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。     

低能氩离子注入对甜瓜种子发芽及幼苗某些生理生化指标的影响

以能量25 keV、不同剂量Ar 离子注入甜瓜种子,其发芽率均有所降低,且可不同程度提高O2-·产生速率和H2O2含量,同时过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性增加,膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量下降;剂量过大时,CAT、SOD活性下降,MDA含量上升.     

低能氮离子注入同源四倍体水稻的生物学效应

以低能氮离子束为诱变源,对同源四倍体水稻进行注入处理后,对其生物学效应进行了研究。研究结果表明,同源四倍体水稻比二倍体水稻对低能氮离子束注入处理更敏感。在注入离子剂量为3×1017N+/cm2时,同源四倍体水稻所受到的损伤比二倍体水稻所受到的损伤更严重。4份同源四倍体水稻(即IR36(4)、IR28(4)、紫血稻(4)、明恢63(4))的成苗率分别是2.0%、3.5%、3.0%和4.0%,致死率非常高。在同样条件下,4份相应的二倍体水稻(即IR36(2)、IR28(2)、紫血稻(2)、明恢63(2))的成苗率分别是33.0%、31.5%、29.0%和24.5%,致死率也比较高。在经过注入处理后的当代群体内,4份同源四倍体水稻的平均变异频率为32.5%,而4份相应的二倍体水稻的平均变异频率为9.5%。在同源四倍体水稻IR36(4)和IR28(4)的变异群体内分别发现22株和14株结实率均达到75.0%以上的单株,其中在IR36(4)群体内有1单株的结实率高达91.89%;在紫血稻(4)的变异群体内发现2株具有双胚苗性状的单株;在二倍体水稻明恢63(2)的变异群体内发现1株具有红心米性状的单株。在第二代群体中,除了叶鞘变异和米质变异这两个变异性状能稳定遗传之外,其它变异性状在群体内都发生了明显的性状分离现象。同源四倍体水稻的高结实率特性和双胚苗特性表现出一定的可遗传性。     

低能离子注入诱变选育漆酶高产菌株

利用低能N+束注入技术对漆酶产牛菌灵芝菌(Ganoderma lucidum)U60菌丝体进行辐照诱变.通过研究15 keV能量下不同注入剂量与灵芝菌存活率及突变率的生物学效应关系,确定了在2.6×1015-3.9×1015ions/cm2注入剂茸范围内可获得高比例正突变株.选择3.12×1015ions/cm2的注入剂量参数后,经多轮注入诱变,获得了遗传性稳定的漆酶高产突变株UIM-281;发酵产酶实验表明,UIM-281的产漆酶活力峰值分别是出发菌株U60的1.7倍及2.28倍,且产酶发酵周期相对缩短24 h,是工业发酵中更加经济高效的灵芝漆酶发酵菌株.     

低能离子注入木聚糖酶产生菌黑曲霉(Aspergillus Niger)育种中参数的优化

本文对离子束技术的注入工艺和在不同能量下的不同注入剂量下黑曲霉的存活率和突变率进行了研究,目的是为了找到恰当的注入工艺和良好的注入参数,使诱变达到较好的效果。结果发现:当注入离子为氮离子时,在10keV的能量下注入剂量为5.2×1014ions/cm2和1.56×1015ions/cm2时,诱变效果较好。在这注入条件下,通过培养基优化,使木聚糖酶酶活达到600IU/ml。     

建立低能离子束介导小麦转基因方法并获得转GUS基因植株

研究了注入离子种类、能量、剂量等参数对于低能离子束介导的遗传转化的影响,建立了适于小麦成熟胚转化的组培条件和筛选程序。以携带ＧＵＳ基因的质粒为供体,进行了报告基因转化研究。分子生物学证据表明ＧＵＳ基因已整合到小麦基因组中。３个小麦品种的抗性愈伤转化率分别为９．５％、１０．８％、１１．２％,再生植株转化率分别为１．４％、３．４％、１．７％,首次证明了离子束介导小麦遗传转化是可行的,为离子束介导小麦遗     

