离子束诱变

核 物 理 实 验
裂变现象的发 开始超（铀）重 热核物质性质(状态方程)， 现及应用 元素合成 素105—118合成
人工合成放射 新反应机制(深 超形变核(预言核形状的多样性) 性核素 部非弹，大质量 奇异核结构—晕结构， 新的衰变模 转移)高自旋 式
107号同位素264,265,266Bh的合成
宇宙射线的来源： • 银河宇宙射线－数百MeV-GeV高 能质子α粒子少量重离子； • 太阳宇宙射线－数百MeV高能质 子； • 范· 阿伦辐射带－数MeV的质子
辐射对航天器的危害 • 充放电效应 • 总剂量效应 • 单粒子效应－翻转，锁定，烧毁
高能离子
宇航元器件单粒子效应试验基地
近物所已与几十家航天单位、半导 体厂家、相关研究所和高校开展合作研 究；2010年，单粒子效应试验的束流时 间达770小时，占总供束时间1/6，2010 年用户提出了2500多小时的束流申请。
国防重大专项
利用HIRFL装置为我国 新一代卫星关键器件的选 用提供了重要参考依据。
束流需求
LET≥75 MeV·cm2/mg， >1000小时/年
国内只有HIRFL满足
LET<75 MeV· 2/mg， >1000小时/年 cm
航天—宇宙射线对宇航员的危害
造血系统，生殖系统，神经系统； 细胞变异，致癌作用，诱发白内障， 重离子辐照的地面模拟，找出预防措施！ 重离子辐射生物学研究
重离子束的特点
• • • •
高能量的载体—MeV/nGeV/n； 脉冲窄，可调性好—几纳秒几十纳秒； 重复频率高(10Hz)，重复性好—10-4 整体转换效率高—电能离子能量(感应加速）
可以用于惯性约束聚变！
环境和经济性能的考虑

应 被 广 泛地 应 用 于植 物 、微 生 物 育 种 和外 源 Ｄ Ａ大 分 子 转 导 。 Ｎ
注 入有 机 体 ． 如果 是 生 命 必 需 元 素 离 子 或 活性 离 子 ． 能 量 降 低 当
至 ２ ｋ Ｖ 以 下 时 ． 会 沉 积 下 来 ． 入 的 离 子 与 移 位 原 子 或 周 ０ｅ 就 注
３ 离 子束 生 物 技 术在 食 用 菌 其他 育 种 方 面的 进 展
周海 燕 对 杏 鲍 菇 经 过 Ｎ 离 子 束 诱 变 后 筛 选 到 的 耐 高 温 菌 ＋ 株 ０ ２ 子 实 体 最 适 生 长 温 度 由 ｌ ℃提 高 到 ２ ℃ 。 物 转 化 率 ７， ６ ０ 生 提 高 了 ２ ．％ 。郑 永 标 等 利 用 氮 离 子 束 流 为 ４ ０ ２６ １＇ ＋ ９９ ０ ｘ ．ｘ ０￣ ， ｃ ２ 入 姬 松 茸 担 孢 子 ． 选 到 一株 子 实 体 呈 现 白色 突 变 的 姬 ｍ注 筛 松 茸 新 菌 株 。 张红 梅 等 以 ６ ｌ Ｕ ＊ ｍ 为 注 人 剂 量 ． 育 出 了 ｘ ０ Ｎ／ ｚ ｅ 选
理 变化 ： 是 表 面蚀 刻 和容 积 损 伤 效 应 ． 子 柬 造 成 受 体 细 胞 表 二 离
面 的损 伤和 穿 孔 ． 引起 细 胞 膜 透 性 和 跨 膜 电 场 的 改变 ． 利 于 外 有 源 遗 传 物 质 引 入 细 胞 ， 生 遗 传 变 异 ； 是 质 量 沉 积 效 应 ， 子 产 三 离
内蒙 古 农 业 科技 ２ １ （ ） １３ １４ ０ １３ ：０ ～ ０
Ｉ ｎ ｒＭｏ ｇ ｌ ｎ ｅ ｎ ｏ ｉ Ａ ｃ ｌｕ ａ ｉ ｎ ｅ Ａｎ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ａ ｕｔｒ ｌ Ｓｃｅ ｃ ｄ Ｔ ｃ ｏ ｏ ｙ

