全 文 ：核 农 学 报 , ,
心 配 “匆‘ 及月
电子束和 离子束及 ‘
离子束辐照拘祀种子后的非按期 合成
汪 丽虹 王 崇英 杨汉 民 高清样
兰州大学生物系 兰州
江兴流 宋志敏
兰州大学现代物理系 兰州
卫增泉
中国科学院兰州近代物理所 兰州
用 多极板质火花放 电室产生 的 纳秒 强脉冲 电子束与 离子束及
装兰上加速的 ‘ 离子束辐照构祀种子 , 测定种子 萌发早期种胚细 胞 中
的 昨按期 合成过程 , 比较 种不 同处理方法的辐照效果 。 结果发现 , 种处理种
子 中 , 虽然都有扑按期 合成过程 , 但是 , 脉冲电子束及 十 离子束辐照所造成的
损伤程度大于“ 禹子 , 产生这种现象的原 因可 能与辐照过 程 中所选 用 的束
流 强度有关 。
关健词 构 祀 电于脉冲 离子脉冲 重 离子 昨按期 合成
前 言
纳秒强脉冲电子束和离子束及重离子束是近期发展的新辐照源 近年来 , 在理论研究和实
际应用方面 已取得很大进展 , ’〕。 电离辐射能产生遗传学效应 , 但它们的作用过程及诱变效果
还不很清楚 , 为此本实验采用多极板放电室产生的强脉冲电子束 、 十 离子束及 重离
子研究装置加速的“ ‘十 离子束辐照构祀种子 , 研究种子萌发早期细胞 内的非按期 合成 ,
探讨 种辐照源在引起 断裂修复方面的差别 , 为探索它们的诱变机理提供依据
材 料 与 方 法
供试材料为宁夏拘祀 勿 ’ 成熟干种子 纳秒强脉冲电子束和 离子
注入在兰州大学现代物理系加速器实验室进行 , 多极板放电室通入 左右的氢气 , 在
直流负高压作用下 , 产生强脉冲电子束与离子束 。 辐照源的粒子能量为 , 属低能粒子 ,
束流强度为 ‘ , 脉冲宽度是 , 脉冲频率为 次 , 脉冲处理时间 ”
离子束辐照在中国科学院兰 州近代物理研究所的 重离子装置上进行 , 辐照条件为 能
此文于 年 月 日收到
国家和甘常省科学荃金资助项 目 。
核 农 学 报 卷
量 , 为中能粒子 , 束流强度 拜 , 离子流密度是 。, ’
辐照后 , 随机取各处理组种子 , 在 ℃培养萌发 , 于不同浸种时间取各组种子 左右 ,
分别加入 ’ 一
’ 拼 , 比活度 , 上海原子核研究所 , 于 ℃标记 , 标
记后反复冲洗种 子 , 经烘干 , 在 ℃烘箱内加高抓酸和过氧化氢进行消化 , 材料全部消化后 , 用
无水酒精和 闪烁液 , 将消化液全部转入测量杯 , 在
双道液 闪计数器上测定 。 值 。 样品重复 次 , 测量重复 次 。 该闪烁仪放射性测量效
率为 。 。 测量时 , 以未辐照种子作对照
。
浸种 。一 , 用 咖啡因处理辐照种子 , 以阻断种子细胞内的非按期 合成 ,
从而验证实验可靠性 。 实验本底为沸水杀死的构祀种子 , 计算数据时予以扣除
结 果
一 种辐照处理种子内的正常 合成
对 照及强脉冲电子束和 离子束处理的种子在浸种 、对照和 ’‘ ‘ 离子处理的
种子在浸种 都呈现 出 ’ 一 掺入量急剧增加的峰值 , 这些峰值可能反映了正常 复
制过程 。 和对照相 比 , 种辐照种子的第 个正常 合成峰值均有所下降 图 , 。
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图 强脉冲电子束及 十 离子束辐照种子萌发过程 中’ 一 的掺人量
一
对照 一 一 强脉冲 十 离子束辐照的种子
一
⋯十 ⋯强脉冲 十 离子束辐 照的种子 , 用咖啡因处理
宜 ,
一 一 强脉冲电子束辐照的种子
⋯ 。 ⋯强脉冲电子束辐照的种子 , 用咖啡因处理
一
二 种辐照处理种子内的非按期 合成
在第一个正常 合成峰之前 , 脉冲电子束和 十 离子束处理的种子在浸种 、‘ 奉 离
子束处理的种子在浸种 出现 ’ 一 掺入量明显增高 , 对照种子的掺入量缓慢递增 , 用咖
啡因处理的 种辐照种子在同一浸种时间 ’ 一 掺人量明显下降 , 没有出现 合成的锐
峰 , 由此推测 , 这些峰可能为非按期 合成 图 , 。
期 电子束及和 十 离子束 ’ ‘十 离子束辐服拘祀种子后的非按期 合成