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。     

低能离子注入技术在生物学中的研究和应用

20年前,我国科学工作者率先开展了低能离子与生物体系相互作用的研究。如今,低能离子注入技术已在农业、花卉业以及发酵工程中广泛应用。对离子注入的概念、机理、应用和研究的主要成果及其前景作了简要介绍。     

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。     

低能离子束生物技术的应用

自从我国科学家发现离子注入生物学效应后,低能离子束生物技术的研究就在我国率先兴起。随后,越来越多的科学家基于低能离子与生物体之间存在的能量沉积、动量传递、质量沉积及电荷中和与交换的相互作用,对生物体内的遗传物质进行加工、修饰、重组,开辟了农作物和微生物等遗传改良及转基因的新方法。本文简要介绍了低能离子束生物技术产生的背景、低能离子束与生物体之间相互作用的机理和特点以及目前低能离子束在诱变育种和转基因等生物技术领域的研究进展,并展望了离子束技术在藻类基因工程方面的发展潜力。     

低能离子注入对大豆种子吸胀冷害的影响

本文分别从浸种液中无机离子的浓度、可溶性糖的浓度以及溶液的pH值,研究了低能离子注入对大豆种子吸胀冷害的影响。结果发现一定剂量的氮离子注入大豆种子后,其无机离子、可溶性糖、酸性物质的泄漏量均有低于对照组的趋势,而且其长势好于对照组,说明离子注入能在一定程度上减轻大豆遭受的吸胀冷害。     

低能氩离子注入对甜瓜幼苗抗氧化系统的影响

就低能氩离子注入对甜瓜幼苗抗氧化系统的影响进行研究,使用不同剂量的离子注入甜瓜种子,结果表明,不同剂量离子注入后伽师瓜、皇后品种的超氧化物歧化酶(SOD)分别在5×1016Ar /cm2、4×1016Ar /cm2剂量时酶活性最大,之后下降。抗坏血酸过氧化物酶(ASP)的活性的变化趋势与超氧化物歧化酶相似,分别在6×1016Ar /cm2、4×1016Ar /cm2剂量时酶活性最大。抗坏血酸和类黄酮的含量都有不同程度的上升,说明离子注入能诱导甜瓜幼苗抗氧化系统的生物合成。     

低能离子束介导外源基因转化烟草的研究

以烟草ＮＣ－８９种子为材料,用显微扫描电镜（ＥＳＭ）和电子自旋共振（ＥＳＲ）波谱仪研究氮离子束对烟草种子表面的刻蚀作用及能量沉积产生自由基的间接效应,为离子束介导转移外源基因提供了形态结构依据。将烟草种子用２０Ｋｅｖ的氮离子束处理后,浸入含有ＰＢⅠ１２１质粒的缓冲介质中,在含有卡那霉素１００ｍｇ／Ｌ的ＭＳ０培养基上继代筛选,得到３株抗性植株。取抗性植株的叶片,经组织培养后得到再生抗性植株。经过ＰＣＲ及ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交分析,证明外源基因已转入烟草。     

离子注入水稻愈伤组织提高农杆菌转化效率的初步研究

通过ＧＵＳ报告基因表达的组织化学染色分析,我们发现低能氮离子束注入水稻愈伤组织可显著提高根癌农杆菌介转基因效率,这为克服单子叶植物对根癌农杆菌不敏感性、提高遗传转化效率的研究提供了一条新的途径。     

低能铁离子束对原卟啉IX二钠盐的辐照效应研究

110ke V Fe^ 离子注入原卟啉IX二钠盐薄膜亲品后的一些谱学分析结果表明,低能铁离子束辐照可以导致生物分子的损伤和化学改性,并且初步证实注入铁离子在样品分子中慢化沉积后形成含铁的金属络合物,即注入铁离子的质量沉积。     

低能铁离子束辐照氨基酸衍生物的红外光谱结构表征

利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术研究了能量为110keV的Fe^ 离子束辐照L（ ）-半胱氨酸盐酸盐单晶水合物固态样品的结构变化情况。对辐照样品的两次红外光谱分析结果有所不同,表明固态样品不同部位受低能铁离子束作用后可发生不同的分子改性;但二者又具有一定的相似性,都反映了原分子中氨基、羧基和巯基等基团的受损及硝基和酰胺基团等的生成。