以玉米品种为异源DNA供体,以6份水稻品系为受体,借助于低能离子束介导技术完成异源遗传物质的转移试验,对其介导试验的当代群体的特异性进行了观察鉴定。研究结果表明,试验材料的成苗率在同一处理不同基因型之间存在着明显的差异,不同的试验处理对同一基因型材料的成苗率也会产生明显不同的影响。从试验材料在田间的表现来看,各份试验材料的特异性相当明显。在经过DNA浸泡处理和介导处理的试验材料中,供体的遗传物质对于一部分个体的性状表达有一定的影响,这很可能是由于供体DNA已经进入受体遗传体系中所导致的结果。

离子束生物技术在蔬菜遗传改良中的展望

简述了离子束生物技术的研究现状;明确提出了离子束生物技术在蔬菜遗传改良中值得注意的3大问题,即离子束介导技术比离子束诱变技术具有更大的潜在价值、遗传物质的供体与受体在亲缘关系上的远近在很大程度上决定着遗传改良的效果、建立高效的筛选体系将有助于提高离子束生物技术在蔬菜遗传改良中的效率。探讨了离子束生物技术在蔬菜遗传改良中的发展思路。

离子束介导大豆DNA转化小麦后代高蛋白株的RAPD标记分析

利用离子束介导法将大豆DNA导入小麦,经过连续4代田间筛选和蛋白含量测定,获得高蛋白变异株系.采用RAPD分析技术,用34条随机引物对供体大豆、受体小麦和3个高蛋白小麦变异株的基因组DNA进行扩增.有29个引物扩增出清晰稳定的条带,其中18个引物扩增出的条带有不同程度的差异.高蛋白小麦突变株与受体小麦(对照)相比出现了条带的增加、缺失、扩增带深浅等变化,也出现了与受体小麦不同而与供体大豆相同的扩增带.实验结果表明,外源大豆DNA导入受体小麦可以引起后代基因组DNA序列变化,扩大小麦遗传基础.

低能离子注入生物组织原初过程的模拟计算

基于 Monte-carlo算法 ,模拟了低能离子作用于生物靶的核阻止本领、入射的径迹和深度、质量能量沉积和溅射 .结果表明 ,单纯用物理方法只能描述离子束作用于生物样品的物理轮廓 。

离子束介导甘蓝全DNA转化拟南芥菜的分子分析

30 keV的Ar+离子束在1.5×1017 ions/cm2的注入剂量下介导外源甘蓝全DNA导入模式植物拟南芥菜,在94株转化当代植株中,有6株表型产生变异。以其中的一株(T-5)作为研究对象,用80条10碱基随机引物对该株和其子代变异株基因组作随机扩增的多态性DNA分析,引物S176 在T-5和其变异子代T-5-2中扩增出了相同分子量的变异新条带T-5S176-620。T-5S176-620的碱基序列和拟南芥菜基因组序列进行同源比对,结果表明该片段不属于拟南芥菜基因组,Southern杂交实验证明该片段来自供体甘蓝基因组。但是,根据T-5S176-620序列设计的引物不能从甘蓝基因组中扩增出预期长度的DNA片段,结合离子束介导外源全DNA转化的特点和过程,探讨了其中可能的机制。

低能氮离子束与UV-B增强对水稻光合及蒸腾速率的影响

为进一步探索缓解增强UV-B辐射对植物光合系统损伤效应的方法,该文研究了在3种不同剂量低能氮离子束的作用下,增强UV-B辐射对水稻光合作用日变化以及光合色素含量的影响。结果表明,增强UV-B辐射(16.46kJ/m2·d)降低了水稻孕穗前期叶片的净光合率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)以及叶绿素a(Chla)和叶绿素b(Chlb)的含量,而提高了水分利用率(WUE)、类胡萝卜素的含量以及叶绿素a与b(Chla/Chlb)的值。与单独增强UV-B辐射处理相比,剂量为3.0×1017N+/cm2的低能氮离子束和增强UV-B辐射复合处理显著的提高了Pn、Tr、Gs、Ci以及光合色素含量等指标。因此,剂量为3.0×1017N+/cm2的低能氮离子束处理可能缓解了增强UV-B辐射对水稻造成的损伤。研究结果可为深入探索离子束生物技术和多种诱变源对水稻生理特性的综合效应提供参考。

氮离子注入生物絮凝剂产生菌的诱变效应研究

采用30keV氮离子注入对生物絮凝剂产生菌进行诱变选育,研究低能氮离子对微生物的诱变效应。结果表明:FJ-7菌株的存活率曲线为典型的"马鞍型"剂量-效应曲线。经5×1015ions·cm-2N+注入诱变处理,最终获得一株絮凝活性高、遗传稳定性良好的突变株NIM-192。其发酵产絮凝剂曲线表明,突变株NIM-192的菌体生长速度稍慢于原始菌株,但其絮凝活性一直高于原始菌株,絮凝率比原始菌株提高了34.26%。这很可能是离子注入菌体后所产生的生物学效应使得菌体合成更多的絮凝剂,导致絮凝活性的增强。

离子束介导外源DNA导入小麦后代变异系有关分析

离子束技术是一种有效的农作物诱变和介导转基因技术,本研究利用离子束介导转化选育到一批有价值的小麦变异材料。本文对变异材料的农艺性状、品质性状、种子醇溶蛋白图谱进行了深入分析。结果表明,变异材料的株高、主茎穗长、千粒重、叶片性状、蛋白质含量、湿面筋含量与对照相比都发生了明显的变化并达显著水平;变异材料种子醇溶蛋白谱带已发生了确切的变化,且某些材料已稳定,还有的材料醇溶蛋白谱带存在多态性,还在分离之中。研究结果表明离子束介导转基因技术可产生丰富的变异、创造新的种质资源,并为该技术在小麦育种上的应用提供理论依据。

低能离子注入和UV照射白色链霉菌的生物学效应

低能离子注入和UV辐射经真空处理的白色链霉菌均表现出了复杂的生物学效应。探讨了低能离子注入白色链霉菌产生的“马鞍型”注量效应曲线的形成原因。实验结果表明真空因素不是“马鞍型”注量效应曲线形成的原因,推测“马鞍型”注量效应曲线是低剂量辐射产生的HRS/IRR效应。低剂量UV辐照经真空处理的白色链霉菌仅能表现出IRR效应,同时也表现出兴奋效应(存活率>100%)。以抗链霉素突变为指标研究低能离子注入和UV辐射白色链霉菌的诱变效果的结果表明,UV是致白色链霉菌产生抗链霉素突变的有效手段。