重离子束在诱变育种和分子改造中的应用_卫增泉
重离子束技术在材料研究和制备中的应用
重离子束技术在材料研究和制备中的应用材料科学是一门研究材料的性质和构造的学科，其在现代科技、电子、医学等领域中有着广泛的应用。
如何研究、制备出更优质的材料一直是材料科学家们的追求。
近年来，随着科学技术的不断发展，重离子束技术逐渐被应用于材料研究与制备中，其优异的性能在多方面得到了验证。
重离子束技术是指将带电粒子（通常是离子）加速至一定速度后，以高能束流的形式射入材料内部的技术过程。
这种技术可以控制粒子的能量、流量、轰击角度等参数，通过调整这些参数可以使得材料在粒子的轰击下发生退火、自组装、蚀刻、掺杂等反应，从而改变其结构和性质。
下面将从以下几个方面介绍重离子束技术在材料研究和制备中的应用。
一、表面改性将重离子束轰击材料表面，可以改变其表面形貌和化学性质。
通过单次甚至多次轰击可以使得表面纳米化，表面硬度和抗腐蚀性能大幅度提升。
这种技术已经在航空航天、汽车等领域得到应用。
二、材料合成以前很难合成的材料，通过重离子束技术可以轻松合成。
例如，通过重离子束轰击玻璃，可以使得玻璃变得更加耐磨、耐腐蚀，而且强度也得到了提高。
重离子束还可以用于纳米结构的制备，通过控制离子轰击的角度和能量可以呈现不同的纳米结构。
三、材料改性轰击材料可以对其内部结构进行改变，例如离子注入可以改变材料的电子结构，使得其导电性提高。
此外，重离子束还可以用于制备核反应堆的密封材料，这种材料可以快速地吸收辐射能量，有效避免核泄漏。
四、生物医学领域重离子束在生物医学领域也有着广泛的应用。
例如，通过改变生物大分子的二级和三级结构，可以影响生物体的生命活动。
同时，在肿瘤治疗中，重离子束技术可以通过高能离子束直接杀死癌细胞，而对正常细胞的伤害则很小。
综上所述，重离子束技术在材料科学中的应用是多样的。
它不但可以用于表面改性、材料合成和改性，同时在生物医学领域也有着广泛的应用。
未来，随着该技术的不断发展，它将在更多的领域中得到应用，为材料研究和制备带来更多的机遇和挑战。
重离子束在中药材品种改良上的应用研究
采 用 中科 院 近代物 理研究 所 重 离子 加 速 器提 供
［ 基金项 目］ 甘肃省科学技术攻关项 目及科 教兴省省长基 金资助项 目 （ Ｓ １ 一Ａ ５ ０ ８－０ ） Ｇ ０５ ４ — ０ ３ ［ 通讯作者］ 颉红 梅，Ｔ ｌ ０ ３ ）４ ６ ３９ ｅ：（９ １ ９９ ３ ，Ｅ— ｉ ｉｈ ｍａ ：ｘｅｍ＠ｉ ｐ ａ．ｃ ｃ 。 ｌ ｍ ｃｓａ．ｎ
照处 理 ，离 子 注 量 为 ４×１ ，６×１ ，８×１ ， ０ ０ ０ １ ０ ×１ ，２×１ ，４×１ ｉｎ ・ｍＩ ６个 梯度 。 ０ ０ ｏ ｓｃ ２
２ ２田间培育 ．
究人 员采 用 一射线 或 利 用太 空 环境 对 中药 材进 行 辐射 育 种 ’ 。本 文 结 合 当归 花 器小 、人 工 杂 交 困
的 ５ Ｍｅ ／ Ａ ” 子对 当归进行 辐照处 理 ，辐照 ５ Ｖ ｕ 。 ｒ 离
高选 育成 功率 ，为 中药 材 产业 发展 提 供更 多 更 好 的
优 良品种 ，促进 中药材 产 业 的持续 快 速 发展 ，有研
剂量 为 ２５ ｙ Ｇ ． Ｇ ，８ ｙ和 ２ Ｇ 梯 度 。采 用 ２０ Ｖ ５ ｙ３个 ０ｋ 离子 注入机 提供 的 １０ｋＶ Ｈ ｅ １ Ｎ¨离 子对 党参进 行辐
２０ ００年将 当归处 理种子 ，于当年 在漳县 韩川 育 苗 。出苗结 果 ：２５ ｙ处 理 的种 子 出苗 １株 ，出苗 ．Ｇ 率 １ｅ Ｇ ％ ，８ ｙ处 理 的种 子 出苗 ４株 ， 出 苗 率 ４ ｅ ％， ２Ｇ ５ ｙ处理 的种 子 出苗 ２株 ，出 苗率 ２ ｅ ％。 ２０ 年 将所 获得 的处理 种苗移 栽 于岷县 十里 当 ０１ 归试验 地 ，全 部成 活 。在 生 长发 育 期考 察记 载 返青 期 、抽 苔 期 、茎 、 叶 片 、 叶脉 的 色 泽 和 柔 毛 、株 高 、株 型 、开展度 、长 势 、抗逆 性 、种 子 色泽 及 千
离子束生物工程在育种中的应用
内容简介
1.离子束生物工程简介 2. 离子注入诱变的机理 3.生物学研究 4. 离子注入的独特在生物学方面的优势 5.离子注入在作物育种上的应用 6.离子注入技术育种的若干问题及前景 7.离子束生物工程在加速生物诱变肓种进程上的新构想
8.应用实例 ：离子注入小麦诱变育种的回顾与展望
靶室部分设有大小两个靶室。 大靶室体积约1m3，一般用于辐照种子和一些耐真空的微生 物； 小靶室为辐照微生物专用，体积约为0.006m3。因为微生物 的耐真空性能较差，不宜在真空中放臵时间过长，所以，小 靶室采用了特殊的设计，缩短了微生物暴露于真空中的时间。 注入机工作时真空度为3×10-2Pa～5×10-2Pa。 两靶室均有水冷装臵，样品温度通过水冷可控制在50℃以下。
离子注入是新近兴起的一种生物诱变新技术，它是利用加 速的气体离子（等离子体）轰击植物种子、芽胚和微生物 菌种等生物材料，使之产生突变，从而选育出新的品种。 离子注入具有突变率高、变异谱广、优良变异多、稳定快、 安全、方便、无污染等特点，可提早2至3年育成新的作物 品种，从而大大加快作物育种进程和新品种更新速度，促 进农业生产水平的提高。 该技术育成的水稻、玉米、番茄、大豆、小麦等农作物新 品种，普遍有抗逆、高产、优质、抗病等优良特性。
离子束生物工程在育种中的应用
关键词 离子束生物工程Ion Beam Bioengineering 应用Application
前言
离子注入诱变是一种较新的作物诱变育种方法 , 日本、法国、 德国等自60年代就应用重离子注入进行作物改良的报导[1]. 80 年代中期 , 中国科学院等离子体物理研究所及合作单位 [2] 开 始从事离子注入诱变育种及其机理研究 , 且用于水稻、小麦、 棉花、玉米、大豆、山梨豆、白兰瓜、番茄、烟草及洋葱等作 物的改良研究. 离子束生物工程是我国独自开创的一个新技术领域，中国科学 院利亚分院强电研究所制造的 Titan脉冲式 全元素离子源 离子注入机的加速电压10kV～80kV，金属束流0～500mA， 气体束流0～250mA，脉冲频率有50 Hz、50/2 Hz、50/4 Hz、 50/8 Hz，脉冲宽度为400μs，可获得气体离子和金属离子。 常用的气体有氮气和氩气，可供使用的金属有Al、Ti、Cr、 Fe、Co、Ni、Zn等。 在该装臵上可进行气体离子、金属离子的单独注入，气体金属同步注入，多元素复合离子注入。
重离子束技术的生物医学应用
重离子束技术的生物医学应用重离子束技术（Heavy Ion Beam Therapy，简称HIBT）是一种新型的肿瘤治疗方法，它利用重离子束的高能量特性，精确瞄准肿瘤组织，使肿瘤细胞受到局部高剂量的辐射，同时保护周围正常组织。
与传统的放射疗法相比，重离子束技术可以有效减少正常组织对剂量的敏感性，避免了正常组织受到不必要的伤害，从而降低了治疗的副作用和并发症，使得肿瘤治疗更为安全和有效。
近年来，重离子束技术在生物医学领域的应用日益广泛。
除了肿瘤治疗，它在基础研究和临床应用中都有着重要的作用。
一、基础研究重离子束技术能够模拟太空辐射环境，可以被用来研究长期太空旅行对宇航员健康的影响。
研究表明，太空辐射会导致基因突变和细胞受损，增加患癌症、神经系统疾病等疾病的风险。
通过模拟太空辐射，科学家们可以更好地理解这些辐射对人体健康的影响，并提出更为有效的防护措施。
此外，重离子束技术还可以用于神经退行性疾病的研究。
重离子束的高能量可以使得细胞发生DNA双链断裂，这种损伤通常会导致细胞死亡或者细胞功能障碍。
神经退行性疾病的发生往往与DNA损伤有关，重离子束技术可以模拟这种细胞内损伤过程，帮助研究人员更好地理解神经退行性疾病的发生机制。
二、临床应用在肿瘤治疗方面，重离子束技术的主要优点是其治疗效果比传统放疗更好，患者的生存率和治愈率都有所提高。
这种治疗方法可以应用于多种肿瘤，如胰腺癌、肺癌、骨肉瘤等。
此外，重离子束技术还可以应用于放射性治疗失败的患者，或者那些不能接受传统手术的病人，以及由于局部解剖位置的限制而无法使用传统手术和放疗的患者。
重离子束技术在肿瘤治疗中有着如此好的表现，主要是由于它具有更好的剂量特性。
传统放射疗法的剂量是呈高斯分布的，基本上没有办法使剂量控制在肿瘤区域内。
而重离子束技术的剂量特性是高峰、低背景的，具有更好的空间聚焦性，可以精确控制辐射能量，同时保护周边正常组织。
这种空间上的优势使得治疗效果得到了很大的提升。
离子注入诱变改良农业微生物的研究进展及应用前景
离子注入诱变改良农业微生物的研究进展及应用前景
孟佑婷;刘桂君;杨素玲;包放
【期刊名称】《安徽农业科学》
【年(卷),期】2012(000)019
【摘要】离子注入生物体诱变是人工诱变的新方法,利用其可以获得较高的突变率,扩大突变谱,从而为筛选优良的突变菌株提供了更广阔的空间.该研究综述了离子注入诱变微生物的机理、生物学效应和近年来该技术应用于农业微生物诱变改良的实例,同时分析了今后离子注入在农业微生物诱变育种工作中的发展前景.
