拟南芥胚的不同区域对MeV离子辐照的响应.pdfVIP

第55卷第11期2006年11月 物 理学报 1000．3290／2006／55(11)／5991．05 ACTAPHYSICASINICA ⑥2006 Chin．Phys．Soe． 拟南芥胚的不同区域对MeV离子辐照的响应* 覃怀莉1’ 薛建明1’ 赖江南1’ 王建勇1’ 苗 琦1’ 张伟明1’ 马 磊1’ 颜 莎1’ 赵渭江1’ 顾红雅2’ 王宇钢1’+ 1)(北京大学重离子物理教育部重点实验室，北京100871) 2)(北京大学生命科学学院，北京100871) (2005年12月15日收到；2006年3月30日收到修改稿) 利用不同能量的质子在大气环境中辐照拟南芥的含水种子，能量从1．1MeV到6．5MeV．根据模拟计算结果， 相应能量的离子对种子的损伤区域分别为胚的浅层、胚的一半和整个胚．本实验中，具有较高能量的质子可以完全 均匀地作用于拟南芥生长、发育及遗传密切相关的胚茎端分生组织，而能量较低的质子则不能直接作用于茎端分 x 生组织．实验所用质子注量范围为4×109ions／cm2--110“ions／era2．实验结果显示，虽然拟南芥种子的发芽率和幼 苗存活率随离子注量增加都呈现下降的趋势，但对应于不同的胚损伤区域，即在不同的入射质子能量条件下，注量 曲线具有各自的特征．实验结果显示，拟南芥种子中除了胚茎端分生组织作为对离子辐照敏感的辐射主靶外，茎端 分生组织之外的胚区域可能作为离子辐射次靶，影响到最终的辐射生物学效应． 关键词：离子辐照，拟南芥，胚区域，生物效应 PACC：6180J 透整个胚，因此射线或粒子会直接损伤作为辐射生 1．引 言 物靶的茎端分生组织内的遗传物质．与此不同的 是，绝大部分几十key的低能人射离子不能穿透整 辐射育种或航天育种等生物改良，是利用射线、 个样品，而是停留在胚浅层，其对植物种子造成的损 粒子与植物种子中胚区域的生物分子相互作用，造 伤是高度局域化的．因此，仅从辐照方式上讲，低能 成DNA分子的断裂及重组，从而改变种子的微结构 离子辐射是有别于其他传统辐射的．然而，到目前为 和基因遗传等，获得新的生物品种．低能离子束作为 止，国际上尚没有关于辐照损伤胚不同的区域是否 生物改良中一个新的基因突变源，已经取得了丰硕 会导致不同的生物学效应的报道． 的成果…．针对低能离子生物效应进行的大量研究 由于低能离子辐照受限于真空环境，这类实验 表明，低能离子具有与其他辐照方式不同的特点，如 所采用的植物样品绝大多数是干种子．由于天然植 类似马鞍形的存活一注量曲线拉_41、离子的超长穿透 物种子结构疏松多孑L、质量分布不均匀，离子在其中 深度b-8。等．然而，对于低能离子辐照植物种子诱变 射程歧离很大，很难用TRIM程序精确计算№_9J．但 的机理，究竟是由于极少数具有超常穿透能力的离 是，充分吸水后的种子由于内部含有大量水分，可以 子对分生组织内细胞的直接辐射损伤作用，还是低 以水为靶，用TRIM程序旧1精确模拟离子在含水种 能离子的辐照损伤通过后续的生化过程而产生的间 子的射程．因此，本实验选用含水的拟南芥种子作为 接作用，目前尚没有定论，亟待从低能离子在植物样 离子辐照的样品，从而在实验上准确地控制入射离 品中输运过程的物理角度，以及植物胚局域化离子 子在种子中的作用区域． 辐照所诱发的生物学效应等两个方面加以深入研