全 文 ：核 农 学 报
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辐照对吸胀大麦种胚 非预定
合成与复制合成的影响
赵玉芳 凌备备 林晓霞
浙江农业大学核农所应用生物物理研究室 杭州
本文研 究 了丫 辐 照 对 高活 力 离体大 麦 万。 。 种胚吸胀过程 中
合成活性的影响 。 结果表明 , 复制合成有一 明显的起动阶段 , 约始于吸胀
, 辐照使 其推迟近 。 当荆量 由 小 变大时 , 了 辐照对 昨预定合成率的
影响 , 由促进转化成抑制 对 复制合成率的影响 , 则在不 同程度上 皆属抑制 。
关键词 大 麦胚 合成起动 柞预定合成 复制合成 下辐照
目 舀
辐射诱变育种 已在世界范围取得了很大成功 , 但大多仍属宏观的经验性试验研究范畴 。 为
深入了解辐射诱变育种机理 , 进一步提高辐射育种效率 , 更好地开展高等植物 的辐射损
伤
、
修复 , 以及突变机理的研究是十分必要的 , 而辐射对种子吸胀过程中 非预定合成
、 复
制合成以及合成动力学 的影响 , 则是这方面的基本问题之一 。 等 曾报道 , 了辐照
后 , 大麦种胚吸胀最初 内存在 非预定合成 。 等 , 〕、 等 , 在辐照后的黑麦
或大麦胚中也都观察到 非预定合成 。 还指出 , 辐照可以刺激黑麦种胚 非
预定合成 , 剂量越大 , 刺激效果越强 。 周晓强等 ’在花生中也观察到类似的现象 。但是这种刺激
是否存在限度 , 与剂量有什么关系 了辐照对种胚吸胀中 的复制合成又有怎样的影响 本
文以大麦为材料对此作了研究
材 料 与 方 法
供试大麦 万。 品种为浙农大 号 浙农大农学 系提供 , 种子含水量
, 种子发芽率 , 显色法测定胚活力
。 该种子去壳后在常温下经不同剂量的
辐照后 , 手工剥胚 , 选出完好无损的饱满种胚 每组 粒胚 , 置于含 即 氯霉素消毒
水 川 中 , 于 士 ℃恒温培养箱 内黑暗条件下保温吸胀不同时间后取出吸干 , 再用 比活度
为 、浓度为 拌 的 ’ 一 胸昔 上海原子核研究所提供 标记液 拌 , 在 士
℃下黑暗保温标记 , 取出后立即用清水淋洗多次 , 直到洗下液的放射性计数与本底接近为
此文于 年 月 日收到 。
浙江省自然科学基金资助项 目
核 农 学 报 卷
止 洗净的麦胚再分成 组 , 分别在预冷研钵中用含 非标记胸昔的冷的 水溶
液 匀浆 。 冰水浴中静置 而 以上后 , 转移至直径 、孔径 拌 的微孔滤膜 国家海
洋局二所提供 上 , 用蠕动泵抽滤 , 并用含 非标记胸昔的冷的 水溶液 抽洗 ,
共 次 。 把积 聚 有 不溶物的滤膜取下 , 红外灯洪干后再置 于 闪烁液 ,
, 用二甲苯定容至 中 , 用 一 一 液闪仪作放射性测
定 , 测量满足 镇 的要求
空白值测定 按上述同样的操作步骤 , 使未经辐照的麦胚吸胀 , 煮沸 巧 , 再经同样
的 ’ 一胸昔标记 , 最后测得每 粒胚的 值 , 即为空白值 , 在数据处理时扣除 。
结 果 与 讨 论
一 离体大麦胚吸胀过程中 ’ 一胸昔掺人 的变化以及 辐照的影响
离体大麦胚吸胀过程中 ’ 一胸昔掺入量随吸胀时间的变化见图 从曲线可以看到 , 吸
胀初期掺入量较小 , 吸胀 左右有一较小掺入峰 , 吸胀 起掺入鼻明显增长
, 吸胀 时
平均值比吸胀 时的相应值约高 倍 。 说明离体大麦胚吸胀过程中存在一个明显的
合成激活起动阶段 , 约始于吸胀 。 可以认为 , 吸胀 后的掺入量基本上代表 的
复制合成 , 而 前的则主要代表非预定合成 。 张兴海等 报道 , 萌发率近 的水稻干种胚
在吸胀 左右出现 明显的 合成活性 。 在大麦分生组织细胞中观察到吸胀
开始出现染色体复制 , 种子吸胀 开始起动 复制 。 这些报道与我们的结果基
本一致 。
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吸服时间 加 切国比
图 离体大麦胚 ’ 一胸昔平均掺入量随吸胀时间的变化
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未经辐照 。 吸胀前在室温下作 。一 辐照处理 , 剂量为 , 剂盆率为 。
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在剂量为 、 剂量率为 的‘ ℃ 下射线辐照后 , 每 粒胚 ’ 一胸昔平均掺入量
随吸胀时间的变化见 图 。 比较图 及 , 可以看到 , 辐照使大麦胚 的复制合成
起动时间约推迟 。 这是因为 下辐照对种胚 合成系统的活性有一定的损伤作用 , 在经过
辐照对吸胀大麦种胚 非预定合成与复制合成的影响
一段时间恢复后 , 复制合成才得以进行 。 此外 , 了辐射对麦胚 复制合成起动后的复
制合成率也有影响 , 特别是在吸胀 后有较明显的抑制作用 。 至于 丫辐照对复制合成起动前
的 合成 非预定合成 的影响 , 情况有所不同 。
二 辐照对离体大麦胚吸胀 时 一胸昔掺人最的影响
大麦胚吸胀 时的 ’ 一胸昔掺入量随 了辐照剂量的变化见图 及 曲线表明 , ’ 一胸