【总页数】3页(P9992-9993,10014)
【作者】孟佑婷;刘桂君;杨素玲;包放
【作者单位】北京市辐射中心,北京100015;北京市辐射中心,北京100015;北京市辐射中心,北京100015;北京市辐射中心,北京100015
【正文语种】中文
【中图分类】S123;Q93
【相关文献】
1.离子注入技术在微生物诱变育种中的研究 [J], 梁慧星
2.微生物诱变育种技术-离子注入法 [J], 盛加元
3.离子注入诱变微生物应用与研究进展 [J], 张建华;王乃彦;张丰收;王广甫
4.离子注入微生物诱变育种研究进展 [J], 宫春波;刘鹭;谢丽源;贺稚非
5.一株离子注入诱变选育的高效微生物絮凝剂产生菌 [J],
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
关于高能重离子束辐射诱变北方粳稻育种方法的思考
关于高能重离子束辐射诱变北方粳稻育种方法的思考随着人口的增加和粮食需求的不断增长，粮食生产已经成为了全球关注的焦点。
而在粮食生产中，水稻作为最重要的粮食作物之一，其产量和品质一直是农业科研工作者所关注的重点。
为了提高水稻的产量和品质，育种技术一直在不断的探索和创新。
而其中，辐射诱变育种技术在水稻育种中也扮演着重要的角色。
高能重离子束辐射诱变技术是一种新型的育种方法，其主要是利用高能重离子束对种子进行辐照，从而使种子突变，进而产生新的性状或性状组合，为育种提供新的遗传资源。
相比传统的育种方法，高能重离子束辐射诱变技术有着更高的突变效率和更广泛的突变谱，可以产生更多的突变体，为育种提供更多的选择和可能性。
北方粳稻是一种重要的水稻品种，其主要分布在我国黄淮海平原和长江中下游地区。
北方粳稻具有早熟、高产、抗逆性强等优点，是我国北方地区主要的水稻品种之一。
然而，由于其自交亲缘关系较近，遗传多样性较低，导致其在遗传育种中面临着较大的难题。
因此，利用高能重离子束辐射诱变技术对北方粳稻进行育种研究，具有重要的意义和价值。
在高能重离子束辐射诱变北方粳稻的育种研究中，首先需要确定合适的辐照剂量和辐照方式。
一般来说，辐照剂量越大，突变效果越明显。
但是，过高的辐照剂量会导致种子的死亡率增加，从而影响育种效果。
因此，需要在保证育种效果的前提下，尽可能减少死亡率。
同时，不同的辐照方式也会影响育种效果。
目前，常用的辐照方式主要有束穿、束扫和束扫/穿混合辐照。
不同的辐照方式会对种子产生不同的影响，因此需要根据具体情况进行选择。
在确定合适的辐照剂量和辐照方式之后，还需要对突变体进行筛选和鉴定。
突变体的筛选和鉴定是辐射诱变育种中非常关键的一步，它直接决定了育种的成败。
在筛选和鉴定过程中，需要对突变体进行全面的评估，包括形态性状、生理生化性状、抗逆性等方面。
只有对突变体进行全面的评估，才能够选择出具有良好性状的突变体，为育种提供更好的遗传资源。
重离子束诱变技术的研究及其应用
重离子束诱变技术的研究及其应用引言重离子束诱变技术是一种用于改变物质性质的高级技术，它在近年来得到了越来越多的关注和研究。
本文将从介绍重离子束诱变技术的基本概念和原理入手，探讨其研究现状，最后探讨其在生物医学、材料科学等领域的应用前景。
重离子束诱变技术的基本概念及原理重离子束，是指电荷量大、质量大，速度较快的带正电荷的离子束，通常是指速度在10万米每秒以上，质量达到下百质量数的带电粒子束。
而诱变则是指从一个物质状态到另一个物质状态的转变。
在物理学中，通过重离子束将物质的基本结构发生变化，形成新的物质，这也就是重离子束诱变技术的本质。
从微观结构上看，重离子的电子云圆球形而密集，其传输电荷的能力较强。
而其高速通过物质后，具有较大能量的电子云将材料中的原子内部层电子激发出来，并与外层的电子发生作用，从而改变原子的电荷状态，改变原子内部的排布及其离子化能量，其结果就是产生诱变。
这种诱变的产生难以通过其他技术实现，因而重离子束诱变技术便自然产生了。
重离子束诱变技术的研究现状重离子束诱变技术起源于20世纪60年代初期，当时被广泛应用于材料科学领域，用于改变材料的物理、化学性质。
近些年来，随着研究和发展的不断深入，人们开始逐渐发现了重离子束诱变技术的广泛应用前景。
具体来说，重离子束诱变技术主要应用于材料科学和生物医学领域。
在材料科学领域，其不仅用于改变材料的物理性质，如热阻、导热系数、硬度等，还可以改变材料的化学性质，如利用重离子束诱变技术将锂氧化物晶体结构改变成更加稳定的结构，从而改进锂离子电池的性能。
在生物医学领域，重离子束诱变技术可以用于肿瘤治疗。
重离子束在人体组织中的穿透能力较强，而且能够在目标肿瘤组织中形成高剂量区，从而使肿瘤组织得到更加准确细致的辐射，达到治疗目的。
同时，由于组织中正常细胞的受损较少，因此治疗成功率较高，副作用也较小。
重离子束诱变技术的应用前景重离子束诱变技术在生物医学和材料科学领域均有广泛的应用前景。
重离子束在微生物诱变育种及生物能源开发中的应用
文章编号:1007-4627(2007)03-0234-04重离子束在微生物诱变育种及生物能源开发中的应用*李仁民1,2,王菊芳2,李文建2(1中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州730000;2中国科学院研究生院,北京100049)摘 要:作为一种新型的辐射诱变源,重离子束在辐射诱变育种中的优越性已经显现㊂在此基础上综述了重离子束用于微生物诱变育种的基本原理㊁独特优点㊁所取得的成果及研究进展,并对其在新型生物能源开发中的潜力进行了展望㊂关键词:重离子;微生物;诱变育种;生物能源中图分类号:Q691 文献标识码:A1 引言20世纪初,D e V r i e s(1904)提出了辐射诱发突变的利用,至今己有上百年的历史㊂多年来,传统辐射育种手段主要是基于紫外线㊁X射线㊁γ射线和激光等常用的物理诱变源,由于这些诱变源的反复利用,许多工业菌株都对其产生了耐受性[1]㊂辐射诱变的机理一般被认为是基因重组或染色体发生断裂而导致的基因突变或染色体畸变,具有不可控制性㊁诱变谱狭窄和诱变能力低等缺点,因此传统诱变源已展现出其局限性,若要开发新的具有较好性能的实用突变体,则须寻找新的诱变源㊂重离子辐照诱变育种技术的开展弥补了这一缺点,为辐照育种研究注入了新的活力㊂重离子束特别是低能碳㊁氮离子束对微生物与植物种子有很强的致突变作用,将其应用于微生物及植物诱变育种研究已取得了巨大的经济与社会效益[2,3]㊂2 重离子束辐照微生物诱变育种的理论基础2.1 重离子束的特点及其在辐照育种中的优势 与传统的诱变源相比,重离子束具有以下重要特点:(1)传能线密度(L E T)大,能在生物介质中产生高密度的电离㊁激发㊁能量和质量沉积,造成生物介质的损伤,易于突变体的形成;(2)能量沉积过程中,在其射程末端存在一个尖锐的能量损失峰,即B r a g g峰,使得生物样品的局部受损,这种局部受损的位置可随离子能量的高低而变化,是选择可控的,有利于宏观定点㊁定位诱变,实现定向育种[4];(3)损伤后修复效应小,可产生大量的突变且突变体稳定快;(4)相对生物学效应(R B E)高,因此突变体的产生效率高且突变谱广㊂重离子束与生物体相互作用时,在引起受体细胞表面受损穿孔,细胞膜透性和跨膜电位改变的同时,导致受体D N A损伤,激活受体细胞的修复机制,有利于外源基因主动进入受体细胞并与受体D N A进行重组和整合[5],以提高外源基因导入率,克服转基因沉默并延长表达时间㊂同时,重离子束介导外源基因不必通过与载体重组这一中间环节,而且可以转导大片段D N A甚至全D N A,这就简化了步骤,可以缩短周期和降低成本[6]㊂此外,重离子参数多样,采用不同质量数㊁电荷数和不同能量的重离子束,对生物体系做不同方式处理,可获得多种不同需求的突变体,有利于拓宽突变谱,提高突变率,特别是在兰州重离子研究装置(H I R F L)的冷却储存环(C S R)建成出束后,可供选择的重离子及其能量的范围将更为广阔㊂2.2 重离子束诱变育种的基本原理及过程重离子与生物体系相互作用是一个复杂的过程㊂从离子注入到终点生物学效应,经历物理㊁化第24卷 第3期原子核物理评论V o l.24,N o.3 2007年9月N u c l e a rP h y s i c sR e v i e w S e p.,2007*收稿日期:2007-01-23;修改日期:2007-05-15* 基金项目:中国科学院西部之光资助项目(O606180X B0)作者简介:李仁民(1982-),男(汉族),甘肃正宁人,硕士研究生,从事辐照生物学研究;E-m a i l:l i r e n m i n@126.c o m学和生物学3个阶段,从微观生物分子损伤到宏观性状的表现,其效应不断被放大㊂在此过程中离子束将同生物细胞的电子和原子发生相互作用㊂起初,入射离子的能量较高,主要同生物细胞中的分子和原子发生非弹性碰撞,使生物分子发生电离或激发,产生电离损伤[7];随着离子能量的不断损失,当能量小于0.1M e V/u时,主要表现为与原子核的弹性碰撞,导致原子移位,留下空位和断键;随着入射离子的进一步前进,离子能量的传递㊁原子的电离及入射离子的沉积,其与靶分子所交换的能量急剧地被释放出来,由此形成一个电离密度相对较高的能量损失峰,离子迅速慢化㊁沉积下来,与生物碱基[8]㊁氨基酸[9]以及生物体组织中的某些成分[10]发生反应,产生新的化合物;同时还引发生物细胞表面的二次粒子和电子溅射,造成细胞表面的穿孔效应,有利于后续离子对细胞的直接刻蚀,最终导致D N A损伤和生物体变异[11,12]㊂重离子束对生物体的作用是集动量传递[13]㊁能量及质量沉积[14]㊁电荷中和与交换[15]于一体的联合作用㊂2.3 辐照剂量选择经离子束辐照后,微生物群体的存活率随辐照剂量的增加呈现先减小后增加又减小的马鞍型剂量-效应曲线,这是重离子所特有的质量沉积效应的体现㊂并认为质量沉积产物对菌种的生长和修复产生刺激效应[16,17],从而导致菌种的存活率在注入剂量的一定范围上升,然后又下降,形成 马鞍型”曲线,并且菌种的修复出错使得其突变率大大提高,尤以曲线峰值区域的突变率为高,为此选择存活曲线峰值区域所对应的注入剂量为诱变育种的最佳注入剂量㊂存活率与剂量的关系式如下[18]: S=e x p{-P[αD+βD2-γD3e x p(-k D)]},(1)式中,S为微生物群体的存活率(%),D为辐照剂量(G y),其他符号参见参考文献[18]㊂大量的研究表明,在群体生物学上重离子束诱变引起的遗传变异效率在10% 20%[19],并以存活率在25% 30%时正突变率为高[20]㊂3 