隋丽[1]2003年在《重离子致DNA双链断裂的AFM观测和机理研究》文中指出脱氧核糖核酸(DNA)是生物体中一类重要的大分子。它是生命信息的载体，也是辐射生物学效应的最重要的靶分子。电离辐射可引起DNA多种类型的损伤，如碱基损伤、糖基损伤、单链和双链断裂以及DNA交联等，其中双链断裂(DSB)是辐射所致生物效应中最重要的原初损伤。 本实验旨在用原子力显微镜(AFM)研究重离子辐射后早期的DNA双链断裂。因为重离子具有高传能线密度(LET)及剂量分布呈尖布喇格峰的特点。与低LET辐射相比，重离子通过物质时有着完全不同结构的电离径迹，径迹结构较为复杂，所引起的损伤机制极为复杂。通过研究重离子辐射的生物学效应，可以为重离子治癌、太空辐射和核辐射的危险性评估等提供丰富的数据。 在实验中，分别选用~(241)Am放射源产生的氦原子核(α粒子，LET=101keV／μm)以及HI-13串列加速器产生的不同LET值的~7Li(LET=124keV／μm)和~(12)C(LET=242keV／μm)重离子，以不同的剂量对纯化的质粒DNA水溶液进行了辐照。借助于AFM，对α粒子和两种重离子诱发的DNA损伤进行了纳米水平的结构分析，并结合Scion Image图像分析软件的分段测量方法，对辐照诱发的DNA碎片长度分布进行了纳米级分辨的测量。得到了DNA分子的超螺旋、开环和线性叁种形态随剂量的变化情况以及DNA碎片的长度的分布函数，并用Tsallis熵统计理论对实验值进行了拟合。结果表明，具有高LET的重离子辐射与低LET辐射相比，能够更有效的诱发DNA分子发生双链断裂，并使双链断裂的分布更局部和更密集。此外，使用凝胶电泳技术也对辐射诱发的DNA链断裂情况进行了分析，得到了DNA分子形态随剂量的变化规律，并与AFM结果进行了比较。结果表明，AFM显微技术，是在分子水平上研究辐射所致DNA结构和功能变化的有力工具。与凝胶电泳技术相比，AFM能够区分DNA分子的各种形态，并能实现对辐照诱发的DNA较小片段的测量。
孔福全[2]2005年在《重离子致DNA损伤及修复的研究》文中研究说明DNA是生物体中一类最基本的大分子,是遗传信息的载体,是电离辐射引致细胞杀伤或转化的主要靶分子。电离辐射通过直接或自由基的间接作用使DNA产生各种损伤,其中双链断裂(DSB)是辐射所致生物效应中最重要的原初损伤。损伤后的DNA能否被正确修复,关系到基因的突变、细胞的存活乃至癌变。研究重离子诱发的DNA链断裂及修复对重离子治癌、寻找抗辐射防护制剂和核辐射的危险性评估具有重要的意义。本课题从实验和理论两个方面对重离子诱发的DNA双链断裂进行了研究,主要工作有:一.在实验工作方面:(1) 将辐照方式进行了改进,首先用重离子轰击金靶,再利用Q3D磁谱仪的散焦作用形成的均匀散射重离子束对样品进行辐照,代替了原来的在重离子扫描管道上用离子束对样品的直接辐照方式,从而提高了辐照的均匀性。(2) 利用HI-13串列加速器产生的两种能量的重离子~7Li,对DNA溶液和添加自由基清除剂甘露醇的DNA溶液分别进行了辐照,并通过原子力显微镜(AFM)观察,发现在相同剂量下,DNA样品经过高LET的离子照射后的碎片中短碎片比低LET情况明显增多,说明高LET值的重离子更容易诱发DNA双链断裂。加入甘露醇后,在10Gy剂量的辐照后,DNA样品图像中仍存在环状样品,而无甘露醇的样品中只有线性DNA,说明在重离子诱发的DNA双链断裂断裂过程中所产生的自由基起着重要的作用。(3) 对经重离子~7Li辐照后的DNA样品,进行了在无细胞提取物的催化下的末端连接实验。