氮离子注入纤维素酶产生菌的诱变效应研究

作为一种新型的生物诱变手段,离子注入技术以其独特的诱变机理和显著的生物学效应受到关注,被广泛地应用于植物、微生物育种和转基因.本文应用低能离子注入技术对纤维素酶产生菌里氏木霉(Trichoderma reesei)进行诱变选育,研究低能N+注入对其存活率、菌体总抗氧化能力(T-AOC)、蛋白质含量以及产酶能力的影响.结果表明,低能N+注入对T.reesei的诱变效应显著,T.reesei经N+离子注入后存活率曲线呈现"双马鞍型",而菌体注量-总抗氧化能力曲线与注量-存活率曲线呈现一致的变化趋势.由此推测,离子注入微生物所诱导的总抗氧化能力的强弱变化很有可能决定微生物的存活情况.在注入剂量为250×1014N+/cm2的条件下得到突变幅度提高最多的菌株,CMCA活力较对照增加了24.3%.     

低能N+注入对紫花苜蓿生理生化的影响

研究了低能N^ 注入紫花苜蓿后,对其发芽率,发芽势,苗高,直株重,叶绿素含量,粗蛋白含量以及幼苗过氧化物酶同工酶酶谱的影响,实验结果表明,发芽率,发芽势和过氧化物酶同工酶活性随剂量变化呈现明显的“马鞍型”变化曲线,而且过氧化物酶同工酶酶谱发生变异。     

氮离子注入选育耐酸性α-淀粉酶产生菌诱变效应的研究

利用低能(30keV)氮离子注入中温中性α-淀粉酶产生菌枯草芽孢杆菌BF7658,研究对其产耐酸性α-淀粉酶的诱变效应.结果表明,BF7658菌株存活率曲线是典型的"马鞍型"剂量-效应曲线,在"马鞍型"区域对应注入剂量50×1014～100×1014 ions/cm2下具有较高的突变率.通过诱变筛选到一株最适作用pH为5.0,较出发菌株的最适作用pH偏低一个单位的突变株,编号TUST743.该突变株产酸性α-淀粉酶的酶活为343U/mL.该酶在pH4.5和4.0条件下的相对酶活为61%和38%,说明此突变株所产酸性α-淀粉酶对低pH有较好的耐受性.经连续传代实验,表明该菌株遗传性质稳定.     

L-精氨酸产生菌的离子束诱变育种

采用N离子束对谷氨酸棒杆菌进行诱变处理,筛选磺胺胍抗性突变菌株,将突变菌株进行摇瓶发酵实验,选育出一株L-精氨酸产量较高和产酸性能比较稳定的突变菌株。该菌株L-精氨酸产量比出发菌株提高了24.8%。     

低能N^＋离子注入对超氧化物歧化酶分子二级结构及其活性的影响

超氧化物歧化酶经低能N 离子注入,应用圆二色光谱分析不同剂量低能N 离子注入对超氧化物歧化酶二级结构的影响,并分析了酶蛋白的二级结构变化对酶活性的影响.结果表明,在1×1015～10×1015ions/cm2范围,N 离子注入对超氧化物歧化酶二级结构产生影响,且不同剂量N 离子注入对超氧化物歧化酶的α-螺旋、β-折叠、β-转角及无规卷曲二级结构单元相对含量的影响程度不同.低能N 离子注入使超氧化物歧化酶的活性增加,酶活性增加与其α-螺旋结构的变化具有较好的关联性.     

氮离子注入对水稻愈伤组织形成的生物学效应

利用3种不同剂量的氮离子束为诱变源,分别对不同染色体组倍性的水稻成熟胚进行离子注入试验,对其出芽率和愈伤组织的形成状态进行了观察鉴定.研究结果表明,经过氮离子注入后,试验材料成熟胚的出芽能力、愈伤组织的诱导率以及愈伤组织的出愈时间均受到了明显的影响,这种生物学效应会因离子注入剂量的大小而异,也会因试验材料的染色体组倍性不同而表现出一定的差异.同时发现,经过离子注入后的同源四倍体材料比相应的二倍体材料更容易诱导出愈伤组织.由此可见,氮离子注入对水稻愈伤组织形成的生物学效应相当明显.     