重离子束辐照微生物诱变育种的研究进展自1994年报道了离子注入链霉菌的诱变效应以来,我国在这一领域的成果不断㊂尤其是以中国科学院等离子体物理研究所和中国科学院近代物理研究所为首的科研人员,就离子束对微生物体的诱变机理及其生物效应进行了深入的研究探讨,将其应用于工业菌种的改良上,取得了理想的成果㊂ 在抗生素药物方面,颉红梅等[21]用40A r14+离子辐照庆大霉素产生菌绛红小单孢菌,所得突变株的正变率为69.1%,效价从1150m g/l提高到3580m g/l;陈 宇等[22]用40 60k e V㊁剂量1×1011 5×1014i o n s/c m2的N+离子注入红霉素产生菌,经筛选得到了高产突变菌株,摇瓶发酵后表明其产量提高了20%;赵洪英等[23]用30k e V,剂量1.0×1015 5.0×1016i o n s/c m2的N+离子注入庆大霉素产生菌成熟孢子后,经筛选得到高产抗生素突变菌株,摇瓶发酵表明其产抗力提高了27.39%;向 砥等[24]用离子注入选育高产壮观链霉菌,初步实验结果其效价较出发菌株提高了102.3%㊂在酶制剂方面,杨立峰等[25]利用N+离子注入天冬氨酸转氨酶高产菌株进行诱变选育,在20k e V 和15×1014i o n s/c m2的注入条件下,得到一株酶高产菌株,其转化苯丙氨酸的产量达17.10g/l,比出发菌株提高23.76%,且遗传稳定性较好;吴庆勋等[26]通过N+离子注入米曲霉W J0521,筛选得到两株氨肽酶活力提高了30%的高产菌株M60-5-13和M80-10-7,经多次传代实验表明两菌株遗传稳定性良好,对M80-10-7的发酵条件初步优化后,进一步使产酶水平提高了77.5%㊂重离子辐照诱变微生物菌种改良在色素[27]㊁油脂[28]和多糖的生产中取得了比较理想的效果㊂尤其值得一提的是,袁成凌等[29]利用低能重离子对花生四烯酸(A A)产生菌进行诱变筛选,得到一株花生四烯酸高产菌株,其中,菌体油脂含量达33.8%, A A含量占菌体油脂总含量的52.36%,比对照组提高了126.2%,是美国专利水平的2.5倍㊂4 以重离子束微生物诱变育种为依托的生物能源开发生物能源即以生物质为前体,通过一定生物㊁化学手段对其进行加工转换,而得到的新型二次能源,其主要形式有生物柴油和燃料乙醇㊂生物能源作为一种新型的可再生资源,在增加能源供给的同㊃532㊃第3期李仁民等:重离子束在微生物诱变育种及生物能源开发中的应用时,以其污染小㊁利用率高㊁再生性强的特点,备受人们的青睐㊂近年来科学家发现,一些产油微生物也能合成油脂,其脂肪酸组成和一般植物油相近,以C16和C18系脂肪酸为主,如油酸㊁棕榈酸㊁亚油酸和硬脂酸,这些脂肪酸经转酯化即可得柴油㊂另外,最新研究表明,有些微生物油脂发酵能高效利用纤维素和半纤维素水解得到的所有碳水化合物,包括五碳糖和六碳糖[32],实现 全糖转化利用”㊂这为微生物生物柴油的生产提供了坚实的理论依据㊂受中国科学院 西部之光”人才培养项目㊁中国科学院近代物理研究所所长基金项目等的资助,中国科学院近代物理研究所生物物理课题组在该领域开展了一些探索性的研究工作:主要是以重离子辐照微生物诱变育种技术为依托,利用H I R F L产生的重离子束进行产能微生物菌种的改良,筛选油脂含量高和原料利用谱广的超级产油菌株,以用于微生物油脂生产,并通过转酯化生产生物柴油的探索性工作㊂ 此外,在燃料乙醇的产业化研发方面,中国科学院近代物理研究所与 白银中科天添生物科技有限公司”合作,利用重离子辐照微生物育种技术培育出了耐高温㊁耐酒精的酒精发酵新菌种;同时开展的甜高粱燃料乙醇联产产业化研发项目也取得了实质性的进展㊂通过重离子辐照诱变育种对甜高粱进行品种改良,筛选出了4个优良品系,使其含糖量大幅度提高,达24%以上㊂通过甜高粱榨汁,利用培育出的耐受性酒精酵母新菌种直接发酵,生产燃料乙醇,得到9%以上的酒份,使发酵时间大大缩短,仅为粮食(如玉米)生产燃料乙醇发酵时间的1/4㊂这项工艺对推广燃料乙醇,节约能源㊁提高设备利用率和降低建设资金具有重要的现实意义㊂ 随着世界石油资源的日益紧缺,多渠道多角度地思考与开发环境污染小㊁能源利用率高的新型能源已迫在眉睫㊂微生物资源丰富㊁原料来源广泛㊁可塑性强,若能充分发挥重离子束在微生物诱变育种上的优越性,并以此为依托,结合细胞融合㊁基因重组等基因工程㊁代谢工程的方法对微生物菌种进行改良,将在开发新型生物能源㊁改善环境㊁解决能源危机方面,发挥巨大的作用㊂参考文献(R e f e r e n c e s):[1]C h e n Y i g u a n g,L i M i n g g a n g,X u L i h u a,e ta l.J o u r n a lo fJ i a n g h a n P e t r o l e u m I n s t i t u t e(N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n), 2005,25(2):46(i nC h i n e s e).(陈义光,李铭刚,徐丽华等.长江大学学报(自然科学版), 2005,25(2):46.)[2]Y uZ e n g l i a n g.P h y s i c s,1997,26(6):333(i nC h i n e s e).(余增亮.物理,1997,26(6):333.)[3]Y uZ e n g l i a n g.I E E E T r a n s a c t i o n so nP l a s m aS c i e n c e,2000,28(1):128.[4]X i eH o n g m e i,W a n g H a o h a n,W e i Z e n g q u a n,e t a l.N u c l e a rP h y s i c sR e v i e w,2001,18(3):174(i nC h i n e s e).(颉红梅,王浩翰,卫增泉等.原子核物理评论,2001,18(3):174.)[5]W e iZ h e n g q u a n,X i e H o n g m e i,L i W e n j i a n,e t a l.N u c l e a rP h y s i c sR e v i e w,2003,20(1):38(i nC h i n e s e).(卫增泉,颉红梅,李文建等.原子核物理评论,2003,20(1):38.)[6]W e i Z h e n g q u a n,X i eH o n g m e i,Z h o uG u a n g m i n g,e t a l.C o l-l e c t i o no fA b t r a c t so f t h e2n dT e c h n i c a lC o n f e r e n c eo fP l a n tS c i e n c ea n d E x p l o i t u r ei n N o r t h w e s t.U r u m q io f C h i n a.2001,113(i nC h i n e s e).(卫增泉,颉红梅,周光明等.西部地区第二届植物科学与开发学术讨论会论文摘要集.中国乌鲁木齐,2001,113.)[7]W e i Z e n g q u a n,L iW e n j i a n,X i eH o n g m e i,e t a l.A c t aL a s e rB i o l o g y s i n i c a,1996,5(3):888(i nC h i n e s e).(卫增泉,李文建,颉红梅等.激光生物学报,1996,5(3): 888.)[8]L uR u n l o n g,Z h uX u e l i a n g,Y uZ e n g l i a n g,e t a l.J o u r n a l o fA n h u iA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y,1991,18(4):294(i n C h i-n e s e).(鲁润龙,朱学良,余增亮等.安徽农业大学学报,1991,18(4):294.)[9]Y u Z e n g l i a n g,S h a o C h u n l i n.R a d i a t e P h y s i c s C h e m i s t r y,1994,43(4):349.[10]Z h a n g Z h e n g n a n,D e n g J i a n g u o,W uX u e j i n.J o u r n a l o fA n-h u iA g r i c u l t u r a l S c i e n c e s,1989,41(3):7(i nC h i n e s e).(张正南,邓建国,吴学进.安徽农业科学,1989,41(3):7.)[11]S o n g Y u n,Z h a n g H u a i y u,C h a n g Z h i j i a n.M o l e c u l a rP l a n tB r e e d i n g,2004,2(2):301(i nC h i n e s e).(宋 云,张怀渝,畅志坚.分子植物育种,2004,2(2): 301.)[12]S o n g D a o j u n,Y uX u n,Y a o J i a n m i n g,e t a l.A c t aB i o c h i m i c ae tB i o p h y s i c aS i n i c a,1998,30(6):570(i nC h i n e s e).(宋道军,余 汛,姚建铭等.生物化学与生物物理学报, 1998,30(6):570.)[13]S h a oC h u n l i n,X uA n,Y uZ e n g l i a n g.H i g hT e c h n o l o g y L e t-t e r s,1997,20(2):70.[14]S o n g D a o j u n,Y a o J i a n m i n g,S h a oC h u n l i n.H i g hT e c h n o l o-g y L e t t e r s,1999,22(3):129.㊃632㊃原子核物理评论第24卷[15]S h a oC h u n l i n ,Y uZ e n g l i a n g .N u c l e a rT e c h n i qu e s ,1996,19(6):321(i nC h i n e s e ).