(1)改良植物品种 采用了各种不同种类 、 不同能量的离子 , 连续 多年对不同种类的植物进行了诱变育种 , 通过实验 室观察与田间培育 , 已经获得了一批新品系和许多 突变材料 , 其中较好的有 :
· 40 ·
原子核物理评论
1)来自亲本“定西-24”的抗旱 、 抗逆 、 优质春 小麦新品系 95-119 .
上面提及的重离子传能线密度 L ET 是沿其行 进路程而变化的 , 对于多电荷重离子射入介质后 , 可根据 Bethe-Bloch 公式
-ddEx
=
电离
4πz 2e4 NZ mev2
·
ln
2 me v 2 I(1 -β 2)
-β2
-ZC
瘤块和保护周围健康组织特别有利 . 重离子参数多样 , 有利于拓宽突变谱 .采用不
(1 中国科学院近代物理研究所 , 甘肃 兰州 730000 ; 2 中国科学院寒区旱区环境与工 程研究所 , 甘肃 兰州 730000)
摘 要 :重离子束具有与中性辐射 X , γ和中子不同的特性 , 利用这些特性开展它在生物学领域内 的应用和基础研究具有重要的理论和实际意义 .简要阐述了这种应用的理论基础 , 以及多年来实践 的一些工作与取得的结果 . 关 键 词 :重离子束 ;诱变育种 ;分子改造 ;应用 中图分类号 :Q691 文献标识码 :A
重离子束具有的这种独特优势在肿瘤治疗上可 以用来高效 、 准确地杀死癌细胞 , 而周围的健康组 织免遭(或减小)损伤 , 正像一把锋利的不流血的手 术刀 , 利用这种技术可以使我国的放射治疗技术跨 入当代先进行列 , 更好地造福人类[ 1 , 2] .
重离子束还可以用来进行定点定位诱变研究 , 探索定向育种新技术 , 有可能改变过去传统的无方 向性的随机育种局面 , 创造一套全新的育种手段 , 大大提高育种效率 , 缩短育种周期[ 3—5] , 为农业和 医药食品工业达到优质增产的目的 , 创造明显的经 济和社会效益 .

聚焦离子束诱导沉积概述及解释说明1. 引言1.1 概述离子束诱导沉积（Ion Beam Induced Deposition，简称IBID）是一种在材料表面上利用高能离子束进行沉积的先进技术。

通过控制离子束的能量、流强和轰击时间等参数，可以实现对材料表面进行局部改变并沉积出所需形状和结构的纳米材料。

该技术广泛应用于微电子器件制备、光学薄膜制备以及生物医学领域等多个领域。

1.2 文章结构本文将着重介绍离子束诱导沉积的原理、材料科学中的应用、技术发展现状与挑战以及未来的发展趋势。

下面将分别在各章节中详细阐述相关内容。

1.3 目的本文旨在全面概述离子束诱导沉积技术，并探讨其在材料科学领域中的应用前景和发展趋势。

通过系统性地介绍离子束诱导沉积技术原理和工艺流程，读者将对该技术有一个清晰全面的了解。

同时，文章还将重点讨论离子束诱导沉积在光学薄膜制备、二维材料生长和生物医学领域中的应用研究进展。

最后，文章将分析离子束诱导沉积技术当前存在的问题与挑战，并展望其未来的发展前景。

以上是“1. 引言”部分内容的详细清晰撰写，希望能对你撰写长文有所帮助。

2. 离子束诱导沉积的原理2.1 离子束诱导沉积的基本概念离子束诱导沉积（Ion Beam Induced Deposition，IBID）是一种利用离子束能量和动量传递来控制材料表面微观结构形成的技术。