凝胶电泳分析结果表明,经过无细胞提取物催化后,在DNA样品中并没有出现二聚体,而且反应后的条带与反应前的相比较,线性的比例明显增加。对产生这种现象的原因, 尝试着作了些分析。二.在理论方面:用随机断裂模型分析了重离子电离辐射致质粒DNA双链断裂(dsb)的片段长度分布,分析表明在低剂量时,随机断裂模型不能描述DNA的碎片分布。在较高剂量时,随机断裂模型可以较好地再现实验结果,说明了在较高剂量情况下,重离子诱发的DNA碎片的长度分布具有随机统计性质。还尝试用Tsallis熵模型分析了DNA碎片的长度分布,相似的是,在较低剂量时Tsallis熵模型同样不能描述实验结果。
隋丽[3]2006年在《高LET辐射致DNA和生物体损伤的机制及其防护研究》文中指出脱氧核糖核酸(DNA)是辐射生物学效应的最重要和灵敏的靶分子。电离辐射通过直接作用和自由基的间接作用可引起DNA分子多种类型的损伤，如碱基损伤、糖基损伤、单链和双链断裂以及DNA交联等。其中双链断裂(DSBs)是最关键的损伤类型，它的正确和完全修复可保证细胞的存活，而错误修复和残余DNA损伤将导致细胞的死亡、突变和转化。重离子和质子是具有高传能线密度(LET)的辐射。与低LET辐射相比，其能量沉积密集，通过物质时有着完全不同结构的电离径迹，径迹结构复杂，能引起较高的相对生物学效应(RBE)。在辐射生物学实验中，具有高LET的粒子的使用，为研究不同离子密度和生物学系统之间的相互关系及证实模型和理论的物理基础提供了基本和良好的工具。研究高LET辐射与生物物质的相互作用对于重离子和质子在放射治癌中的应用具有十分重要的意义，同时对于暴露于高LET辐射情形下，如太空辐射及核辐射环境下人员的危险性评估和辐射防护也是十分必要的。本研究利用原子力显微镜(AFM)技术和凝胶电泳方法，在分子水平上研究了具有高LET的重离子辐射中直接和间接作用致DNA链断裂的物理化学机理及自由基清除剂的辐射防护作用。利用光学显微镜手段，在细胞水平上观测了质子辐射诱发的一些生物学效应。以期为重离子和质子治癌、太空辐射和核辐射的危险性评估及其防护等提供有价值的实验依据。选用HI-13串列加速器加速的具有不同LET值的~7Li和~(12)C重离子，以不同的剂量分别对干状及不含和含自由基清除剂的水溶液pUC19质粒DNA进行了辐照。使用AFM在纳米尺度上直接观测了辐射诱发的DNA碎片及分子形态的变化。得到了DNA碎片长度的分布和双链断裂数目随辐射剂量的变化规律，评估了自由基清除剂甘露醇和维生素C的抗辐射能力。同时，使用凝胶电泳方法分析了实验样品，对AFM的结果进行了验证和补充。研究结果表明：对于水溶液pUC19质粒DNA，具有110keV／μm左右LET值的~7Li离子诱发的生物效应最为严重。与具有低LET的电子和高LET的中子(55keV／μm)相比，在相近剂量下，具有较高LET的~7Li离子可诱发DNA分子发生集团损伤，即形成更多和更短的DNA小碎片，从而使DSB的分布更局部和更密集；干状DNA及DNA水溶液浓度和自由基清除剂对DNA链断裂产额的影响均暗示，在水溶液环境下，~7Li离子辐射诱发的DNA链断裂是直接作用和自由基的间接作用的共同结果，而自由基的作用为主导因素；在~7Li和~(12)C重离子辐射中，自由基清除剂甘露醇和维生素C均能与DNA分子竞争自由基，清除辐射过程中产生的自由基，有效地减少重离子诱发的DNA链断裂的产生，具有一定的重离子辐射防护能力：与γ辐射相比，自由基清除剂对重离子辐射诱发产生的DSB的清除能力略小，表明重离子辐射可诱发更多的不能清除的DSB，这些DSB主要由直接作用和局部多重损伤位点(LMDS)所引起；质子辐射诱发ICR小鼠的皮肤及心肌、肝和肺等深层组织发生了病理性改变。这些结果为进一步深入研究质子辐射致生物体损伤机理提出了挑战。总之，传统的核物理实验技术与先进的AFM技术和现代分子生物学技术的成功结合，为辐射生物损伤机制及其防护的研究提供了一种重要和有力的研究手段，可实现在分子水平上获得高LET辐射致DNA损伤及其防护的更为精细的信息和丰富的实验数据。