(邵春林,余增亮.核技术,1996,19(6):321.)[16]S h a oC h u n l i n ,Y uZ e n g l i a n g .N u c l e a rT e c h n i qu e s ,1996,19(6):321(i nC h i n e s e ).(邵春林,余增亮.核技术,1996,19(6):321.)[17]S o n g D a o j u n ,Y a oJ i a n m i n g,S h a oC h u n l i n ,e t a l .N u c l e a r T e c h n i qu e s ,1999,22(3):129(i nC h i n e s e ).(宋道军,姚建铭,邵春林等.核技术,1999,22(3):129.)[18]S h a oC h u n l i n ,Y uZ e n g l i a n g .N u c l e a rT e c h n i qu e s ,1997,20(7):423(i nC h i n e s e ).(邵春林,余增亮.核技术,1997,20(7):423.)[19]W u D i n g ,L u G u i h o n g .C h i n aB r e w i n g,2002,(7):31(i n C h i n e s e ).(吴 定,路桂红.中国酿造,2002,(7):31.)[20]Z h a n g M i n g c h u n .M u t a t e dB r e e d i n g o f I n d u s t r y M i c r o o r g a n -i s m.B e i j i n g :S c i e n c eP r e s s ,1999,206(i nC h i n e s e ).(章明春.工业微生物诱变育种.北京:科学出版社,1999,206.)[21]X i e H o n g m e i ,W e iZ h e n g q u a n ,L i W e n ji a n ,e t a l .C h i n e s e J o u r n a l o fA n t i b i o t i c s ,1998,23(6):462(i nC h i n e s e ).(颉红梅,卫增泉,李文建等.中国抗生素杂志,1998,23(6):462.)[22]C h e nY u ,Z h a n g Z i x i n ,Z h a n g F e n g,e t a l .C h i n e s eJ o u r n a l o fA n t i b i o t i c s ,1997,22(6):410(i nC h i n e s e ).(陈 宇,林梓鑫,张 峰等.中国抗生素杂志,1997,22(6):410.)[23]Z h a oH o n g y i n g ,L i Y a n .J o u r n a l o fT i a n j i n I n s t i t u t e o f T e c h -n o l o g y,2001,17(1):14(i nC h i n e s e ).(赵洪英,李 彦.天津理工学院学报,2001,17(1):14.)[24]X i a n g D i ,L i J i o n g ,Y a o J i a n m i n g ,e t a l .A c t aL a s e rB i o l o g y S i n i c a ,2002,11(4):276.[25]Y a n g L i f e n g ,Y uL o n g ,Z h a n g N i n g .C h e m i s t r y &B i o e n g i -n e e r i n g,2005,(1):16(i nC h i n e s e ).(杨立峰,虞 龙,张 宁.化学与生物工程,2005,(1):16.)[26]W uQ i n g x u n ,G u H a i x i a n ,Z h a oG u a n g ’a o .F o o da n dF e r -m e n t a t i o n I n d u s t r i e s ,2006,32(1):15(i nC h i n e s e ).(吴庆勋,谷海先,赵光鳌.食品与发酵工业,2006,32(1):15.)[27]L iH o n g y u ,L iC h e n g h u a ,D i n g Xi n c h u n ,e t a l .F o o da n d F e r m e n t a t i o n I n d u s t r i e s ,2001,27(19):34(i nC h i n e s e ).(李红玉,李成华,丁新春等.食品与发酵工业,2001,27(19):34.)[28]Y u a nC h e n g l i n g ,W a n g J i ,Y a oJ i a n m i n g ,e t a l .M e s s a geo f H i g hT e c h n i qu e s ,2003,(6):22(i nC h i n e s e ).(袁成凌,王 纪,姚建铭等,高技术通讯,2003,(6):22.)[29]Y u a nC h e n g l i n g ,W a n g J i ,Y a o J i a n m i n g,e t a l .JR a d i a t R e s R a d i a tP r o c e s s ,2003,21(4):237(i nC h i n e s e ).(袁成凌,姚建铭,王纪等.辐射研究与辐射工艺学报,2003,21(4):237.)[30]T y s o nKS .N R E LT e c h n i c a lR e po r t ,1998,580:24.[31]G e r p e n JV.N R E LT e c h n i c a lR e po r t ,2004,510:36.[32]L iY o n g h o n g ,L i uB o ,S u nY a n ,e t a l .C h i n aB i o t e c h n o l o g y,2005,25(12):39(i nC h i n e s e ).(李永红,刘 波,孙 艳.中国生物工程杂志,2005,25(12):39.)A p p l i c a t i o no fH e a v y I o nB e a m s t oM i c r o b i a lM u t a t i o nB r e e d i n ga n dE x p l o i t a t i o no fB i o l o g i c a l E n e r g y*L IR e n -m i n 1,2,1),WA N GJ u -f a n g 1,L IW e n -j i a n 1(1I n s t i t u t e o f M o d e r nP h y s i c s ,C h i n e s eA c a d e m y o f Sc i e n c e s ,L a n z h o u 730000,C h i n a ;2G r ad u a te S c h o o l of C h i n e s eA c a d e m y o f S c i e n c e s ,B e i j i ng 100049,C h i n a )A b s t r a c t :A s an e wr a d i a t i o ns o u r c e ,h e a v y i o nb e a m sh a v ed e m o n s t r a t e dt h eo u t s t a n d i n g a d v a n t a g e i n m u t a t i o nb r e e d i n g .B a s e do nt h i sb a c k g r o u n d ,t h eb a s i c p r i n c i p a la n du n i q u e p e c u l i a r i t y o fh e a v y io n b e a m s ,t h e a c h i e v e m e n t a n dt h e p r o g r e s s i nt h e r e s e a r c ho fm i c r o b i a lm u t a t i o nb r e e d i n g a r e r e v i e w e d i n t h e p a p e r .T h e p o t e n t i a l a p p l i c a t i o no f h e a v y i o nb e a m s t on e wb i o l o g i c a l e n e r g y i s a l s o p r o s pe c t e d .K e y wo r d s :h e a v y i o n ;m i c r o b i a lm u t a t i o nb r e e d i n g ;b i o l o g i c a l e n e r g y ㊃732㊃ 第3期李仁民等:重离子束在微生物诱变育种及生物能源开发中的应用*R e c e i v e dd a t e :23J a n .2007;R e v i s e dd a t e :15M a y 2007 *F o u n d a t i o n i t e m :W e s t e r nL i g h tT a l e n t sT r a i n i n g P r o g r a mo fC h i n e s eA c a d e m y o f S c i e n c e s (O 606180X B 0) 1)E -m a i l :l i r e n m i n @126.c o m。
【doc】生物育种新技术——重离子束辐照
