全 文 ：文章编号 :100028551 (2005) 052386204
60 Coγ辐射对金鱼胚胎发育的影响
戴桂馥1 　吴　健1 　张凤秋2 　徐文举3 　霍建磊3 　霍裕平2 　
(11 郑州大学生物工程系 ,河南 郑州　450052 ; 21 郑州大学离子束生物工程省重点实验室 ,河南 郑州　450052 ;
31 郑州大学物理工程学院 ,河南 郑州　450052)
摘 　要 :本文以金鱼幼胚为材料研究了不同剂量和不同剂量率的60 Coγ辐射对其胚胎发育的影
响。结果表明 ,015～110Gy 的辐射能加快胚胎发育的进程 ,但最终孵化率却很低 ,即超敏
(HRS)现象 ,而 210～410Gy 为引起增强的辐射抗性 ( IRR) 阶段。在相同剂量和剂量率下 ,处于
4～8 细胞期的胚胎存活率比多细胞期和囊胚早期高 ,而畸形率低。当以 510Gy 的剂量辐射
时 ,剂量率小于 110GyΠmin 的慢辐射对胚胎的危害大于较高剂量率 (110～210GyΠmin) 的快辐
射。
关键词 :60 Coγ辐照 ;金鱼 ;胚胎
EFFECTS OF 60 Coγ2RADIATION ON THE EMBRYO DEVELOPMENT OF GOLDFISH
DAI Gui2fu1 　WU Jian1 　ZHANG Feng2qiu2 　XU Wen2ju3 　HUO Jian2lei3 　HUO Yu2ping2
(11 Department of Biotechnology , Zhengzhou University , Zhengzhou , Henan , 450052 ;
21 Key Lab. of Ion Beam Biotechnology , Zhengzhou University , Zhengzhou , Henan , 450052 ;
31 College of Physics , Zhengzhou University , Zhengzhou , Henan , 450052)
Abstract :The effects of 60 Coγ2radiation on the development of goldfish embryos were investigated by different doses
and different dose rate. The results showed that 015～110Gy 60 Coγ2radiation could speed up the development of
embryos , but did not cause higher hatching rate. 015～110Gy 60 Coγ2radiation caused hyperradiosensitivity on
goldfish embryos , whereas 210～410Gy caused increased radioresistance. Embryos at 4～8 cell stage showed higher
survival rate and lower abnormal embryo rate than embryos at multicellular stage or early gastrula stage when radiated
at the same dose and dose rate. The results also showed that the radiation at low dose rate (lower than 110GyΠmin)
could cause more serious damage than the relative higher dose rate (110GyΠmin) . Early embryos radiated at 110GyΠ
min dose rate and lower than 215Gy were suggested for the breeding.
Key words :60 Coγ2radiation ;goldfish ;embryo
收稿日期 :2004211208
基金项目 :河南省重大科技攻关项目 (9810500240)
作者简介 :戴桂馥 (1963 - ) ,女 ,辽宁法库人 ,副教授 ,从事生物技术方面的研究。Email :daiguifu @zzu. edu. cn
60 Coγ辐射作为重要的诱变源创造了许多植物和微生物新品种[1～3 ] 。在鱼类育种方面也取得了一
些成果[4～6 ] 。但60 Coγ射线用于动物遗传育种成功的报道远不如在植物和微生物中普遍 ,其中还存在许
多问题。辐射对生物体特别是动物胚胎遗传发育的影响是非常复杂的。辐射不仅仅引起胚胎细胞的损
伤和致突变效应 , 低剂量电离辐射还引起辐射超敏现象Π增强的辐射抗性 ( HRSΠIRR) ,兴奋效应和适应