梅俊平[4]2003年在《重离子致生物大分子DNA损伤的实验研究》文中研究表明电离辐射所致生物损伤的研究既是放射生物学和放射医学中重要的前沿领域，也是目前各方面所关心的热点问题。从重离子治癌的基础性和先导性的研究，载人航天飞行过程中的太空辐射危险性评估，到长期在低剂量辐照环境下的放射性对机体损伤等等，都与电离辐射所致生物损伤的研究有着密切的关系。 DNA(脱氧核糖核酸)是生命信息的载体，也是辐射生物效应的最主要的靶分子。射线作用于生物体，从照射开始到出现各种生物学效应，是一个极其复杂的过程。DNA的辐射损伤是其中最基本和最关键的一环，而DNA的双链断裂(DSB)又是辐射引起的各种生物学效应中最重要的原初损伤。因此，研究辐射后早期DNA双链断裂的物理机理非常重要。 我们利用~(241)Am源产生的α粒子(氦原子核)(Z=2，E=5.48MeV LET=90keV/μm，)和中国原子能科学研究院核物理所的HI-13串列加速器产生的Li(Z=3，E=26MeV，LET=120keV/μm，)、C(Z=6，E=84MeV，LET=260keV/μm，)叁种离子束，以1.0-10.0Gy的剂量照射纯化的质粒DNA，并利用先进的原子力显微镜(AFM)技术观测了上述重离子诱发的DNA双链断裂的情况；另外，运用凝胶电泳技术观测了离子束致DNA链断裂的情况。取得了如下的结果： 1．运用上海爱建研制的原子力显微镜和DI的原子力显微镜成功地观测到了DNA链及其碎片，表明我们已基本上掌握了DNA样品的制样技术和AFM观测技术。这为建立DNA链断裂模型做了技术上的准备。 2．通过AFM对实验结果的观测，可以定性地得知：在同等剂量条件下，高LET值的重粒子与低LET的射线相比，DNA双链断裂的数目要多一些；在相同LET条件下，随剂量增加DSB的片段变短、数量增加。 3．分子生物学技术——电泳技术分析结果表明，离子辐射造成的DNA双链断裂(DSB)与粒子剂量呈线性正相关关系，即随着粒子剂量值增大，DSB量也逐渐上升。 2、3均表明重离子致DNA链损伤比低LET射线引起的要复杂、程度要高。 综上所述，高LET重离子辐射射线与低LET辐射射线相比，呈现出较高的生物学效应。
倪嵋楠[5]2001年在《重离子致DNA辐射损伤研究》文中研究指明电离辐射所致生物损伤的研究既是放射生物学和放射医学中重要的前沿领域，也是目前各方面所关心的热点问题。从重离子治癌的基础性和先导性的研究，载人航天飞行过程中的太空辐射危险性评估，到长期在低剂量辐照环境下的放射性对机体损伤等等，都与电离辐射所致生物损伤的研究有着密切的关系。 近年来，由于分子生物学的发展和各种精密仪器的发明，这种研究正逐步从宏观走向微观，观察对象也包括了微生物，细胞以及各种经过提纯的DNA(脱氧核糖核酸)分子。这其中，DNA是生命物质中信息的载体，也是辐射生物效应的最主要的靶分子。射线作用于生物体，从照射开始到出现各种生物学效应，是一个极其复杂的过程。DNA的辐射损伤是其中最基本和最关键的一环，而DNA的双链断裂又是辐射引起的各种生物效应中最重要的原初损伤。因此，研究辐射后早期DNA双链断裂的物理机理非常重要。 我们利用先进的原子力显微镜(AFM)技术，结合核物理学及分子生物学的实验手段，对几种DNA分子进行了纳米尺度上的观测，得到了多种DNA分子的直观图像。在此过程中我们在观测技术上获得了许多经验，并且研制了AFM配套装置—生物用溶液池；为进一步实验，我们设计并加工了241Amo源辐照装置，模拟了DNA分子受到。粒子照射后的双链断裂AFM图像，并预测了有关电离辐射所导致的DNA断链几率的初步统计实验结果。