生物育种新技术——重离子束辐照2007年第42卷第6期生物学通报生物育种新技术——重离子束辐照水王菊芳H李文建张莹2(1中科院近代物理研究所甘肃兰.州7300002北京林业大学园林学院北京100083) 摘要回顾了我国辐射育种的现状,阐述了重离子辐照育种新技术的优势:剂量分布具有Bragg峰,能够造成难以修复的DNA损伤,更有利于突变体的产生.最后介绍了重离子辐照育种所取得的成果.关键词育种辐照重离子基因突变是产生新品种的源泉.人工诱发突变是加速基因突变的重要手段,其突变频率要比自然突变频率提高成百上千倍.在我国,大多数耘品种的诱变采用的是常规的物理,化学方法,少数育种工作引进了先进的基因工程技术.物理诱变方法主要包括X射线,射线,电子束及近些年来新兴起来的重离子,其中的重离子辐照育种技术将是本文介绍的重点.1辐射育种的研究现状为了缓解急剧增长的人口与日渐紧张的自然资源之问的矛盾,大多数国家都在各自的生态环境下采用电离辐射技术开展经济作物的育种研究.从20世纪50年代放射性同位素在农业上的应用,到60年代后采用的射线,中子和高能电子束等常规辐射进行作物诱变育种,在提高产量,抗倒伏,抗病害,抗寒抗旱及提高作物营养成分等方面培育出了一大批优良品种.我国自20世纪50年代后期开始辐射育种工作.80年代以来进入快速发展阶段,在40多种植物上育成513个新品种,占世界辐射诱变育成品种总数的1/4.辐射诱变育种工作所创造的经济效益已成为我国农业经济的重要组成部分.浙江农业大学育成的水稻新品种"浙辐802"连续9年居全国常规稻推广面积之首.湖南省农业科学院技术人员自20世纪70年代以来,用辐射技术育成水稻品种60个,累计推广面积约666hm2.增产粮食约在25亿kg,获社会经济效益约40亿元.山东农业科学院原子能研究所采用辐射诱变技术进行长绒棉诱变改良获得较大进展,已筛选出既有陆地棉的产量性状,又有海岛棉纤维品质f绒长3337ram)的稳定突变株系,这是我国在选育改良长绒棉花品种研究中的一个突破性进展,已成为我国农业经济的重要组成部分.辐照育种虽然做了不少工作,也取得了许多新品种,但无论种类还是数量都远远不能满足需要.主要是因为这些辐射源穿过作物材料时产生的生物效应较弱,造成突变率不够高,突变谱不够广,突变体不够稳定等缺憾.虽然基因工程技术已可以应用于产生突变体,但由于其操作复杂,要求条件高,这些工作目前只能在少数实验室进行.因此加大力度开展辐照育种新技术的开发研究,发展核技术在农业中的应用成为势在必行的重要措施.从20世纪80年代中期开始.出现了重离子诱变育种的尝试.重离子是一种新型的辐射源,与传统的紫外线,X,射线一样,都属于电离辐射,因此它们与物质的基本作用机理也相同:生物体的原子吸收到足够的来自诱变源的能量.核外壳的电子即可发生电离,电离出的电子可以与细胞的DNA分子,细胞器,生物膜等发生反应,引起一系列的损伤,如果这些损伤能被修复,细胞就恢复正常,如果不能修复,细胞就死亡.少数带损伤的细胞可以存活下来,就有可能产生新的性状,成为新的突变体.2辐照育种的新武器——重离子重离子通常是指原子序数大于2的所有失去了膜的融合,而且分泌泡同细胞质膜的融合只发生在局部细胞质膜上.内吞和外排作用都伴随着膜的运动,主要是膜本身结构的融合,重组和移位,这都需要能量的供应,有实验表明,如果细胞氧化磷酸化被抑制,肺巨噬细胞的吞噬作用将被阻止,在分泌细胞中,如果ATP合成受阻,则外排作用不能进行,分泌物无法排到细胞外.但内吞和外排作用及细胞融合和细胞分裂过程中膜的脂双层的联结和粘合的机理迄今为止依然不是很清楚.}中科院"西部之光"(0606180XBO)项目资助}}通讯作者主要参考文献1KarpG..CellandMolecularBiology:ConceptsandExperiment.3th ed.NewY ork:JohnWileySonsIne,2002.78.2MukherjeeS.,GhoshR.N.,MaxfieldF.R—Endocytosis.Physiological Reviews.1997,77:759--803.3陈国强.低密度脂蛋白受体生物化学.生理科学进展,1989,2O(2): 167—168.4刘永康,陈国民.细胞膜对大分子物质及颗粒物质的跨膜转运.现代医药卫生,2006,22(5):674--675.(E-mail:**********************.ca)(BH)生物学通报2007年第42卷第6期全部或部分电子的原子(正离子),或有过剩电子的原子f负离子),一般都指正离子.重离子辐照作为一种新的诱变技术,除了与传统的辐射源有共同的物理特征外,还有许多独特的特征:重离子通过加速器注人生物体内,在其到达终点前,将同生物材料中的分子,原子发生一系列的碰撞, 不仅存在能量转移,还有动量传递,电荷交换,质量沉积等效应,因此重离子与生物材料的作用要比单纯的电离辐射更复杂.重离子的剂量在射程前端分布较少,在射程末端形成Bragg峰.图l给出了X,^y射线以及光子和重离子在水中随入射深度的增加,它们的剂量分布变化情况.可以看出,X,^y射线和光子的剂量分布随入射深度的增加呈指数衰减,重离子的剂量分布随入射深度的增加在前端基本保持不变,在射程的末端形成一个尖锐的Bragg峰.因此,重离子同生物体相互作用产生明显效应的区域是局部的,位置是可控的.通过选择合适的能量,能使重离子高剂量区域的Bragg峰正好落在需要照射的部位.重离子径迹上的电离密度要比X,^y射线的电离密度密集很多.稀疏电离所引起的生物损伤以DNA单链断裂为主,且呈分散稀疏分布,由于模板仍然存在, dephinwater【cm】图1几种电离辐射的相对剂量分布与射程的关系比较比较容易修复;密集电离所引起的损伤以DNA双链断裂为主,而且这些损伤呈团簇状分布,很难修复,更易产生诱变效应.这种特性从另一方面充分体现了重离子辐照育种技术的优势:具有突变谱宽,诱变率高,突变易稳定的特点.3重离子辐照育种进展将重离子辐照技术应用于诱导新品种的产生已在我国获得了初步的成果.由中科院近代物理研究所和甘肃张掖地区农科所合作,采用不同种类及不同能量的重离子对1O个春小麦品种(系)的301次诱变处理,经过4年6代的选择,选育出较原亲本具有突出表现的稳定突变系59份和3个优良突变系,育成的"陇辐2号"水地春小麦,具有增产,矮秆,早熟,抗倒伏等特点,到目前为止,总计推广种植面积已达200多万亩;还对甜高粱,玉米,马铃薯,中草药等多种经济作物进行了辐照诱变,筛选出多个新品系.此外,该所还在花卉育种上取得了一些结果,得到一些较为罕见的突变植株,如图2照片所示.在对临洮大丽花品种矮化改良研究中,在相同生长条件下,经过重离子辐照处理的植株高度降低近1/3,使大丽花进行盆栽有望成为现实.中科院等离子体物理研究所在低能重离子柬辐照改良工业微生物方面也取得了丰硕的成果.通过对图2经重离子辐照后选育的矮牵牛花(Petuniahybrida)突变植株: 突变体(右)表现为颜色加深,单瓣变多瓣花生四烯酸产生菌进行辐照,选育出了一株及具工业化应用前景的花生四烯酸高产菌,为新型营养强化剂花生四烯酸的大规模生产做出了贡献.此外,重离子辐照育种在抗生素,酶制剂等方面也取得了令人瞩目的成绩.目前,日本等发达国家也将目光投向离子束辐射育种,并做了大量的工作,取得了可喜的成果.作为一项新的辐照诱变技术,相信在不久的将来,重离子束一定会成为生物育种新技术里的一朵奇葩,为改善人民生活质量做出突出的贡献.主要参考文献1高健,卢惠萍.花卉辐射诱变育种研究进展.安徽农业大学, 2000,27(3)2228--230.2温贤芳.中国核农学现状与21世纪初的发展.核科学与工程,2000, 20(3):232—237,3余增亮.离子柬与生命科学——一个新的研究领域.物理,1997,26(6):333--338,4王浩翰,重离子对春小麦诱变育种及生物效应的研究,核农, 2003,17(1):73～75,5袁成凌,姚建铭,王纪等,低能离子注入花生四烯酸高产菌株选育中的研究.辐射研究与辐射工艺,2003,21(4):237--242,6向砥,李炯,姚建铭等,离子注入选育高产壮观链霉菌的研究.激光生物,2002,(4)226--279,7吴庆勋,谷海先,赵光鳌.N～+注入诱变选育氨肽酶高产菌株及发酵条件初步优化.食品与发酵_T业,2006,32(1):15.(E—mail:********************.c/1)(BH)。
重离子束辐照对甜高粱幼苗存活率及抗氧化酶活性的影响
重离子束辐照对甜高粱幼苗存活率及抗氧化酶活性的影响刘智全;谷卫彬;李文建【摘要】[目的]研究重离子束辐照甜高粱种子后对其发芽势、存活率和抗氧化酶活性、脂质过氧化作用等的影响,探讨重离子束辐照甜高粱的生物学效应.[方法]利用兰州重离子加速器产生的能量为100 MeV/u的12C6+离子束对2个甜高粱品系干种子进行剂量为0、40、80、120、160和200 Gy辐照,研究种子发芽势、存活率和抗氧化酶活性.[结果]重离子束辐照处理对甜高粱发芽势和存活率的影响变化不一致,发芽率呈现肩型下降趋势,但其对应的幼苗存活曲线总体上呈“类马鞍型”.SOD、POD、CAT及ASA-POD等的酶活性变化趋势也不相同,MDA含量随辐照剂量增加呈上升趋势,说明高剂量的重离子束辐照对甜高粱幼苗的膜损伤加重.[结论]重离子束辐照处理降低了甜高粱的发芽势和存活率,对甜高粱幼苗抗氧化酶活性有不同程度的影响,该研究结果为下一步进行重离子束辐照选育和改良甜高粱品种奠定了基础.%[Objective]The purpose was to study the effects of foliar spraying zinc on some physiological indices and quality of Fenhongyadumi gape, and to guide its production.[Method]The experiment was carried out to study the effect of foliar spraying 2.5, 5.0, 7.5 mg/L Zn S04 ·7H2O on some physiological indices, such as chlorophyll content, protein content, soluble carbohydrate content, and quality indexes, such as Vc content, titratable acid content, total soluble solid content, fruit shape index, fruit peel thickness, fruit brushes length and so on, using Fenghongyadoumi grape introduced in 2001 as experimental material.