性反应。这反映了生物体在长期进化中形成的修复和调节机制[7～9 ] ,并引起了许多研究者的兴趣[10～14 ] 。
本文研究了不同剂量和剂量率对金鱼胚胎发育的影响 ,以期探索金鱼诱变育种的最佳剂量和剂量率范
围 ,用于指导育种实践。同时对在辐照处理金鱼卵孵化过程中发现的异常现象进行了探讨 ,以助于我们
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Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
更深层次的探究辐射对鱼类遗传发育的影响。
1 　材料与方法
111 　材料
近 2 年龄、性成熟的、体型良好的金鱼 ( Carassius auratus) ,选自郑州郊区某金鱼孵化场。
112 　受精
在经高锰酸钾消毒的磁盘底铺上尼龙网 ,通过湿法受精将受精卵均匀散布于网上[13 ] 。
113 　辐照处理
辐照处理在河南省同位素研究所进行。辐照包括以下 4 个系列 :A 系列将受精后约 115h 发育到 4
～8 细胞期胚胎采用固定剂量率 (110GyΠmin)照射 , 剂量分别为 0 (CK) 、110、215、510、715 和 1010Gy ;B 系
列将受精后约 3 h 发育到多细胞期的胚胎采用固定剂量率 (110GyΠmin) 照射 , 剂量分别为 0 (CK) 、110、
510、615 和 715Gy ; C 系列将受精后约 4h 发育到囊胚早期的胚胎采用固定剂量率 (110GyΠmin) 照射 , 剂
量分别为 0 (CK) 、015、110、210、310、410 和 510Gy ;D 系列将 4～8 细胞期胚胎采用固定剂量 (510Gy)照射 ,
剂量率分别为 0 (CK) 、0124、015、110 和 210 ( GyΠmin) 。每组实验系列所用的胚胎均来自于同一对金鱼 ,
每个处理胚胎 300～400 枚 ,实验设两个重复。
114 　孵化
辐照后胚胎于 20 ±2 ℃、正常光照下孵化。
115 　实验结果统计
图 1 　不同剂量60 Coγ辐照金鱼 4～8 细胞
期胚胎对其发育的影响
Fig. 1 　Effects of different doses of 60 Coγ2radiation
on development of goldfish
embryes at 4～8 cell stage
A :出眼率 ;B :孵化率 ;C :畸形率 ;D :存活率
A :darkly pigmented eye rate ;B :hatching rate ;C :abonrmal embryo
rate ;D :survival rate. The same as following figures
于受精后约 5h 统计每组处理的胚胎数 ;分别于受精后 80h、100h 和 110h 统计孵化出的胚胎数量 ;于
110h 统计畸形鱼的数量 ;于 60h 统计能发育到眼黑色素期的胚胎数量 ,并于受精后 140h ,鱼苗能顺利平
游进食后统计健康鱼的数量。各项考察指标计算如下 :
孵化率 = (孵化出的胚胎数Π胚胎数) ×100 %
80h 相对孵化率 = (80h 孵化率Π110h 孵化率) ×100 %
100h 相对孵化率 = (100h 孵化率Π110h 孵化率) ×100 %
出眼率 = (能发育到眼黑色素期胚胎数Π胚胎数) ×100 %
畸形率 = (畸形鱼总数Π110h 孵化出的胚胎) ×100 %
存活率 = (顺利平游进食的育苗数量Π110h 孵化出的胚胎) ×100 %
2 　结果与分析
211 　不同辐射剂量对金鱼胚胎发育的影响
图 1 给出了以 110GyΠmin 的剂量率辐射金鱼 4～
8 细胞期胚胎的剂量效应关系。结果表明 ,当剂量为
110Gy 时 ,出眼率和孵化率都明显下降 ,而当剂量从
110Gy 增加到 510Gy 时 ,孵化率和出眼率并没有出现
进一步的下降 ,而是出现了平台。随后当剂量继续
增大到 1010Gy 时 ,孵化率和出眼率均急剧下降到不
足 20 %。而畸形率随着辐射剂量增加呈单方向增加
的趋势 ,而且当剂量达到 510Gy 以上时 ,畸形率提高
的幅度增大。剂量达到715Gy时显然未使孵化率急
剧下降 ,但是畸形率急剧上升。从存活率与出眼率
和孵化率的比较结果可以看出 ,尽管随着剂量由小
变大孵化率和出眼率出现了从急降、平缓到急降的
变化趋势 ,但是存活率却呈典型的指数下降的变化
趋势。
783　5 期 60Coγ辐射对金鱼胚胎发育的影响
由于剂量达到 510Gy 之后出现了孵化率和出眼率随剂量增加的异常波动 ,因而又以多细胞期的胚
胎为材料 ,加密设点着重考察了剂量从 510Gy 到 1010Gy 的剂量效应关系 (图 2) 。结果表明 510～715Gy
对于处在多细胞期的胚胎 ,是严重影响其发育和存活的临界剂量。
212 　不同剂量率对金鱼胚胎发育的影响
