全 文 ：© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
核 农 学 报 一 ,
“
扫描电镜一 射线能谱分析法测定
重离子束注入小麦种子的探度
标淤曳 韩 榕
兰州大学生物愚 兰州
卫增泉 刘 玉者
中国科学院兰州近代物理研究所
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用 ‘ 离子束对 刁
、
麦种子进行注人处理 、以抖描 电镜 二 射线能借分析
法测定 ’ 禹子助注入谋度 。
’
浏定踏果表 明 什 禹子演 己进火种皮 , 但未达到胚
部 , 最大注入深度为 拼 。
关键词 小 麦 , 十 离子注入 扫描 电镜一 射线能谱分析
前
‘
言
离子注入是 年代兴起的一种材料表面处理技术〔 一 ” , 对改变材料物质结构 , 进而改变
材料表面性能方面起着特殊作用 、 工鱿 ,年中国科学院合肥等离子体物理研究所与安徽农科院
合作 , 率先把离子注入技术用于水稻诱变育种工作 , 经过数年研究
·
, 证明了利用低能重离子注
入法进行作物诱变育种具有生理损伤轻 、突变频率高及突变谱广等多种优点 〔。 。 目前 , 离子注
入诱变研究已扩展到棉花 、 小麦 、 玉米 、烟草
、 果树及蔬菜等作物 。 考虑到未脱去外壳或种皮的
种子经离子注入后其存活率仍然较高 , 加之胚根细胞中很少出现 射线 、 射线等电离辐射处
理后析锈发的
·
失量染色体畸变
,御州重离宇的穿透能力和注火睐度弓随了关注
。 为深入探讨这
一问愈 , 军研究用扫擂电镜 纷能谱分析法 , 测呢 了 肤脚矛凡妙离子注入小麦种子后
, 种皮
与种胚平同部位下 况索的相对含量 ,进浦推
产
断幸砂十 离矛的最天穿透探度 , 为深入探讨离子注
火诱变的原理提供参考依据
。 ·
材 料 与 方 法
材料
‘
春小麦品系 ”风干种子
。
离子注人处理 在中国科学院兰州近代物理研究所 离子注入机上进行 。 离子种
类为 ‘ , 能量为 , 粒子流密度为 , ‘ ’ , 束流强度在 一 拜 之间 , 束流截
面积 中一 , 均匀度优于 。
扫描电镜样品制备 取注入 ’ 离子和未注入 ’ 离子的种子数粒 , 先从种子胚部上方
此文于 年 月 日收到 。
国家 自然科学基金资助项 目
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期 扫描 电镜
一 射线能谱分析法测定重离子束注入小麦种子的深度
剥下种皮 , 使胚部露出 , 然后把种皮及露出胚部的种子经真空干燥后进行粘台 、镀碳 、镀金等处
理后制成扫描电镜样品 , 供能谱分析用 。
射线能谱分析 射线能谱分析在 一 分析 电镜上 的能谱分析仪上
进行 。 分析时所使用的电镜参数为 加速 电压 , 束流强度 , 放大倍数 , 谱线收
集时间 。 测量时分别对样品进行面分析 次 、线分析 次 、 点分析 次 , 最后求其平均值 。
元素的峰 背比 与相对百分含量 由计算机 自动打出 , 图谱由彩色摄影记录 。
结 果
电镜中的电子束照射生物样品时 , 会使样品中原子的内层电子被击出 , 从而在原子内层产
生 个空穴 , 这时原子处于激发态 。 激发态原子会发射特征性 射线 , 根据不同元素产生特征
射线的不同能量 , 用探测仪进行收集分析 , 就可对样品中各种元素进行定性和定量 。
实验共测定了 种不同的样品 , 所得数据列于表 , 谱图见图版 和 。 分析样品中 元
素的峰 背比及相对百分含量并参照谱图可以看出 对照种子的种皮与胚部虽有 的存在 ,
但峰 背比 和 和相对百分含量 和 都较低 图版 一 、 , 注入
‘ 离子后的种皮内 , 含量增高 , 其峰 背 比 与相对含量 均超过对照 图
版 卜 , 且超过对 照 倍 以上 。 由此推断 , 种皮中已经 注进 了相 当数量的 , 离子 。 注入
‘ 离子后 , 从胚 部上方剥去种皮后露 出的胚部 , 其 的含量较低 , 其峰 背 比 。 和
表 射线能谱分析法测定注人 , 十 离子后小麦种子不同部位 的含量
样 品 峰 背 比 相对百分含量
种皮
胚
。 。
种皮 。
胚
擦洗后的种皮