[Result]The results showed that 5.0- 7.5 mg/L zinc could increase chlorophyll content, soluble sugar content, soluble protein content, and Vc content, total soluble solidcontent distinctly, and its fruit peel became thick and fruit brush became long, and this increase effect was more distinct with spraying zinc times increased; While the fruit shape index and the contents of titratable acid reduced distinctly with spraying zinc times increased.[Conclusion]Whenthe concentration of Zinc is 5.0 -7.5 mg/L, and at least 2 -3 times foliar spraying, the photosynthetic efficiency increases and flavor, nutrition, storage and transportation quality of grape improve significantly.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2012(040)025【总页数】4页(P12454-12456,12604)【关键词】重离子束;辐照;甜高粱;抗氧化酶【作者】刘智全;谷卫彬;李文建【作者单位】中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州730000;中国科学院植物研究所,北京100093;中国科学院研究生院,北京100049;中国科学院植物研究所,北京100093;中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州730000【正文语种】中文【中图分类】S514甜高粱是粒用高粱［Sorghum bicolor(L.)Meonch］的一个变种，不仅具有抗旱、耐涝、耐盐碱等多种抗逆性而且生长速度特别快，具有穗和茎秆两个能量储存库，光合效率是大豆、甜菜和小麦等普通作物的2～3倍，生物学产量也很高，因此甜高粱被人们称为“高能作物”［1］。
重离子束在中药材品种改良上的应用研究
重离子束在中药材品种改良上的应用研究一、引言中药材是我国传统的医药资源，具有广泛的应用价值。
然而，由于其生长周期长、品质不稳定等因素，对于中药材的品种改良和培育一直是一个难题。
近年来，重离子束技术被广泛应用于中药材的品种改良上，并取得了一定的成果。
二、重离子束技术概述重离子束技术是指利用加速器将氢、氦等重离子加速到高能量后，将其聚焦并打入目标物质中，使其产生较高剂量的电离辐射。
这种辐射能够引起目标物质内部结构和功能的变化，从而实现对目标物质进行改良或者转化。
三、重离子束技术在中药材品种改良上的应用1.提高植株耐逆性通过对中草药进行重离子束辐照处理，可以提高植株抗逆性能力。
例如，在对黄芪进行10-20 Gy的辐照处理后，可使其在低温、干旱等环境下具有更强的抗逆性。
2.提高植株产量和品质重离子束辐照处理还可以提高中草药的产量和品质。
例如，在对黄芪进行10-20 Gy的辐照处理后，其产量可提高30%以上，同时其有效成分含量也有所增加。
3.培育新品种通过对中草药进行重离子束辐照处理，还可以培育出新的中草药品种。
例如，在对灵芝进行重离子束辐照处理后，可以获得一些具有抗癌、抗氧化等特殊功能的新品种。
四、重离子束技术在中药材品种改良上的优势1.精准性高重离子束技术可以将电离能量精确地聚焦在目标物质内部，从而实现对目标物质内部结构和功能的精准改良。
2.效果稳定相比于传统的化学诱变等方法，重离子束技术对于目标物质的改良效果更为稳定可靠。
3.安全性高与传统的放射性源不同，重离子束技术使用的是非放射性氢、氦等原子核作为电离源，因此其辐射安全性更高。
五、重离子束技术在中药材品种改良上的展望目前，重离子束技术在中药材品种改良上已经取得了一定的成果，但仍需要进一步加强研究。
未来，可以通过对不同中草药进行重离子束辐照处理，并对其进行系统性评价和筛选，以获得更多具有高产、高效、高品质的新品种。
六、结论重离子束技术是一种新型的生物技术手段，在中药材品种改良上具有广阔的应用前景。
重离子束在微生物诱变育种及生物能源开发中的应用
重离子束在微生物诱变育种及生物能源开发中的应用摘要院本文对重离子束在微生物诱变育种和生物能源开发利用中的应用原理、优势、成果等方面进行了研究分析。
Abstract: This article studies the principle, advantages and achievements of the application of heavy ion beam in microbial mutationbreeding and bioenergy development.关键词院重离子束；微生物；诱变育种；生物能源Key words: heavy ion beam；microbes；mutation breeding；biological energy 中图分类号院Q939.9 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）02-0296-020引言为了让重离子束在微生物诱变育种和生物能源开发中得到更加广泛和有效的利用，近年来众多的科学家在这方面作出了努力，对其在物理学以及生物学的应用当中所表现出的特点进行了广泛的研究分析。
重离子束按照其能量的高低以及最终对生物体系所引起的作用，大致有三种基本过程，即表现为三重效应。
作为一种新的辐射源，重离子束的地位是十分独特的。
重离子束有众多的优势，大大优于常规的辐射能源。
其优势的具体表现是LET 大、RBE高、氧效应小等许多方面。
重离子束还能够用在诱变育种之上，重离子束特别是低能碳、氮离子束对植物种子和微生物方面具有很大的影响，它会使得微生物和植物种子的致突变作用变强。
将重离子束运用到微生物诱变育种和生物能源的开发中来具有很大的经济效益以及社会效益。
1 重离子束的理论基础如果重离子的能量高于0.1MeV/u 的时候，在此时它通过介质之时就会使得介质的核外电子发生碰撞阻止，并且会在单位路程上发生能量损失。
而影响这个能量损失率的因素主要有三个，分别是离子能量、介质材料性质、离子有效电荷数。
氮离子束对小麦种子不同部位作用的突变效应
氮离子束对小麦种子不同部位作用的突变效应卫增泉;颉红梅;张金莲;李强;高清祥【期刊名称】《激光生物学报》【年(卷),期】2003(012)001【摘要】本文描述了荷能重离子束(14氮1+和14氮7+)在作物改良上的应用.为了探索离子束轰击小麦种子不同部位(例如:种皮,种胚和整粒种籽,包括胚乳、胚和种皮)后的不同反应,采用了不同能量的氮离子.轰击不同部位是通过改变离子能量来实现的.在这个研究中,我们选择了三种能量以达到轰击不同部位的目的,它们是超低能区的110keV,低能区的15.7MeV/u和中能区的72MeV/u.根据TRIM 91程序计算,它们在种子内的射程依次为0.44μm,0.61mm和9.6mm.所以,110 keV的离子不能贯穿种皮,因为它的厚度72μm,只能极浅层注入种皮而不能触及胚细胞(称这种情况为轰击部位1),15.7MeV/u的离子能够贯穿种皮并注入胚内(厚度约1mm),但不能进入胚乳(称这为轰击部位2),72MeV/u的离子能从种子的胚部到顶部贯穿整个麦粒(麦粒长约7 mm)(称这为轰击部位3). 上述三种能量的氮离子辐照了三个品种(定西24、88-12、82-579)的春小麦种子.而后进行了室内实验和大田培育,得到了50%出苗率时的剂量D50,统计了上述三个轰击部位下根尖细胞中的微核率及染色体畸变率,大田中产生了一些新的变异,例如增产(达百分之几十),早熟(五天左右),矮杆(低约20cm),抗(条锈)病,并且显示了轰击不同部位的突变频率与突变谱,还简略地讨论了三种情况的突变机理.%The application of energetic heavy ion beams (14N1+ and 14N7+) to crop improvement is described in the paper. For the sake of exploring different response of different sites (e.g. seed-coat, embryo, whole grain of wheat including endosperm and former two)of wheat (Triticum Astivum L) seed to hit of the ion beams, N ions with different energies were used. Hitting different sites was realized through changing ion energy. We chose three energies for the ions hitting different sites in the study. They were 110 keV in ultra-low energy region, 15.7MeV/u in low energy region and 72 MeV/u in intermediate energy region. Their ranges in the wheat seed based on TRIM 91 calculation were 0.44 μm, 0.61 mm and 9.6 mm in turn. Therefore, the ions with 110 keV could not penetrate through the seed coat (the coat thickness ～72 μm). It can superficially implant into the seed-coat only code and can not touch embryo cells (hitting site-1). The ions with 15.7 MeV/u can penetrate through the