倪嵋楠, 赵葵, 隋丽, 梅俊平, 郭继宇[6]2002年在《DNA分子及其双链断裂碎片的AFM观测》文中研究说明生物大分子DNA是生命信息的载体,是辐射生物学效应最重要的靶分子。为了进一步研究辐射致DNA损伤的机理,首先需要掌握观测DNA分子及其双链断裂(Double Strand Breaks,DSB)碎片的技术。在大气状态下,使用先进的原子力显微镜(AFM)技术获得了3种经过提纯的DNA分子的直观图像;在水溶液中,利用~(241)Am-α源辐照装置对其中一种DNA分子进行了低剂量照射,利用AFM
杨明建[7]2007年在《辐射致DNA和细胞损伤的几种检测技术初探》文中指出随着质子和重离子治疗肿瘤的应用日益为人们所接受,高传能线密度(LET)辐射哺乳动物细胞的生物学效应机理研究越来越受到重视。本研究利用琼脂糖凝胶电泳配合先进的成像系统技术、集落形成实验等传统的细胞生物学分析手段以及基因芯片这一现代分子生物学实验技术研究了辐射致质粒DNA和一些细胞的生物学效应,以期为重离子和质子治癌、硼中子俘获治疗(BNCT)、太空辐射和核辐射的危险性评估及其防护等提供有价值的实验依据。实验过程及初步结果如下:利用60Co-γ射线对不含和含自由基清除剂的水溶液pUC19质粒DNA进行辐照,使用凝胶电泳方法分析实验样品,结果表明在水状DNA溶液环境下,γ射线辐射过程中产生的自由基是诱发DNA单链和双链断裂的重要原因;甘露醇,维生素C和茶多酚是很好的自由基清除剂,在相同条件下甘露醇比维生素C具有更强的防护作用;对比以前做过的重离子辐照实验,发现自由基清除剂对γ射线产生自由基的清除作用更加明显,这对于评估重离子辐照中自由基的作用具有十分重要的参考价值。利用60Co-γ射线和238Puα源发射的α粒子对U251神经胶质瘤细胞和HepG2肝癌细胞进行辐照,结果表明:U251细胞比HepG2细胞具有更高的辐射敏感性;α粒子比γ射线对细胞增殖的抑制作用更加明显;在同等剂量下,α粒子与γ射线相比具有更高的相对生物学效应(RBE)。在兰州近代物理研究所重离子研究装置(HIRFL)辐照终端,用5Gy能量为80MeV/u的12C6+离子对L02正常肝细胞进行了辐照,用22K的人类全基因组寡核苷酸芯片分析基因转录谱,结果表明辐照后培养6小时细胞发生差异表达的基因有37个,其中19个基因表达下调,18个基因表达上调。辐照后培养24小时细胞发生差异表达的基因有269个,202个基因表达下调,67个基因表达上调。这些基因大多与细胞信号转导、细胞周期调控、DNA损伤修复、细胞凋亡等相关。实验结果为阐明重离子辐射效应的分子机制提供了有用信息。在进行上述实验研究的同时,学习和掌握了辐射致DNA和细胞损伤的几种检测技术,并对它们的适用性和优缺点进行了评估。
梅俊平, 赵葵, 展永, 隋丽[8]2003年在《α辐射致DNA双链断裂的AFM观测》文中研究说明利用先进的原子力显微镜(AFM)技术及凝胶电泳技术,对5.48 MeV的α粒子辐照后的水中pGEMTl质粒DNA进行分析,通过AFM观测,得到了清晰的DNA分子及α辐射致其双链断裂的直观图,并采用凝胶电泳对辐照前后DNA的损伤机理进行了研究,结果表明DNA链的断裂数目随着粒子照射剂量的增加而增加,并通过测量DNA片段所占比例关系,可获得DNA的片段分布.