低能N~+注入蒙古黄芪种子的生物学效应

以蒙古黄芪种子为材料,研究了不同剂量的N+注入对蒙古黄芪种子发芽势、发芽率、成苗率和幼苗叶片中叶绿素含量、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛含量的影响.结果表明:随着N+注入剂量的增加发芽势和发芽率的变化趋势为先降低后升高再降低,表现为"马鞍型"曲线,成苗率在低剂量时与发芽率相接近,在高剂量时成苗率明显降低.对叶片叶绿素含量以及过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)的活性,在低剂量上表现为激活效应,高剂量上表现为抑制效应;丙二醛含量在低剂量时明显低于对照,高剂量时含量升高,因此低剂量的N+注入蒙古黄芪种子能够提高幼苗的抗逆性,能够为育种提供一种有效的诱变方法.     

N+注入诱导肉苁蓉种子萌发的研究

为了探讨离子束处理对肉苁蓉种子萌发形成吸器特性的影响,从而提高肉苁蓉种子的萌发率,提出萌发机制,采用组织培养的方法对N＋注入的肉苁蓉种子进行萌发试验．结果表明：注入的N＋剂量为1000时诱导肉苁蓉种子的萌发率最高为20％．用N＋注入预处理后的肉苁蓉接种在添加不同浓度的6-BA、GA3和IBA的MS培养基上诱导形成吸器的效果比直接接种在MS培养基上的效果要好,萌发率达23．3％．     

N+注入对同源四倍体水稻花药组织培养体系的影响

选择三种同源四倍体水稻为实验材料,研究了氮离子注入对其花药诱导愈伤分化成苗组织培养体系影响.结果显示,低剂量范围(1.0×1015~2.0×1015N /cm2)的N 注入能明显提高愈伤诱导率.其可能原因为:低剂量N 注入可使花药组织的膜透性增强,新陈代谢加快,从而使诱导率增加.另外,无论注入剂量大小,N 注入都能明显改善愈伤生长状态,抑制其褐化衰老的进程,还能提高绿苗分化率.对此,从生化角度进行了一定的理论分析.     

避孕药饲喂果蝇的遗传学效应研究

利用果蝇(Drosophlia melanogaster)为试验材料,探讨了避孕药饲喂果蝇后产生的各种生物学效应.在果蝇培养基中添加不同浓度的(10、20、30、40、50、60、70 mg.L-1)避孕药,然后成对放置果蝇.经4代饲养,分别统计分析果蝇后代的数量、性比,测定了幼虫体重.结果发现,不同浓度的避孕药可显著减少果蝇后代的成蝇数目、可产生部分畸形个体、降低成蝇的性比;但对果蝇的幼虫体重影响却不明显.     

氮离子重叠注入对38CrMoAl硬度与耐磨性能影响的研究

研究了氮离子重叠注入对38CrMoAl硬度和耐磨损性能的影响。通过实验证实：用优化的2CI PSⅡ氮离子重叠注入对38CrMoAl材料耐磨性能有显著改善。     

Evidence for Base Substitutions and Repair of DNA Mismatch Damage Induced by Low Energy N^＋ Ion Beam Implantation in E. coli

Ever since the low energy N^ ion beam has been accepted, the mutations of ionizing radia-tion are attributable mainly to avoidance of DNA damages repair. Evidences based on in vivo proof results are limited. Using the E. coli wild type and mutator strains, the mutant frequencies suggest that base substitutions in rpoB gene are induced by the N^ implantation. A highly con-served region is selected to get the direct evidence for base substitutions by sequence of the high fi-delity PCR amplification products in mutants. Most of the mutants (90.9%, 40/44) have at least one base substitution in the amplification region. The evidences for CG to TA (55 %, 22/40), AT to GC (20%, 8/40) and TA to CG (5%, 2/40) transitions are identified. The transversions are AT to TA ( 15 %, 6/40) and GC to CG (5 %, 2/40). It is suggested that DNA cytosine methylase might play an important role in mismatch repair of DNA damage induced by N^ implantation by analysis of the mutant frequencies of mutator strains.     

低能N~+注入及真空作用对酶蛋白二级结构的影响

辣根过氧化物酶和超氧化物歧化酶经低能N+注入及真空作用后,应用圆二色光谱仪测定酶蛋白二级结构的变化.研究结果表明,N+注入和真空作用均使辣根过氧化物酶和超氧化物歧化酶的二级结构单元含量发生改变,且不同注入条件对辣根过氧化物酶和超氧化物歧化酶的二级结构单元含量影响也不同.离子的注入和真空作用都使酶蛋白二级结构单元发生相互转化,有些条件下,真空作用对酶蛋白的二级结构含量的影响与离子注入所产生影响相差无几.在离子注入生物学效应的研究中,应该考虑真空作用对生物体的影响.     