该技术通过将高速离子束定向轰击目标材料表面，并在被轰击区域引起化学反应或物理相变，从而在局部区域上产生所需形态和组分的材料。

2.2 离子泵浦技术的应用示例离子泵浦技术是一种常用于真空系统中的开关设备，可实现气体压力的控制和调节。

在离子束诱导沉积过程中，离子泵浦技术被广泛应用于提供必要的低压环境，以便减少气体分子对待生成物质质量、致密度和晶格结构等性能产生不利影响。

2.3 离子束诱导沉积的工艺流程离子束诱导沉积工艺流程主要包括以下步骤：步骤1：设定离子束参数。

对于离子束诱导沉积，需要设定合适的离子种类、能量和通量等参数。

董 ， 喜存 一 李文建 （中 科 院 代 理 究 ，肃 州 ３ ０．国 学 研 生 ，京ｌ ３ １ 国 学 近 物 研 所甘 兰 ７ ０２ 科 院 究 院北 ｏ ９ ． ０ ；中 ０ ｏ） ｏ
摘要 利 用离子 柬诱 变技术进行甜 高粱品种和酵母 菌种 的选育 ， 旨在甜 高粱燃料 乙醇产业化的有效 开发 。对 离子柬诱 变技术 的原理及 其在植物 、 生物诱 变育种方 面的应 用进展 进行 了简要概述 ， 对 中科 院近代物理 研 究所在甜 高粱燃料 乙醇产 业化研发 中对重 离子诱 微 并 变育种 的初 步应用进行介 绍和展 望。 关键词 离子柬诱 变技术 ； Ｎ粱； ａ 酵母 茵 ； 燃料 乙醇 中 图分类 号 ￥ １ 文献标 识码 Ａ ５４ 文章编号 ０１— ６１ （８１ — ４ ４ ０ ５７ ６１（ ￣ ） ０９ — ２ ２ ２ ２
１ ｔ ｔｌａ ｒｆｎｏｕｔｎ ｆｈ ｈｍ ｆｉ ａ ｉｔｈｏ ｇ ｄｉ ａｐｃｉ ｎｓｅｔ ￣ ｕ ｄ ｅ ｔ ａｒ ｏｅ ．ｎ ｓ ８ ． ｈ ａｉｅ ｂ ｅｉｒ ｃｏ ｏｔ ｅｙｏ ｏ ｂ ｍｂ －ｃｎｌ ｙｎ ｔ ｐｌ ｔｎｉ ｗｅｓ ｍａ ａ ｗｓｅ ｒｄＡ ｄ ｌ ｎ Ｉ ｅ ｒｃ ｉ ｔｄ ｉ ｅｔ ｎｅ ｏｅ ｏ ａ ｓ ｉ ｏ ａ ｏ ｎ ｙ ｓ ｐ ｔ ａｏ 眦
ＣＡ Ｓ．
Ｋｅ ｏ ｓ Ｍｕａｉｎ ｔｃ ｎｑ ｅｉｄ ｅｄ ｂ ｏ ｅ ｍ； ｗ ｅ ｏｇｕ ； ａ ｔＦ ｅ ｔａｏ ｙ ｗｒ ｇ ｔｔ ｅｈ ｉｕ ｎ ｕｅ ｙ ｉｎ ｂａ Ｓ ｅ ｔｓｒｈ ｍ Ｙｅ ｓ； ｕ ｌｅｈ ｎ ｌ ｏ
２ ０世纪 ６ ｏ年代 以来 ， 离子 注入技 术在 国内外得 到 了较
体相互作 用时 的能量 沉积 、 质量沉 积 、 动量交换 和 电荷 交换

