离子束对生物体的作用原理及应用

离子束是指一束具有一定能量的质量数小于或等于4的带电离子束,离子束注入技术是生物物理技术,具有生理损伤小、突变谱广和突变频率高等特点。离子束与生物体的相互作用是我国具有独立知识产权的生物物理技术,我国科学家在上世纪80年代已经发现了离子束注入的生物效应,并将这一原理应用于植物诱变育种。本文主要概述了低能离子束注入对生物体的作用原理,以及该技术在植物育种、微生物品种改良和遗传改良上的应用,最后还小结了离子束注入技术在研究领域存在的问题并对其未来发展方向提出展望。     

低能离子束生物工程的发展趋势

简述了低能离子束生物技术在6个主要方面的研究成果。随着离子束生物技术不断发展,迫切需要建立一个更加完善的物理学平台,形成一个更加完整的研究体系,借助于其它学科的新技术或新工艺形成一个相互补充的技术集成体系,更应该将离子束生物技术的实用性和普遍性的范围不断地拓宽。明确提出了低能离子束生物工程的技术思路,即立足于低能离子束这一物理学技术平台,瞄准2个发展方向,促进3个有效转变,分清4个研究层次,注重5大生物学特性。     

低能重离子在作物种胚内射程分布的研究技术

我国科学工作者率先将低能重离子束成功地应用于作物诱变育种,并建立了能量,质量和电荷三因子作用机制体系,但至今有关理论射程很短的低能重离子注入生物体后如何通过信息传递而诱发生物学效应的机理尚不完全清楚,低能重离子在作物种胚内的实际射程分布迄今仍是一个颇有争议的热点问题,而该项研究就直接触及低能离子束与生物组织细胞的原初作用机制,应用低能放射性束或具有可探测放射性的核反应产物,通过超薄切片和逐层分析测定,即可定量计算不同能量的低能离子束在作物种胚内的射程分布,本文还探讨了激光共聚焦扫描显微镜,原子力显微镜,X-射线能谱分析技术,单粒子微束技术和图像处理等技术途径在该项研究中的应用。     

三种辐射源对耐辐射微球菌作用机理的比较研究

三种辐射源对耐辐射微球菌作用机理的比较研究宋道军余增亮（中国科学院等离子体物理研究所离子束生物工程研究中心合肥２３００３１八十年代中期创立于我国的低能重离子生物学，研究已证实注入离子对植物和微生物均有良好的诱变效应［１－４］。离子注入生物体集能量沉积...     

低能离子束介导转基因技术

通过与常规的植物转基因方法进行比较,阐述了低能离子束介导转基因的原理和优点,以及该技术自开创以来在应用领域中取得的成果。     

重离子注入质量沉积效应的研究动态

重离子注入生物学效应是我国首创的研究领域,但其基础理论研究开展较少,特别是在重离子束辐照所特有的电荷交换、动量传递和质量沉积效率等方面。前人多采用低能重离子束注入生物小分子和仪器分析手段来研究重离子注入质量沉积,但有关质量沉积对处于生命状态下的活性物体组织细胞和生物大分子所带来的生物学效应的研究还未见报道。本文作者首次提出应用稳定性和放射性重离子束注入细胞、生物大分子和抗生素等药物分子,然后用X－射线晶体衍射分析、微观和亚微观放射显影、放射性测量和分子生物学等研究技术对重离子注入质量沉积和质量沉积效应开展进一步的研究。     

生物技术带来的安全隐患

以重组DNA技术为核心的现代生物技术蓬勃发展,在农、牧、食品加工、医药卫生等方面,已经产生了巨大的经济效益和社会效益。但是,现代生物技术对生态环境和人类健康带来的潜在危害,使得人们开始关注生物安全。狭义的生物安全问题,是指现代生物技术的研究、开发、应用以及转基因生物的跨国越境转移可能对生物多样性、生态环境和人类健康产生潜在的不利影响。特别是各类转基因活生物体释放到环境中,可     

中国对生物技术的专利保护

１　生物技术的特点生物技术领域的发明,大致可以分为以下几类：（１）动物和植物品种发明;（２）微生物及遗传物质发明;（３）生物制品发明;（４）获得生物体的生物学方法或遗传工程学方法发明;（５）微生物学方法发明。总体来说,生物技术领域的发明具有以下特点：１．１　发展快近年来,生物技术取得了突飞猛进的发展。首先,在农业方面,高产低病转基因植物的出现,为农作物的大幅度增产开辟了全新的途径;在畜牧业、渔业方面,转基因动物,例如转基因鸡、转基因羊和转基因鱼也为畜牧业和渔业的优质高产提供了极大的方便;在医药领…     

从文献统计看我国离子束生物技术的发展

本文检索了1994-2003年间离子束技术在生物领域的应用研究文章,并从文献量,研究材料及研究的水平,期刊,离子源和基金来源等五个方面对其进行了统计和分析。统计结果表明,我国离子束生物技术在国家和地方政府院校的支持下得到了较快发展,其中微生物领域的发展最快;进入21世纪,地方政府院校开始逐渐加大对离子束生物技术的支持,并出现了有企业人员参与研究和企业基金支持的文献;文献内容主要是应用研究,基础研究较为匮乏。在综合分析数据的基础上,展望了我国离子束生物技术的未来发展趋势。     