昔掺入量在 一 间有一高峰 在 一 间 , 掺入量比零剂量的相应值还大 。
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图 不同剂量 射线辐照后吸胀 的离体大麦胚的 ’ 一胸昔掺入量
剂量率为 , 辐照后 。℃保存 再吸胀
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℃
一胸昔掺人 对应的相对计数率 以零剂 的计数率为 作标准
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等图在黑麦中观察到 辐照对 非预定合成有促进作用 。 周晓强等 ’在花生
中也观察到类似的现象 我们的图 及 曲线表明 , 剂量超过 的 辐照 , 对大麦胚
非预定合成也存在促进作用 。 在 及 左右 , 非预定合成率比对照组分别约
大 及 。 但剂量大于 后 , 丫辐照的影响转化为抑制 , 说明了辐照对大麦种胚
非预定合成率的影响不是一种简单的正相关关系 。剂量超过一定数值后 , 这种影响有可能从促
进转化为抑制 。丘泉发等闭在花生种胚中观察到了与我们类似的情况 。
可以认为 , 在对损伤状态或类别不作进一步区分的最简单的情况下 , 某吸胀时刻大麦种胚
每胚 非预定合成率 , 应 由该时刻每胚 的损伤分子数 以及单位时间内 损伤
分子的修复几率 决定
,
式中 , 几率 与 外切酶 、 聚合酶 、 连接酶等修复酶活性有关 。 因 和 都与
麦胚所受丫辐照剂量 有关 在我们的实验中 , 剂量率为常数 , 故 应为 的函数 。对图 曲线
的一个合理解释是 当 成 时 , 主要是因为 辐照引起的损伤不多 , 较小 , 故 较小 当
大得不多 时 , 损伤分子随 增大而增多 , 即 相对增大 , 但 没有 明显变化 ,
故有 随 增大而增大的趋势 。 当 进一步增大到超过 后 , 很可能修复酶系统的损伤已
逐渐上升为主导因素 , 明显变小 , 故出现 随 增大而下降的趋势 。到 。。 , 这种下降趋
“ 核 农 学 报 卷
势占很大的优势 , 所以 明显下降 。 采用凌备备等川以及赵玉芳等 的生物系统辐煦效应含时
随机动力学模型 , 可以将 辐照对种胚 非预定合成的影响作出合理的定量分析 , 我们将
另文研究 。
三 辐照对离体大麦胚吸胀 , ’ 一胸昔掺人 的影响
所得实验结果见图 及 。大麦胚吸胀 时 , 正是其 处于复制合成的阶段 。 曲
线表明 , 在 一 间有一较平的肩状突起 但总的说 , 复制合成率有随 剂量增大
而下降的总趋势 。与非预定合成的情况不同 , 辐照对 复制合成率不起促进作用而只起
抑制作用 。
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图 不同剂最 辐照后吸胀 的离体大麦胚的 一胸普掺入量
辐照条件同图
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一脚昔掺入 对应的相对计数率
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实际上 , 按 半保留复制模型 , 种胚某吸胀时刻每胚 复制合成率 , 应 由该时刻
每胚正常 分子数 以及一个正常分子每秒发生复制合成的几率 决定
式 中 。 及 是辐照剂量 的函数 剂量率一定时 , 因最 是由复制 个分子变为 个所致 。
正常 分子可因损伤而变少 , 也可因修复而增多 。 图 及 中的肩状突起 , 正是这一动
态过程的反映 。 显然 , 辐照后某吸胀时刻每胚正常分子数 , 一般不大于未经辐照处理的对应
数 。 若 不因辐照而增大 , 则辐照后吸胀种胚每胚 复制合成率 恒 比零剂量对照的合成
率小 。这一点与非预定合成率 的情况不同 , 图 及 正反映了这个特点 。
实验结果表明 , 剂量在 范围内的 辐照处理 , 对大麦种胚 吸胀早期 的
非预定合成活性或稍后 的复制合成活性 , 都有最佳的刺激效果 。 这可为大麦辐射
诱变育种工作中 , 选用合适的辐照剂量范围提供有力的参考依据 。
核 农 学 报 , 一
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参 考 文 献
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周晓强等 花生种子萌发早期胚轴细胞 合成的特点 植物生理学报 , ” ,
张兴海 , 唐锡华 稻胚吸胀过程中生物大分于合成活性的顺序徽活 植物生理学报 , , “
丘泉发等 下辐射引起花生和水稻种胚非按时 合成效应的研究 遗传学报 , ,
凌备备 , 赵玉芳 , 凌幼奋 生物系统辐射损伤与修复的含时随机动力学理论一 一般理论 生物数学学报
, ,
赵 玉芳 , 凌幼扮 , 凌备备 生物系统辐射损伤与修复的含时随机动力学理论一 系统的剂 晌应与辐照后修复 生
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