低能离子辐射诱导的远程诱变效应

【作者】 李方华； 王婷； 卞坡； 吴跃进； 余增亮；

【机构】 中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所离子束生物工程学院重点实验室；

【摘要】 低能离子的诱变机理是一个受到普遍关注的研究课题。因为低能离子极低的穿透深度(水中的射程<1μm)不足以直接作用到植物种子的分生细胞(SAM),以前的研究主要从离子辐照的原初物理过程上解释低能离子的"远程"作用机制,提出了"离子通道"、"次级作用"等假设。在本研究中,我们使用拟南芥菜GUS重组报告转基因系和DNA损伤修复基因AtRAD54P-GUS转基因系,以同源重组频率和AtRAD54基因的表达水平作为检测终点,从生物学层面上研究低能离子辐射的远程诱变效应,从非靶向辐射的角度解释低能离子的诱变机制。以30KeV能量和5×1016ions/cm2剂量的Ar+离子束分别定向辐照拟南芥菜种子的SAM端和RAM端,在植株地上部分(主要由SAM细胞发育而来)均检测到同源重组频率的提高和AtRAD54表达的上调。有趣的是相对于SAM端,对RAM端的辐照导致了更高的同源重组频率(4.97±0.45 spots/plant for RAM vs 3.84±0.22 spots/plant for SAM,P<0.05)。以10Gy剂量的α粒子辐照拟南芥菜4天小苗的根部,地上部分用铝箔遮挡,结果表明:α粒子的局部根辐照导致未辐照地上部分的同源重组频率增加了2.51倍(0.47±0.09 spots/plant vs 1.43±0.26 spots/plant, P<0.01),AtRAD54的表达水平较对照增加了2.04倍(P<0.05)。以上结果表明低能离子辐射在个体水平诱导的远程遗传改变是低能离子生物效应的一个重要机制。更多还原