银离子处理微藻的生物学效应的研究

将塔胞藻培养在加入不同浓度的AgNO3(0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25,0.30 mg.L-1)培养液中,探讨银离子对微藻的生物学效应.结果发现,在前2轮培养(9 d/轮)中,随着培养基中银离子浓度的升高,微藻的生长繁殖明显受抑制,且细胞中的蛋白质、叶绿素含量均有不同程度的降低,但可溶性糖含量变化不明显.在培养到第3、4轮时,各种数值接近正常,表明单细胞生物对环境的变化有较强的适应性.     

Biological effect on sugar beet seeds induced by ion implantation

Through experimental analysis of peroxidase isozyme in the leaves of sugar beets, it has been verified that the enzyme activity of dry sugar beet seeds is closely connected with the doses of N₊ ion implanted, and that low dosage implantation helps to bring about enzyme activation. Meanwhile, new enzyme bands appear, and the growing quantrty and trend of sugar beets increase distinctly. The best result can be obtained when the dose of ion implantation is 4x10₁₆N₊/cm² and the number of pulse is 60 times.     

培养果蝇的最佳生态因子研究

研究了饲养空间、温度、光照和饲料成分等生态因子对野生型黑腹果蝇发育和繁殖的影响.结果表明:除光照时间外,其他因子对果蝇的生长、繁殖都有明显的影响.果蝇繁殖的子代数量随饲养空间的增大而增加,最适培养温度为25~28℃,饲料中酵母粉最适用量为常规用量的3~4倍,糖含量高或低都不利于果蝇的发育和繁殖.     

N+注入GCr15钢摩擦磨损性能研究

通过多种表面测试手段对氮离子注入GCr15钢的摩擦磨损性能进行了研究.结果表明,由于离子注入引起注入层显微硬度提高,表面残余压应力增大,表面粗糙度降低,以及注入层形成了大量细小弥散分布的硬质析出相ε-Fe2-3N,使摩擦磨损机理发生了变化,从而改善了材料的摩擦学性能.在本实验条件下,所得最佳参数为注入剂量4×1017ions/cm2,注入能量100 keV     

离子注入对多晶金刚石薄膜场发射特性影响的研究

对等离子增强化学气相淀积多晶金刚石薄膜在Ｎ离子注入前后的场发射特性进行研究。研究发现,同一工艺条件下的淀积的多晶金刚石薄膜样口的发展射特性在离子注入前有较大的差异,离子注入后金刚石石薄膜场发射特性的差异基本上得到消除,而且在高场下发射电流密有一定程度的提高,场发射特性得到较大改善。     

基于扇形趋利果蝇优化算法改进的FS-K聚类算法

针对果蝇算法对高维函数收敛精度低的缺点,提出了一种改进的基于扇形搜索的果蝇算法(Fan search-Fruit Fly Optimization Algorithm,FS-FOA),该算法在原果蝇FOA算法的基础上改进了果蝇群体的搜索路径,并赋予果蝇个体趋利性,使更多的果蝇个体朝着味道浓度更大的方向前进,使果蝇群体的搜索方向有更多的选择性,增加果蝇算法在处理高维函数问题上的收敛速度和收敛精度;并将改进的FS-FOA算法与K-means聚类相结合,提出一种FS-K聚类算法,与原K-means聚类和原果蝇(FOA)算法进行对比实验,引入5个经典的测试函数对原FOA算法和FS-FOA算法寻优结果进行测试,结果表明采用FS-FOA算法具有更高的收敛精度;引入5个UCI公共数据集对改进FS-K聚类算法和原K-means算法、SOM聚类算法、FCM聚类算法进行测试,结果表明FS-K聚类算法具有更好的聚类效果。     

N+离子注入Ti-4Al-2V合金的表面分析研究

作者采用3×1017/cm2和8×1017cm2两种注量对Ti-4Al-2V合金样品进行了N+离子注入,N离子能量75keV,在注入过程中样品温度控制在200℃以下.对注入前后的样品进行了X射线衍射(XRD)以及光电子能谱(XPS)分析.由XRD衍射谱表明,离子注入后有新相TiN和TiO2生成.由XPS宽程扫描谱表明,注入后样品表面主要为Ti,C,N和O.对Ti2p和N1s的XPS窄程扫描谱也证明,离子注入后致使合金近表面形成了TiN和TiO2.