李明[9]2007年在《热休克效应对细胞的保护效应》文中研究表明目的：本实验的内容主要是对细胞进行热休克预处理，用过氧化氢和加热来研究热休克效应对物理和化学因子引起的细胞损伤的保护效应，指标主要有细胞的存活率和DNA双链断裂率。研究目的为：(1)证实热休克预处理对胚胎细胞是否有保护效应。(2)证实热休克预处理不但可以提高细胞存活率还可以减少细胞DNA的双链断裂。具体内容为：(1)研究热休克预处理对H_2O_2处理后的V79、NIH3T3细胞存活率的变化，观察热休克效应是否可以提高胚胎细胞的存活率。(2)研究热休克处理对细胞DNA双链断裂的影响。(3)研究热休克预处理对高温引起的细胞DNA双链断裂的影响。方法：实验共分为叁个部分：(1)培养NIH3T3和V79细胞，热休克预处理后，采用不同浓度的H_2O_2处理细胞，不同恢复时间后，采用MTT法检测细胞存活率。(2)培养NIH3T3细胞，经37℃、39℃、42℃、43℃、45℃不同热休克预处理温度处理后，多聚甲醛固定，用抗γ-H2AX抗体孵育过夜，再用结合FITC羊-抗-鼠第二抗体室温下标记，激光共聚焦显微镜下观察DNA双链断裂所形成的斑点数量变化。(3)培养V79细胞，不同热休克处理温度和不同恢复时间，不同高温处理后，固定，用抗γ-H2AX抗体孵育过夜，用结合FITC羊-抗-鼠第二抗体室温下标记，激光共聚焦显微镜下观察DNA双链断裂所形成的斑点数量变化。结果：(1)对于NIH3T3细胞，最好的实验结果是热休克预处理组可以比对照组提高细胞存活率40％左右，对于V79细胞，最好的实验结果是热休克预处理组可以比对照组提高细胞存活率20％左右。不同热休克预处理后恢复时间(大于2小时)对细胞的存活率没有明显影响。(2)细胞经过热休克处理后，立即固定，用激光共聚焦显微镜观察细胞：有多少DNA双链断裂点就可以在细胞中观察到多少亮点，对照组有斑点细胞数小于细胞总数的5％。45℃条件下预处理后，在激光共聚焦显微镜下则可以观察到所有细胞核中都有因DNA双链断裂而形成的斑点。39℃处理的细胞，核内双链断裂的斑点无明显增多，有斑点的细胞数有少量增多。42℃处理的细胞有双链断裂斑点的细胞数和细胞核内斑点增加不明显，但经过43℃处理的细胞，细胞核中有双链断裂的斑点的细胞和细胞核中的斑点数量都有显着的增多。(3)细胞采用不同高温，不同热休克处理温度，不同恢复时间处理后，结果发现41℃热休克预处理1小时可以显着减少DNA双链断裂的量，为最佳热休克处理条件。不同热休克预处理温度对细胞双链断裂的影响有显着性差异，但不同恢复时间处理的细胞之间并未检测到显着性差异。结论：对细胞进行42℃以下温度热休克处理，可以提高细胞对高温和大剂量H_2O_2的耐受能力，提高细胞的存活率和减少细胞DNA的双链断裂量，说明热休克预处理能起到保护细胞的作用，不但可以提高细胞存活率还可以减少细胞DNA的双链断裂。且以41℃热休克预处理1h为最佳预处理条件，对细胞的保护效应最好。证实热休克预处理不但可以提高细胞存活率还可以减少DNA的双链断裂。
李国平[10]2007年在《低能离子束注入松科花粉的细胞学效应研究》文中研究表明离子束生物工程学作为一门新兴的交叉学科，目前仍然有技术问题值得进一步研究，特别是关于低能离子束注入后对植物细胞的直接损伤效应方面的知识还很缺乏。在离子注入试验中植物的休眠种子是最常用的试验材料。许多研究报道描述了受处理种子萌发以后，如幼苗或成长的植物体上的生物学效应，其研究结果也只是在个体水平描述离子束诱发的生物学效应；很多研究采用裸露的生物有机分子作为注入对象研究离子束对生物分子的直接作用，但以生物大分子系统模拟实验的结果只能对离子束的作用机制进行推测性解释，不能用于说明生活的细胞中的变化。