（一）不同的作物品种对辐射敏感性差异很大
作物辐射敏感性：豆科作物>禾本科作物和 棉花>十字花科作物和亚麻、红麻、烟草。
四棱裸大麦>六棱裸大麦>二棱裸大麦>四棱 皮大麦>六棱皮大状，其敏感性也不同 和植物体含水量有关
（三）处理前后的环境条件也影响诱变效果 种子含水量、氧气、种子储存时间 诱变效果是与剂量成正比例的。诱变育种时，常以半致死剂量、半致矮
• 6、如何确定化学诱变剂的处理浓度和处理时间？ • 7、诱变育种与其他育种（如杂交育种）在后代处理上有何异同？ • 8、诱变育种M1为何需要密植？ • 9、试述诱变育种在作物遗传育种与农业生产中的成就？
10、植物诱变育种的特点和发展趋势是什么？
二、化学诱变剂处理方法
常用方法浸泡法，另外有注射涂抹、熏蒸法 等。可处理种子、茎、叶或花序部分，但根系对 药剂敏感，不能从根系吸收诱变剂。
不同诱变剂诱发的突变类型和频率是不同的。 注意诱变剂的浓度，处理持续时间。
化学诱变剂特点：
1. 诱发突变率较高（点突变），而染色体畸变 较少
2.具有一定专一性，对处理材料损伤轻，有的 诱变剂只限于DNA的某些特定部位发生变异 3.需要渗透组织内部具有局限性(腊质化角质化） 4.方便成本低，但具有致癌的危险性
4.敏感部位
二、诱变剂量的选择
一般在改良个别性状时，处理剂量要求稍 低些(早熟性)，若期望产生较多类型的突变体， 则采取较高的剂量(降低株高)。 三、处理群体的大小
突变率是很低的，可能只要万分之一到百 万分之一。
四、种植和选择
通常M1不进行选择。 M2 大群体，选择单株， 但无益突变较多，注意株高、早熟性、抗性。 M2优良株系选择单株。
图7－1嵌合体的形成方式