裸胚注入
,
裸胚去上层 。 。
, 射线能谱分析
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核 农 学 报
相对含量 。 与对照相似 图版 一 。 由此认为 , ‘十 离子虽进入种皮 , 但未达到胚部 。
将注入 离子后的种子用湿棉球彻底擦洗 , 后再剥下胚部种皮测定表明 , 其峰 背 比
。 和相对含量 比擦洗前低 图版 卜 , 但比剥去种皮后的胚部高
。 由此推
论 , 一部分 , 十 离子注入种皮 , 也有部分 十 离子因种皮的阻挡作用而沉积在种皮外表面 。
先 剥 去胚部种皮后再进行离子注入的结果表 明 , 胚部的峰 背 比 和相对含量
都较高 图版 一 。 但是当把该样品的上表面切去 。 后再制样测定 , 发现
其峰 背 比 。 和相对含量 又明显 降 , 类似于注入和未注入 , 十 离子的正常
胚部 图版 卜 。 由此可知 , ‘ 离子难以注进胚部深层的原因并非只是种皮的阻挡作用 , 主
要是低能 十 离子的穿透能力有限之故 。
显微切片的初步结果表明 , 实验小麦种皮的最大厚度为 拼 。 因此 ‘ 离子注
入小麦种子时的穿透深度未超过 拜 。
图版
“ 种皮 ” 对照 胚 对照 “ 种皮 ” 十 注入 胚 , 十 注人
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期 扫描电镜
一 射线能谱分析法侧定重离子束注入小麦种子的深度
擦洗后 的“种皮 ”
图版 一
裸胚注入 裸胚云上层 。
讨 论
我国作物离子注入诱变研究已有
、 年的时间 , 在理论研究和 实际应用方面所取得的成
果虽然令人鼓舞 , 但是有关离子注入过程中所发生的物理过程却了解甚少 。 年余增亮等
人在用 “书离子注入玉米种子后测量了 自由基的电子 自旋共振信号 〔 , , 发现在 。即
剥离层处信号基本消失 , 因此认为 , 离子注入后的辐射损伤范围只在 一 。拼 厚度
。
最
近 , 卫增泉等利用卢瑟夫背散射实验方法研究 离子注入小麦种子的深度证明 ,
离子的平均射程为 , 而最大射程限于 〔幻 。 本研究用扫描电镜一 射线能谱法
测得 ‘ 离子注入小麦种子时的最大穿透深度未超过 拜 。 上述 个结果虽有差
异 , 但都表明低能重离子注入作物种子的穿透深度是相当有限的 。通常认为高等植物细胞大小
介于 一 如 之间 。 因此推想 , 低能重离子注入作物种子时要穿过 由多层细胞构成的外壳
或种皮并达到胚部中央 , 将是十分困难的 。 年王振遐提出一种低能重离子注入诱变原初
作用物理模型 〔‘ , , 他认为 级的重离子轰击各种植物种子时所引起的诱变作用不是由于
入射离子本身 , 而是 由它引起的次级过程 。 在这个过程中所放出的诸如 射线 、 电子和热量等
次级因素 , 可以分别或协同对靶物质产生影响并诱发变异 。本文的实验结果与该模型中论述的
基本观点 , 即起诱变作用的不是入射离子本身的观点相一致 , 但是对离子注入过程中可能产生
的软 射线 、 亚激发电子以及热刺激等所引起的次级效应 , 仍然很少了解 。 还要进一步深入研
究 , 才能真正搞清注入过程中的物理过程 , 并深入研究化学过程 , 进而分析其生物学效应 , 揭示
诱变机理 。
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参 考 文 献
王展遐 低能离子注入诱变原初作用物理模型 安徽农学院学报 , , “
卫增泉 , 刘玉岩 , 王桂玲 , 马受武 , 杨汉 民 , 高清祥 , 韩榕 , 王亚馥 低能重离子注人小麦种胚内的作用范围 辐射研究与辐
射工艺学报 , ,
邓建国 , 余增亮 氮离子束辐照种子的自由基产额 安徽农学院学报 , , 一
余增亮 , 邱励俭 , 霍裕平 离子注入生物效应及育种研究进展 安徽农学院学报 , , 一
江兴流 , 王天民 , 李秉清 , 聂广敏 , 范可娟 , 高金城 , 高温合金的形成 —脉冲铝离子束注入纯镍样品 兰州大学学
报 自然科学版 ,
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