细胞是生物体的结构和功能单位。离子束作用于生物体的有效部位也是细胞。细胞学效应是辐射生物学效应中最显着的效应之一。因此，只有在细胞水平探索离子束与细胞的直接相互作用，深入研究离子束对细胞的“加工”效应，才能在真正意义上揭示离子束生物学效应机理。要阐明低能离子束的细胞学效应机制，需要找到一个良好的实验模式系统。花粉接近单细胞，结构相对简单，可以离体培养，且可以在短时间内完成观测，是研究辐射生物学效应机理较理想的实验系统。由于裸子植物花粉具有生命力强、耐贮藏和花粉量大等优点，本研究选择裸子植物黑松(Pinus thunbergiiParl．)和雪松[Cedrus deodara(Roxb．)G．Don]花粉作为离子注入对象，以能量为30keV、剂量为1～5×10~(15)ions／cm~2的氮离子为离子源，从花粉细胞壁、细胞膜、细胞骨架系统、细胞核和蛋白质组等几个结构层次研究低能离子束注入对细胞的直接损伤效应。本项研究所获得的研究结果主要包括如下6个方面。1．应用生物显微镜技术，观察了低能离子注入对花粉萌发和花粉管生长的影响。对花粉萌发和花粉管生长有显着影响的起始剂量是3×10~(15)ions／cm~2。剂量为3～5×10~(15)ions／cm~2的N离子注入显着促进雪松花粉的萌发，其剂量-效应曲线呈先升后降；而离子注入总体上抑制黑松花粉的萌发，其剂量-效应曲线呈“马鞍型”，“鞍点”出现在7×10~(15)ions／cm~2。从花粉管生长速率和花粉管畸形情况看，离子注入对雪松和黑松花粉管的损伤效应很相似。总体上，离子注入抑制花粉管的生长，并引起花粉管发生畸形，畸形花粉管的主要类型是花粉管变宽和(或)花粉管顶端肿胀。通过低能离子、紫外线和伽马射线辐照花粉的比较研究，认为不同辐照源对花粉有不同的损伤机制。2．首次应用原子力显微镜，结合普通光学显微镜、扫描电子显微镜从不同的尺度水平研究了低能离子注入对雪松花粉外壁结构的影响。普通光学显微镜观察表明，注入剂量≥7×10~(15)ions／cm~2时，花粉着色与对照有显着的差异，表现在花粉表面呈锈色；原子力显微镜和扫描电子显微镜图像显示低能离子注入对雪松花粉壁有刻蚀作用，主要表现在花粉外壁结构单位被削去；刻蚀程度与注入剂量呈正相关，注入剂量3×10~(15)ions／cm~2开始对花粉外壁有刻蚀作用，剂量≥5×10~(15)ions／cm~2时，花粉壁表面开始出现“孔”、“洞”结构，甚至出现较大的裂痕或“沟”。这些研究结果为离子束介导外源基因进入受体的遗传转化技术提供了实验证据。3．为探讨离子注入损伤细胞的生理机制，以黑松花粉为材料，研究低能离子注入处理后花粉内超氧阴离子自由基(O_2~(·-))产生速率、丙二醛(MDA)含量、细胞膜相对透性(伤害度)和抗氧化酶SOD、POD、CAT活性动态变化。研究结果表明，当注入剂量≥3×10~(15)ions／cm~2时，花粉内超氧阴离子自由基(O_2~(·-))含量极显着提高，使膜脂过氧化作用增强，导致膜系统损伤，花粉MDA含量显着提高，细胞膜相对透性增大，叁个指标之间呈正相关；在低注入剂量1×10~(15)ions／cm~2下，花粉超氧化物歧化酶(SOD)活性提高，但随着注入剂量的增加，SOD活性逐渐降低；而过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性随着注入剂量的增加而下降。由此推测，在黑松花粉中抵御离子注入所产生的自由基的抗氧化酶类可能是超氧化物歧化酶(SOD)。4．为从蛋白质分子水平揭示低能离子注入对细胞的损伤效应，应用SDS-PAGE电泳技术和PAGE电泳技术分析了低能离子注入黑松花粉后花粉管内蛋白质组成及SOD同工酶、POD同工酶谱带的变化。