关于高能重离子束辐射诱变北方粳稻育种方法的思考随着人口的增加和粮食需求的不断增长，粮食生产已经成为了全球关注的焦点。

而在粮食生产中，水稻作为最重要的粮食作物之一，其产量和品质一直是农业科研工作者所关注的重点。

为了提高水稻的产量和品质，育种技术一直在不断的探索和创新。

而其中，辐射诱变育种技术在水稻育种中也扮演着重要的角色。

高能重离子束辐射诱变技术是一种新型的育种方法，其主要是利用高能重离子束对种子进行辐照，从而使种子突变，进而产生新的性状或性状组合，为育种提供新的遗传资源。

相比传统的育种方法，高能重离子束辐射诱变技术有着更高的突变效率和更广泛的突变谱，可以产生更多的突变体，为育种提供更多的选择和可能性。

北方粳稻是一种重要的水稻品种，其主要分布在我国黄淮海平原和长江中下游地区。

北方粳稻具有早熟、高产、抗逆性强等优点，是我国北方地区主要的水稻品种之一。

然而，由于其自交亲缘关系较近，遗传多样性较低，导致其在遗传育种中面临着较大的难题。

因此，利用高能重离子束辐射诱变技术对北方粳稻进行育种研究，具有重要的意义和价值。

在高能重离子束辐射诱变北方粳稻的育种研究中，首先需要确定合适的辐照剂量和辐照方式。

一般来说，辐照剂量越大，突变效果越明显。

但是，过高的辐照剂量会导致种子的死亡率增加，从而影响育种效果。

因此，需要在保证育种效果的前提下，尽可能减少死亡率。

同时，不同的辐照方式也会影响育种效果。

目前，常用的辐照方式主要有束穿、束扫和束扫/穿混合辐照。

不同的辐照方式会对种子产生不同的影响，因此需要根据具体情况进行选择。

在确定合适的辐照剂量和辐照方式之后，还需要对突变体进行筛选和鉴定。

突变体的筛选和鉴定是辐射诱变育种中非常关键的一步，它直接决定了育种的成败。

在筛选和鉴定过程中，需要对突变体进行全面的评估，包括形态性状、生理生化性状、抗逆性等方面。

只有对突变体进行全面的评估，才能够选择出具有良好性状的突变体，为育种提供更好的遗传资源。

从杂交育种到基因工程学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、选择题1．如图所示限制酶切割基因分子的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列和切点是（）A．CTTAAG，切点在C和T之间B．CTTAAG，切点在T和A之间C．GAATTC，切点在G和A之间D．GAATTC，切点在C和T之间【答案】C【解析】据图分析，该限制酶能识别的碱基序列为GAATTC，其切点是在G和A之间，所以C正确。

2．离子束诱变育种是将低能重离子注入到生物体、组织或细胞内，使其产生变异。

该技术应用于药用植物的研究，不仅克服了辐射诱变的盲目性，而且能降低辐射诱变的负效应。

下列说法正确的是A. 离子束诱变不能产生染色体变异，而辐射诱变可以B. 离子束诱变育种的结果都是有利的变异C. 通过离子束诱变育种产生的具有优良效用的药用植物是新物种D. 离子束诱变育种较辐射诱变育种处理的育种材料相对较少【答案】D【解析】诱变均可以产生基因突变和染色体变异，A错误。

离子束诱变降低了辐射诱变的负效应，而不是完全消除辐射诱变的负效应，可能产生有害变异，B错误。

突变不一定产生新物种，C错误。

离子束诱变育种克服了辐射诱变的盲目性，处理的育种材料一般较少就可以得到想要的结果，D正确。

【点睛】变异与新物种的产生：（1）基因突变与基因重组属于分子水平变化，不会改变生物的种类。

（2）染色体变异可能改变生物种类。

染色体结构变异不会导致生物种类的改变，但染色体组成倍增加可以导致新物种的产生。

3．花药离体培养成烟草新品种、用抗倒伏易染锈病的小麦与易倒伏抗锈病的小麦为亲本育成抗倒伏抗锈病的小麦品种、培育无籽西瓜、用Co60辐射稻种,育成成熟期提早、蛋白质含量高的品种,以上育种方式依次分别是（）①诱变育种②杂交育种③单倍体育种④多倍体育种A.①②③④B.④③②①C.③④②①D.③②④①【答案】D【解析】试题分析：花药离体培养成烟草新品种属于单倍体育种。

2022-2023学年陕西省宝鸡市教育联盟高二3月月考生物试题1.多省发起乙醇汽油推广，传统汽油从2018年起将陆续停售。

某企业以秸秆为原料，通过微生物的酒精发酵生产酒精（乙醇）。

下列相关分析正确的是A．秸秆中含有的糖类均可以被微生物细胞直接吸收B．生成酒精的酶主要分布在细胞质基质和线粒体中C．酒精发酵时形成的CO 2释放到细胞外需通过两层磷脂分子D．生产酒精时所释放的能量最终来自ATP中的化学能2.研究发现，某些物质会对溶酶体膜造成伤害，使其内部的酶释放出来，导致细胞死亡。

下列有关叙述错误的是（）A．溶酶体执行功能时可能伴随其膜组成成分的更新B．溶酶体酶导致细胞死亡是因为其破坏了细胞的结构C．溶酶体依靠生物膜的结构特性防止水解酶的异常释放D．溶酶体酶导致细胞死亡，相应组织、器官的功能受损3.南洋东华公司研发了两种石油降解产品BDB-n生物降解菌（厌氧型）和BDB-a生物降解菌（好氧型），降解菌是通过产生酶对石油进行分解的。

如图为不同条件下，某种降解菌对某湖泊污泥中石油分解能力的测定结果。

下列有关分析错误的是A．该实验的自变量为pH和污泥含水量B．该实验的检测指标是2天后污泥中的石油含量C．该实验中使用的降解菌最可能是BDB-a生物降解菌D．在不同污泥含水量条件下，降解菌体内酶的最适pH相同4. HIV是逆转录病毒，科学家发现人体中的A3G蛋白具有抑制HIV增殖的能力，具体抑制流程如下图所示。