seed coat and implant into embryo (the embryo thickness (about 1 mm) (hitting site-2), but it can not touch endosperm. The ions with 72 MeV/u can penetrate whole grain of seed (the seed length about 7 mm) from embryo to top (hitting site-3). The seeds of three cultivars of spring wheat (Triticum Aestivum L), Dingxi-24, 88-12, 82-579, were irradiated with N ions of the three energies. Experiments in room and cultivation in the field for the tested samples are introduced. Experimental results such as the dose D50 at emergence rate of 50% and micronucleus frequencies and total chromosomal aberration frequencies of root-tip cells in the three hitting sites are obtained. Some new varieties of the wheat with high yield (increase by some tens percent), early-mature (for 5 days), short-straw (lower about 20 cm) and disease (yellow-rust)-resistant have been created. Mutation frequencies and mutation spectra in hitting different sites are shown. Their mutation mechanisms are discussed.【总页数】10页(P33-42)【作者】卫增泉;颉红梅;张金莲;李强;高清祥【作者单位】中国科学院近代物理研究所,中国甘肃,兰州,730000;中国科学院近代物理研究所,中国甘肃,兰州,730000;甘肃省农科院,中国甘肃,兰州,730070;中国科学院近代物理研究所,中国甘肃,兰州,730000;兰州大学,中国甘肃,兰州,730000【正文语种】中文【中图分类】Q691;S512.2【相关文献】1.小麦和棉花不同部位水浸液对播娘蒿种子发芽和幼苗生长的化感效应 [J], 阿依古力·阿布都拉;玉山·库尔班;阿布都哈巴尔·阿布都克日木2.半夏不同部位浸提液对小麦种子萌发及幼苗生长的化感效应 [J], 王一峰;王明霞;孟彦斌;孙杰;董振生3.小麦种子注入低能氮离子束的诱变效应 [J], 高飞; 张明; 夏仁江; 韩利涛4.离子束介导大豆DNA小麦变异株系幼苗不同部位蛋白水解酶和过氧化物酶分析[J], 姬生栋;张现伟;范红军;祝红燕;陈鹏;王加传;孟阳;杨刚5.重离子束注入小麦胚乳诱发的突变效应 [J], 颉红梅;卫增泉;李兴林;王浩瀚;赵莲芝;谢忠奎因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
我国育出世界首个重离子辐照诱变小麦新品种
我国育出世界首个重离子辐照诱变小麦新品种
佚名
【期刊名称】《山西农业：致富科技版》
【年(卷),期】2007()8
【摘要】中科院近代物理研究所和张掖市农业科学研究所利用重离子辐照诱变技术，培育出了春小麦新品种“陇辐2号”。
过去两年，这一新品种在甘肃已示范推广200多万亩，为甘肃增产粮食近亿千克。
【总页数】1页(P10-10)
【关键词】小麦新品种;重离子辐照;辐照诱变;农业科学研究所;近代物理研究所;世界;诱变技术;张掖市
【正文语种】中文
【中图分类】S512.102
【相关文献】
1.中科院育出世界首个重离子辐照诱变小麦新品种 [J],
2.重离子辐照冬小麦诱变效应的研究 [J], 唐掌雄;刘志芳;施巾帼;孙国庆;卫增泉;李文建;颉红梅
3.我国克隆山羊羊年喜得"千金"/我国育出世界上第一个大豆杂交种/湖南育成菜用红薯新品种/我国窄冠杨树选育成功/抗旱节水小麦新品种通过国家审定/天农青饲1号饲用高粱选育成功 [J],
4.我国利用重离子辐照选育出首个中药材新品种 [J],
5.我国利用重离子辐照选育出首个中药材新品种——抗麻口病当归 [J],
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
离子束诱变技术在海洋微藻培育中的应用
离子束诱变技术在海洋微藻培育中的应用古绍彬;姚建铭;于洋;向砥;余增亮【期刊名称】《中国水产科学》【年(卷),期】2002(009)003【摘要】以球等鞭金藻Isochrysis galbana 3011(简称微藻3011)为材料,对其进行离子注入诱变体系的建立及注入后的生物学效应的初步研究.结果表明,用质量分数为10%的甘油培养液处理微藻3011,并收集藻泥均匀涂布于灭菌后的滤纸上,风干后进行离子注入,效果最为理想.不同剂量的N+注入后,微藻3011存活曲线呈先降后升再降的"马鞍型",即当N+注入量为(0～9.1)×1014 ions/cm2时,存活率随注入剂量的增大而迅速下降;当N+注剂量为(9.1×1014)～(1.872×1015) ions/cm2时,存活率随注入剂量的增大而有所上升,但远低于对照组;当N+注入剂量增大到1.872×1014 ions/cm2时,其存活率又开始逐渐下降.此结果与紫外线、γ-射线等其他射线辐照生物有机体存活曲线呈"肩型"或"直线型"不同,但与离子注入陆地生物有机体后的存活曲线相近.本研究旨为探讨离子束生物技术应用于海洋生物体遗传改良中的可行性,并为之提供科学依据.【总页数】4页(P247-250)【作者】古绍彬;姚建铭;于洋;向砥;余增亮【作者单位】中国科学院,离子束生物工程学重点实验室,等离子体物理研究所,安徽,合肥,230031;中国科学院,离子束生物工程学重点实验室,等离子体物理研究所,安徽,合肥,230031;中国科学院,离子束生物工程学重点实验室,等离子体物理研究所,安徽,合肥,230031;中国科学院,离子束生物工程学重点实验室,等离子体物理研究所,安徽,合肥,230031;中国科学院,离子束生物工程学重点实验室,等离子体物理研究所,安徽,合肥,230031【正文语种】中文【中图分类】S968.4【相关文献】1.离子束诱变技术及其在甜高粱能源开发中的应用 [J], 董喜存;李文建2.辐照诱变技术在农作物新品种培育中的应用 [J], 谢俊; 张汆; 许婷婷; 夏颜舟; 许慧敏3.重离子束辐射诱变技术在植物育种中的应用 [J], 刘瑞媛; 金文杰; 曲颖; 周利斌; 董喜存; 李文建4.物理诱变技术在药用真菌育种中的应用现状与展望 [J], 刘超雄;冯婷婷;李亚娇;慕宗杰;孙国琴;郭九峰;于传宗;王海燕;刘利5.低能离子束物理诱变技术在林木和园艺花卉育种中的应用 [J], 马凤翔;陈晓阳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
重离子束诱变呼吸缺陷型酵母菌株的筛选与快速鉴定
重离子束诱变呼吸缺陷型酵母菌株的筛选与快速鉴定
毛淑红;靳根明;卫增泉;颉红梅;张红
【期刊名称】《同位素》
【年(卷),期】2006(019)001
【摘要】利用单核能为5.19 MeV/u的22Ne5+辐照啤酒酵母菌株,采用TTC筛选培养基筛选出呼吸缺陷型酵母菌株.通过一种新型而简便的限制性酶切分析手段,有效地对所筛选出的8株呼吸缺陷型酵母菌株进行遗传学鉴定.
【总页数】4页(P44-47)
【作者】毛淑红;靳根明;卫增泉;颉红梅;张红
【作者单位】中国科学院,近代物理研究所,甘肃,兰州,730000;中国科学院,研究生院,北京,100039;中国科学院,近代物理研究所,甘肃,兰州,730000;中国科学院,近代物理研究所,甘肃,兰州,730000;中国科学院,近代物理研究所,甘肃,兰州,730000;中国科学院,近代物理研究所,甘肃,兰州,730000
【正文语种】中文
【中图分类】Q691.4;Q345.2
【相关文献】
1.酒精酵母的紫外诱变呼吸缺陷型突变株的筛选 [J], 冯友军;黄艳;张会敏;唐昭;马光庭
2.呼吸缺陷型酵母菌株的筛选 [J], 邓进
3.呼吸缺陷型啤酒酵母菌株的重离子束辐照诱变筛选及其线粒体的限制性酶切分析[J], 毛淑红;靳根明;卫增泉;颉红梅;顾盈;马秋峰
4.激光诱变筛选呼吸缺陷型酵母及其发酵条件优化 [J], 茅文俊;刘真真;朱虹;朱融融;孙晓宇;姚思德;汪世龙
5.离子束辐照诱变啤酒酵母呼吸缺陷型突变株的筛选 [J], 毛淑红;靳根明;卫增泉;颉红梅;顾颖
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
· 40 ·
原子核物理评论
1)来自亲本“定西-24”的抗旱 、 抗逆 、 优质春 小麦新品系 95-119 .
上面提及的重离子传能线密度 L ET 是沿其行 进路程而变化的 , 对于多电荷重离子射入介质后 , 可根据 Bethe-Bloch 公式
-ddEx
=
电离
4πz 2e4 NZ mev2
·
ln
2 me v 2 I(1 -β 2)
-β2
-ZC
瘤块和保护周围健康组织特别有利 . 重离子参数多样 , 有利于拓宽突变谱 .采用不
(1 中国科学院近代物理研究所 , 甘肃 兰州 730000 ; 2 中国科学院寒区旱区环境与工 程研究所 , 甘肃 兰州 730000)
摘 要 :重离子束具有与中性辐射 X , γ和中子不同的特性 , 利用这些特性开展它在生物学领域内 的应用和基础研究具有重要的理论和实际意义 .简要阐述了这种应用的理论基础 , 以及多年来实践 的一些工作与取得的结果 . 关 键 词 :重离子束 ;诱变育种 ;分子改造 ;应用 中图分类号 :Q691 文献标识码 :A
重离子束具有的这种独特优势在肿瘤治疗上可 以用来高效 、 准确地杀死癌细胞 , 而周围的健康组 织免遭(或减小)损伤 , 正像一把锋利的不流血的手 术刀 , 利用这种技术可以使我国的放射治疗技术跨 入当代先进行列 , 更好地造福人类[ 1 , 2] .