美国SECURE规则评析及其对中国的启示

美国农业部动植物卫生检疫局在最近一次生物技术法规的修订中,将原有的关于监管利用基因工程开发的生物体的进口、州际移动和环境释放一章的规定进行了较大幅度的修改,并将之命名为SECURE规则。这一规则采用了新的安全评价方法,将评价的重心从原来的生产方法转移到了产品的特性上。此外,新的规则还通过豁免程序和监管状态审查等程序的设立,进一步简化了监管方式。但SECURE规则也存在着部门立法之间的协调不足、配套机制建设不完善等问题,可能给新规则的实施带来一定的挑战。我国作为转基因技术大国,在农业生物技术及其产品监管的立法上可以批判性地借鉴美国最新的立法实践,为我国生物技术产业的发展提供法治保障。     

低能离子束在生物技术中的应用研究

自从发现离子注入生物效应后,低能离子与生物体系相互作用研究在我国率先兴起,并很快投入应用。简要介绍低能离子注入生物效应的机理研究和应用研究的进展状况,并展望未来 。     

低能离子束介导的遗传转化研究进展

低能离子束注入对细胞的刻蚀作用提供了外源遗传物质进入细胞的途径,离子束介导的遗传转化技术已在水稻,小麦,烟草,棉花等多种植物上取得成功,对离子束介导遗传转化的原理和最新进展进行了评述。．     

低能氮离子注入大肠杆菌诱发的生物学效应研究

研究离子注入的诱变和导入外源DNA的生物学效应,用低能氮离子注入处理大肠杆菌野生型菌株MC4100A,将含水母绿色荧光蛋白基因的质粒导入细胞中。实验结果表明,在一些转化子中绿色荧光蛋白的表达或折叠受到了影响,一些转化子丧失了分裂后分离能力,且细胞膜有一定程度的损伤,为进一步研究微生物细胞分裂和蛋白质折叠机理提供了菌株。故低能氮离子注入对微生物细胞的诱变效应和导入外源DNA效应的有机结合将使离子注入技术在生物学基础研究中有着广泛的应用前景。     

低能氮离子注入西瓜胚芽的存活率的初步研究

以西瓜胚芽为材料 ,研究了低能氮离子注入植物活体组织的存活率和二甲亚砜 (DMSO)预处理对存活率的影响。结果表明 ,真空冰冻对存活率有一定影响 ,离子注入损伤是植物活组织在离子注入时存活率降低的主要原因 ;在能量为 2 5 ke V,总剂量为 3.9× 10 1 6ions/ cm2 ,脉冲剂量为 1.3× 10 1 4 ions/ cm2 的注入参数下 ,1%的 DMSO预处理 2 5～ 35分钟可以降低失水率并大大提高胚芽的存活率。由此讨论了进一步扩大低能离子注入的应用范围 ,以及在果树、花卉和无性繁殖的作物上进行诱变育种或遗传转化的可能性。     

重离子束生物工程中的一些基本物理问题

本文介绍了重离子束的基本特性和在生命科学应用中的优势,以及它的能区划分,传能线密度LET,相对生物效率RBE等,分别叙述了中、高能和低能离子束与介质作用的特点、在农学中应用的模式及其吸收剂量的计算,最后还对一些机理问题进行了简单讨论。     

Sodium,protons, and energy coupling in the methanogenic bacteria

In this review, I focus on the bioenergetics of the methanogenic bacteria, with particular attention directed to the roles of transmembrane electrochemical gradients of sodium and proton. In addition, the mechanism of coupling ATP synthesis to methanogenic electron transfer is addressed. Evidence is reviewed which suggests that the methanogens possess great diversity in their bioenergetic machinery. In particular, in some methanogens the primary ion which is translocated coupled to metabolic energy is the proton, while others appear to utilize sodium. In addition, ATP synthesis driven by methanogenic electron transfer is accomplished in some organisms by a chemiosmotic mechanism and is coupled by a more direct mechanism in others. A possible explanation for this diversity (which is consistent with the relatedness of these organisms to each other and to other members of the Archaebacteria as determined by molecular biological techniques) is discussed.     

重离子诱变微生物育种的研究进展

近年来,重离子束作为一种新的辐射诱变源在微生物育种领域已多有应用。与传统的辐照源相比,重离子束具有更高的传能线密度,可以产生更强的辐射损伤生物效应,因此突变效率高。本文综述了近年来重离子诱变在微生物育种中取得的进展、诱变后突变体菌株的筛选策略、重离子束引起微生物遗传物质改变的直接和间接机制以及突变后的修复机理,并对其在微生物育种中存在的问题进行了探讨。     

A novel approach to microbial breeding—low-energy ion implantation

Low-energy ions exist widely in the natural world. People had neglected the interaction between low-energy ions and material; it was even more out of the question to study the relation of low-energy ions and the complicated organism until the biological effects of low-energy ion implantation were discovered in 1989. Nowadays, the value of low-energy ion beam implantation, as a new breeding way, has drawn extensive attention of biologists and breeding experts. In this review, the understanding and utilization of microbial breeding by low-energy ion beam irradiation is summarized, including the characteristics of an ion beam bioengineering facility, present status of the technology of low-energy ions for microbial breeding, and new insights into microbial biotechnology.     

重离子射线照射后抗辐射菌基因组DNA的损伤修复

研究了不同种类的重离子射线及同一射线的不同剂量照射后引起的抗辐射菌(Deinococcus radiodu-rans)R1的DNA二条链的切断损伤修复时间。结果表明,抗辐射菌经重离子射线照射后所引起的DNA二条链的切断损伤经过培养能被修复;切断的DNA二条链的修复时间随着照射剂量的增加而延长;高LET的重离子射线照射所引起的损伤修复比低LET的重离子射线需要更长的时间,损伤修复的时间与射线的LET之间存在一定的依存性。由此认为:抗辐射菌经照射后引起的DNA二条链切断损伤与射线的种类及照射的剂量有关,照射的剂量越大,射线的LET越高,则DNA二条链的切断损伤越多,损伤修复所需要的时间越长。