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图 ’ , 离子束辐照种子在萌发过程中
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⋯ ⋯’ 离子束辐照的种子 , 用咖啡因处理
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三 种辐照处理种子内 一 相对雄人 的比较
分 别以对照和各处理组种子第一次正常 合成峰的 ’ 一 掺入量为 , 统计各
峰值前最高 ’ 一 掺入量的相对掺入率 。 统计结果表明 , 对照的相对掺入率最低 , 脉冲电子
束和 十 离子束辐照的种子较高 , 分别为 和 , “ 离子辐照种子的相对掺入率
居中 , 为 写 。 强脉冲电子束和 十 离子束 , “ ‘ 离子束辐照种子的相对掺入率和各 自对照
相对掺入率之差分别为 写 、 和 , ’‘ ‘十 离子束辐照种子和对照的相对掺入率
之差最小 表 。 这表明’‘ ‘十离子束处理的种子细胞内 , 损伤程度较低 用咖啡因处理的
该辐照种子 , 在浸种 呈现较明显峰值 , 这可能为正常 合成峰 , 虽然咖啡因抑制了
修复合成 , 由于 损伤程度较低 , 所以正常 合成仍能进行 , 只是该峰值下降而且推迟
出现 图 。
表 种辐照种子 一 的相对掺人率与对照相对掺人率之差
’ 一
处理 对照 脉冲 十 离子束 脉冲电子束
】 〔
对服 ‘ ‘ 离子束
‘
相对掺入率
, 一
相对掺入率之差
讨 论
电离辐射在生物体细胞内能引起 损伤和修复 , ‘ 」。 在 复制前 , 当使用咖啡因时 ,
咖啡因和 单链断裂的 , 一 末端结合 , 抑制 修复困 。 未经咖啡因处理的辐照种子内
,
一 的掺入 , 估计是用于 损伤的修复合成 实验结果表明 , 脉冲电子束和 十离子
束及 ’‘ , 离子束辐照拘祀种子后 , 都出现了非按期 合成 。
种辐照结果相 比 , ’‘ 十 离子束辐照种子 ’ 一 相对掺入率和相对掺入率之差都最小 ,
这反映了中能 ’‘ 十 离子束处理种子细胞内 , 损伤程度反而低于低能脉冲电子束和 十 离
子束处理的种子 , 这种现象估计和辐照条件有关 , 虽然“ ‘ 离子束能量较高 , 但其束流强度
核 农 学 报 ,
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低 , 仅为 一 拼 可见 , 辐照源对 损伤程度不仅和辐照源能量有关 , 还和束流强度有关
系 韩榕等川用 低能 十离子注入小麦种子后 , 未测出非按期 合成 , 分析其原因 ,
离子的能量 比 ’‘ ‘十离子束低 , 而且束流强度为。 。拼 , 比脉冲电子束和 十 离子束低 ,
他们的实验结果也证明了上述推论 另外 , 辐照的遗传学效应除与辐照源 、束流强度有密切关
系 外 , 粒子的作用方式也有影响 , 脉冲电子束和 十离子束是脉冲注入 , ‘勺 , 十离子束是直流注
入 , 分析实验结果 , 脉冲注入的辐照效应可能大于直流注入 。
纳秒强脉冲电子束和 离子 、 ’‘ ‘十 离子束辐照能引起细胞中 损伤修复 , 为作物辐
射育种奠定了遗传基础 , 但辐照过程中所发生的物理过程还不很清楚 , 为更有效地利用这些辐
照源 , 对它们的诱变机理还有待进一步探讨 。
参 考 文 献
余增亮 邱励俭 离子注入生物效应及育种研究进展 安徽农学院学报 ” ,
江兴流等 新型毫徽秒强流脉冲电子束和离子束发生装 物理学报 , ,
卯 一 卜 朋 ,
,
丘泉发 , 刘振声等 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 , ,
一 , ,
, ,
韩榕等 。十 离子注入及 射线辐照对小麦种胚非按期 合成 的形响 辐射与环境 生物物理研究 一 北京 中国
科学技木出版社 , , 一
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