重离子束还可以用来进行定点定位诱变研究 , 探索定向育种新技术 , 有可能改变过去传统的无方 向性的随机育种局面 , 创造一套全新的育种手段 , 大大提高育种效率 , 缩短育种周期[ 3—5] , 为农业和 医药食品工业达到优质增产的目的 , 创造明显的经 济和社会效益 .
在能量低于 0 .1 MeV/u 时 , 与介 质的作用主 要表现为核碰撞阻止 , 它会造成介质中大量原子位 移 , 形成物质缺陷和分子组分与结构的变化 .即使 中 、高能离子 , 只要它们被阻止在所研究的物质中 , 那么在它们被阻止前总要经历能量低于 0 .1 MeV/u 的过程 , 因而也会具有低能 、 超低能的特性 :除了 能量转移外 , 还会发生电荷交换和质量沉积 .可以 利用这个特性来改造生物分子 , 进而可能造成生理 生化反应或遗传性状的改变 .
图 5 诱变后的牵 牛花与 对照 相比 , 花 瓣由 单瓣 变为 双瓣 , 颜色由粉红变为深红 ;左侧是对照
(2)提高药物活性 1)微生物 ———庆 大霉素生产菌绛红色小单孢
菌进行辐照处理后 , 选出了孢子量丰富 、 菌落出现 时间缩短 40 h 、 正突变率达到 69 .1 %的 、效价高达 2 000 μg/m L 的突变株 .
第 20 卷 第 1 期 2003 年 3 月
原子核物理评论
Nuclear Physics Review
文章编号 :1007-4627(2003)01 -0038 -04
V ol.20, No .1 M ar ., 2003
重离子束在诱变育种和分子改造中的应用
卫增泉1 , 颉红梅1 , 梁剑平1 , 袁世斌1 , 冯 岩1 , 谢忠奎2
2)辐照兽药喹烯酮后 , 使其抗菌 活性明显提
第 1 期
卫增泉等:重离子束在诱变育种和分子改造中的应用
· 41 ·
高 , 抑菌圈增大 , 最小抑菌浓度减小 . (3)改造分子结构
1)质子(p)辐照甘氨酸水溶液 , 使甘氨酸(分子 式为 NH2 CH2 CO OH)聚合成 甘甘 二肽(分子 式为 N H2CH2CON HCH2COO H).
还可以通过实验寻找参数合适的重离子 , 来进 行生物分子改性研究 , 或进行药物分子的改造[ 6] , 最终达到人工制造人类需要的新分子 , 使其在加快 新药研制 、 治疗疾病 、 优化物种 、 推动生物进化中 起积极作用 , 由此可建立起一门新的生物技术 ——— 重离子束生物工程 .
2 理论基础
重离子束作为一种新的辐射源 , 在生命科学研 究中居有重要的独特地位 , 因为它具有常规辐射源 所没有的优势 :(1)传能线密度(LE T)大 , (2)相对 生物效率(RBE)高 , (3)损伤后修复效应小 , (4)能 量沉积的空间分辨性好 , (5)氧效应小 , (6)细胞在 不同时相内对重离子束敏感性的差异小 , 等 .
1 引言
常规的 X , γ射线和中子等中性辐射会造成细 胞 、 生物分子的损伤和突变已被研究所证实 , 它们 的应用在诸多领域中已经实现 , 机理研究也进入到 相当深度 .然而 , 荷能重带电粒子(即重离子束)对 生物影响的研究及其在生命科学领域中的应用方兴 未艾 , 有待进一步开发 .
为了科学地 、 有效地实现重离子束在生命科学 领域中的应用价值 , 近年来 , 核物理学家和生物学 家合作 , 对其在物理学和生物学上表现出的特征开 展了广泛的研究 .重离子束对生物体系的作用 , 按 其能量的高低可能有 3 种基本过程 :在能量较高或 受体线度较小的情况下 , 表现为重离子束贯穿 , 这 时主要是能量转移 , 即能量传递的一重效应 ;在上 述情况下若有电荷交换 , 即表现为能量与电荷的二 重效应 ;在能量较低或受体线度较大时 , 表现为重 离子束注入 , 这时便会产生能量动量转移 、 电荷交 换及质量沉积三重效应 .
基于上述理论 , 我们进行了多年重离子束在生 命科学领域中的应用基础研究 .
重离子束是 由兰州重离子加 速器国家 实验室 (NLHIAL)兰州重离子研究装置(H IRFL)提供的 . 目前该装置可提供 20 多种稳定离子束 (最高能量 可达 100 MeV/ u)以及几十种放射性离子束 (最大 流强可达 106 ions/ s).在为应用研究建立的辐照终 端上 , 可提供面积最大可达 5 cm ×5 cm 的比较均 匀的离子束 .在该装置上除主要研究重离子物理基 础研究外 , 还为重离子物理相关交叉学科的应用及 其基础研究创造了条件 .近年来 , 我们所做的工作 及取得的初步成果大致如下 :
中国科学院寒区旱区环境与工程研究所创新项目(210069) 作者简介 :卫增泉(1939 -), 男(汉族), 江苏吴县人, 研究员 , 博士生导师 , 从事(重离子)物理学与生命科学交叉学科的研究 .
第 1 期
卫增泉等:重离子束在诱变育种和分子改造中的应用
· 39 ·
重离子的 LE T 要比 X , γ射线的大得多 , 因此 它对生物介质作用到的部位损伤很密 , 造成细胞核 中 DNA 分子双链断裂比例显著增加 , 表现出损伤 程度比较严重 , 不是细胞致死 , 就是突变率高 , 而 且损伤不易修复 , 突变体稳定较快 .这些特性在诱 变育种中具有很大的优越性 , 可以采用较小的剂量 达到诱变目的 , 而且突变率高 、 突变体稳定性好和 育种周期短 .
以上新品系已在甘肃省中 、 西部地区试种千亩 以上(最多已近 3 万亩), 深受农户欢迎 , 拟在品种 审定后 , 正式提供生产 , 推广使用 .
3)诱变进口马铃薯“大西洋” , 当代大薯率增加 50 %, 小薯率减 少 50 %, 单株上结 实个大 、 数多 , 单株产量提高 30 %—50 %(见图 2).
图 2 诱变后的进口马铃薯“ 大西洋”(左边)
4)诱变 新疆白皮脆瓜 , 当代就获得含糖量增 加 、肉质颜色变深 、 个大和一藤结 4 瓜(原一藤只结 一个)等优良变异株(见图 3).
5)诱变蔬菜荷兰豆 , 当代就选育出茎杆变矮 、 肉质增厚 、嫩荚宽度增大的优良变异株(见图 4).
6)辐照处理禾本科草籽“ 美国细茎披碱草”和 菊科草籽后 , 在大田中已选出叶片变厚 、 叶色深绿 、 生长势增强的禾本科牧草与叶片形状 、 茎杆和叶脉 颜色发生了很大变化的菊科品种新株系 .
重离子束在辐照生物体系时 , 受体细胞表面受 损和穿孔 , 从而引起细胞膜透性和跨膜电场改变 , 有利于带负电荷的外源 DNA 主动进入细胞 .另一 方面 , 重离子束辐 照导致受体 DNA 损伤 , 激活受 体细胞的修复机制 , 有利于外源 DNA 与受体细胞 DNA 的重组和整合 .这两点有可能提高外源基因 导入率 、 克服转基因沉默并延长表达时间 .重离子 束介导外源基因不必通 过与载体重组 这一中间环
节 , 而且可以转导大片段 DNA 甚至全 DNA , 这就 简化了步骤 , 可以缩短周期 、降低成本[ 7] .
3 科学实践
来描述 , 式中符号见参考文献[ 2] .一方面 , 重离子 随着能量不断损失而速度逐渐减小 , 另一方面 , 在 离子路程上因获得电子而使其电荷数变小 , 因此在 开始一段路程上 , 能量损失值几乎保持不变 .随着 离子向前行进 , 速度越来越小 , 而有效电荷数不再 变化 , 直到离子能量耗尽时 , 整个射程 骤然截止 . 截止前产生一个尖锐的能量损 失峰 , 即 Bragg 峰 , 此时 LE T 在很长一段行进路程上相对较小 , 到最 终骤然增大 .这种能量沉积空间分辨高的特性 , 就 会使生物系统受到严重影响的部位是局部的 , 其它 部位影响较小 .因此 , 总体来看 , 重离子束对生物 体系的作用 , 有利于获得更多突变体 , 提高突变率 . 同时 , 这种局部受损的部位可以随离子能量的高低 而变化 , 是可以调控的 、 可以选择的 , 这有利于实 现宏观定点定位诱变 , 探索定向育种 .这种能量沉 积空间分辨性好的特性也非常适用于肿瘤治疗 , 它 能高效 、 准确地杀死癌细胞 , 对消除癌细胞集中的
图 4 诱变后的蔬菜 荷兰豆 , 与 对照 相比 , 茎杆 变矮 、 肉 质 增厚 、 嫩荚宽度 已选育出茎杆变粗 、 颜色变深 、 茎叶铺展 面扩大 、 生长茁壮的新株系 .
8)牵牛花籽被处理后 , 使其结出的花瓣由单瓣 变为双瓣 , 由粉红变为深红(见图 5).