研究结果表明，离子注入可引起细胞内蛋白质组成和同工酶谱发生改变，这说明离子注入后可以使花粉粒内的遗传物质表达发生了一定的变化。5．细胞骨架与细胞功能的密切相关。正常微管、微丝骨架结构在花粉管的顶端生长过程中具重要作用。裸子植物花粉管骨架系统的结构与功能有别于被子植物的。应用免疫荧光标记法和荧光染色法，结合激光扫描共聚焦显微镜术，观察了低能离子注入处理对黑松花粉和花粉管中微管、微丝骨架系统的影响。研究结果表明，离子注入花粉后，花粉管内骨架系统结构会受到不同程度的破坏。花粉管内微管骨架的破坏与离子注入所引起的花粉管形态异常(特别是花粉管顶端肿胀现象)有关，认为是离子注入引起花粉管(特别是其顶端)微管骨架的破坏，从而诱发花粉管形态异常，特别是花粉管顶端肿胀；此现象与秋水仙素所诱发的花粉管形态显着异常现象相似；花粉管内微丝骨架的破坏与离子注入抑制花粉管生长呈正相关，认为是离子注入引起花粉管内微丝骨架结构的破坏，从而导致花粉管生长迟缓。6．应用激光扫描共聚焦显微镜术观察了低能离子注入对黑松花粉粒内细胞核的直接损伤效应，研究结果首次揭示了低能氮离子注入可直接损伤细胞核结构，导致细胞核裂解，统计分析表明细胞核损伤程度与注入离子剂量密切相关。单细胞凝胶电泳，即彗星试验，是一种测定和研究单个细胞DNA链断裂的新电泳技术。本研究首次应用碱性单细胞凝胶电泳技术在体检测低能离子注入花粉后细胞DNA分子的直接损伤效应，结果表明：低能离子注入处理引起细胞核DNA单链断裂，细胞核DNA分子的损伤程度随着剂量的提高而增加，揭示了离子注入可诱发细胞核DNA突变。本研究以花粉和花粉管作为一个模式系统，在细胞或亚细胞水平初步研究了低能离子束注入对花粉细胞的直接损伤效应机制，认为低能离子注入对花粉细胞壁有刻蚀作用，破坏正常的膜系统结构和微管、微丝骨架系统，造成细胞核结构损伤和DNA分子断裂，引起酶和蛋白质的组成或结构改变；离子注入对细胞的损伤是直接的，也可能通过自由基的积累间接地对细胞造成结构和生理损伤；细胞骨架系统是注入离子攻击的关键“靶”，微管和微丝骨架系统损伤与许多后续的细胞学效应有关；离子注入对细胞骨架系统的破坏是离子注入诱发细胞损伤效应的重要机制之一。然而，离子束注入损伤细胞的机制相当复杂，许多问题有待于进一步研究，特别是应该深入分析离子注入细胞后DNA和蛋白质等生物大分子变化。本研究结果仅为进一步研究离子束生物学效应的细胞学机理提供了一些实验性基础资料。
参考文献：
[1]. 重离子致DNA双链断裂的AFM观测和机理研究[D]. 隋丽. 中国原子能科学研究院. 2003
[2]. 重离子致DNA损伤及修复的研究[D]. 孔福全. 河北工业大学. 2005
[3]. 高LET辐射致DNA和生物体损伤的机制及其防护研究[D]. 隋丽. 中国原子能科学研究院. 2006
[4]. 重离子致生物大分子DNA损伤的实验研究[D]. 梅俊平. 河北工业大学. 2003
[5]. 重离子致DNA辐射损伤研究[D]. 倪嵋楠. 中国原子能科学研究院. 2001
[6]. DNA分子及其双链断裂碎片的AFM观测[J]. 倪嵋楠, 赵葵, 隋丽, 梅俊平, 郭继宇. 中国原子能科学研究院年报. 2002
[7]. 辐射致DNA和细胞损伤的几种检测技术初探[D]. 杨明建. 河北工业大学. 2007
[8]. α辐射致DNA双链断裂的AFM观测[J]. 梅俊平, 赵葵, 展永, 隋丽. 河北工业大学学报. 2003
[9]. 热休克效应对细胞的保护效应[D]. 李明. 苏州大学. 2007
[10]. 低能离子束注入松科花粉的细胞学效应研究[D]. 李国平. 郑州大学. 2007
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