以 510Gy 的固定剂量辐照金鱼 4～8 细胞期胚胎时 ,出眼率、孵化率、畸形率和存活率随剂量率的变
化关系如图 3 所示。结果表明 ,当剂量率从 0124GyΠmin 增大到 210GyΠmin 时 ,虽然辐射 510Gy 对胚胎的
出眼率无大的影响 ,但却对孵化率和畸形率影响较大 ,特别当剂量率为 0124GyΠmin 时 ,孵化率最低达到
了 9714 %。存活率和孵化率的变化趋势基本一致 ,以小于 110GyΠmin 的剂量率辐射时 ,胚胎存活率很
低 ,分别为 0 (0124GyΠmin)和 013 %(015GyΠmin) 。当剂量率增加到 110GyΠmin 时 ,存活率升高到 812 % ,增
加到 210GyΠmin 时存活率为 717 %。说明同样剂量下的辐射 ,剂量率越低 ,损伤越严重 ,并且损伤随着胚
胎的发育得到明显的表现。从最终存活率结果看 ,在试验剂量范围内 ,适当增大剂量率有助于提高存活
率。
图 2 　不同剂量60 Coγ辐照金鱼多细胞
期胚胎对其发育的影响
Fig. 2 　Effects of different doses of 60 Coγ2radiation
on embryon development of goldfish embryos
at multicellular stage
图 3 　不同剂量率对金鱼胚胎发育的影响
Fig. 3 　Effects of different dose rates of
60 Coγ2radiation on development of goldfish embryos
图 4 　不同剂量对金鱼胚胎发育速率的影响
Fig. 4 　Effects of different irradiation dose on
goldfish embryos development
B :孵化率 ; E和 F 分别为 80 和 100h 的相对孵化率 ;C :畸形率.
B :hatching rate ; E and F are relative hatching rate at
80 and 100h , respectively. C :abnomal embryo rate
213 　不同辐射剂量对胚胎发育速率的影响
015Gy 到 510Gy 辐射对囊胚早期的胚胎发育的
影响结果 (图 4)表明 ,用 015Gy 的剂量辐照处于该时
期的胚胎 , 虽然孵化率由对照的 9719 %下降到
8418 % ,但是其 80 和 100h 的相对孵化率都高于对
照 ,说明 015Gy 剂量的辐射能加快胚胎发育的进程 ,
但是不能提高孵化率。随着剂量的增加 , 80h 和
100h 相对孵化率都低于对照。畸形率的变化则是随
着剂量由小到大单方向升高。
3 　结论与讨论
311 　超敏现象( HRS)和增强的辐射抗性( IRR)
015～110Gy 剂量的γ辐射表现出异常现象 ,能
加快胚胎发育进程 ,但最终孵化率反而比较低 ,低于
210 和 410Gy 的水平。作者将这一效应理解为超敏
现象 (HRS) , 即在该剂量条件下 ,还未启动某些DNA
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损伤修复机制。Michael[14 ]等报道在用人类胶质瘤的辐射实验中发现约 015Gy 以下辐射剂量可引起 HRS
现象。015～110Gy 引起 IRR 现象 ,在本试验中发现鱼胚胎的 HRS 出现剂量约为 1Gy , 210～410Gy 为
IRR 阶段。
312 　不同胚胎发育时期对相同剂量和剂量率的辐射敏感性不同
关于畸形率的统计结果表明 ,4～8 细胞期的胚胎对致畸效应的敏感性不如多细胞期和囊胚早期 ,
胚性突变 (可遗传突变鱼)的概率可能会较大。因此 ,诱变育种采用 4～8 细胞期的胚胎可能会有较好的
效果。
313 　低于 1 GyΠmin 剂量率的慢辐射对胚胎的损伤效应较大
当以 510Gy 的剂量辐射时 ,孵化率和存活率在剂量率小于 110GyΠmin 时 ,随着剂量率的降低而降
低 ,而畸形率随着剂量的降低而增加。这种低剂量率对一定胚胎发育阶段的影响特别值得注意。育种
时应采用不低于 110GyΠmin 的剂量率。低剂量率造成损伤大的原因可能是低剂量率辐射时间长 ,经历
超敏阶段的时间也长 ,因而造成生理损害也大。
314 　金鱼幼胚对γ辐射存在最大耐受临界剂量
当辐射剂量达到 715Gy(4～8 细胞期)或 615 Gy (多细胞期) 后 ,随着剂量的进一步增加 ,出眼率、孵
化率急剧下降 ,而畸形率急剧上升。低于临界剂量的一定剂量范围内 ,出眼率和孵化率维持在一定水
平。这一临界剂量范围即是辐照存活曲线的肩部。
有关鱼类辐射育种的系统研究报道较少 ,诱变所应采用的胚胎发育时期 ,合适剂量和剂量率 ,还需以最
终获得可遗传突变比例来验证。
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