下列叙述正确的是A． A3G双聚体蛋白阻止转录酶移动，病毒的增殖受阻B． A3G单体蛋白在扫描过程中会形成A3G双聚体蛋白C．流程1中HIV遗传物质可能发生T→U的变化D．流程2中以核糖核苷酸为原料，合成单链RNA片段5.离子束诱变育种是将低能重离子注入生物体组织或细胞内，使其相应部位产生变异。

该技术有效克服了辐射诱变育种的盲目性。

下列说法正确的是（）A．离子束诱发基因突变只发生在细胞分裂前的间期B．没有外界因素的诱发，细胞内的基因不能发生突变C．通过离子束诱变育种得到具有优良性状的新物种D．离子束诱变育种可能比辐射诱变育种处理的材料少6.如图为人体体液中的物质相互交换示意图，下列叙述错误的是（）A．b、c、d等构成了内环境B．大部分细胞的细胞内液是a 1C．c是淋巴液，其中的淋巴细胞可抵御疾病D．a、b、c、d四种体液中，含蛋白质成分最多的是d7.如图为血液流经人体某器官的模式图。

0 .15 % ， 琼脂 2% ， 麸皮 5 % ， 阿魏粉 3 % ，H 值 平板培养基） ， 分别挑取各剂量各单菌落挑斜面培养。 7 .0 。 （ 2） � 液体发酵培养基： � � � � 小麦粉 2% ， 蔗糖 2% ， 酵母 后进行液体摇瓶培养， 3 0 、 20 0 / 培养 3天。 膏 0 .4 % ， 蛋白胨 0 .2% ， K H 2� PO 4 0 .2% ， M SO 4 0 .1 % ， 1 .2.3 菌种存活量的统计 平板培养基 3 0 麸皮 3 % ，H 值 7 .0（ 麸皮、 阿魏粉沸水煮 3 0 八层纱布过滤， 取其过滤液） 。 1 .1.3 主要 试剂 后， 用 培养 10 天后， 分别算出各剂量组的成活量。做出存活量曲线。 1.2.4 正负突变率统计 根据成活量曲线， 找到变化明 显的分布区间， 以分布区间中注入剂量为研究对象， 对菌
文献标识码： A
文章编号： 10 0 8 -9 63 2 （20 0 6 ） 0 4 -0 0 3 4 -0 3
阿魏菇 � （ .） 又名阿魏侧耳， 原 （ BR） ， K H 2 PO（ A R） ，M SO（ A R） ， 酵母膏 （ BR） ， 95 % 4 4 � 产于新疆草原、 戈壁野生阿魏根茎上， 国内仅分布于新 乙醇 （ A R） ，N OH （ BR） 。 疆塔城、 阿勒泰 地区， 阿魏菇可 入药具有 消炎杀 虫作 用， 对于 腹部 肿块、 肝 脾肿 大、 脘腹 冷痛 等有 治 疗效 果 。具有很高的营养价值， 但其子实体生产周期长， 产量低， 生物效率极低， 其多糖含量不高。对阿魏菇的 诱变育种， 突破了传统的食用菌诱变方法， 从两个方面 进行了尝试。一方面： 常规的物 理化学等诱变方法都 采用孢子来进行诱变， 本文尝试用阿魏菇打散菌丝进

Ｔｈ ｅ ｒ ａ ｗ ｓ ｔ ａ ｒ ｃ ｈ — ｄ ｉ ｇ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｇ ｌ ｕ ｃ ｏ ａ ｍｙ ｌ ａ ｓ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｒ ａ ｉ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ １ １ ０ ０ ． ９ Ｕ／ ｍＬ，ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｗａ ｓ ７ ｔ ｉ ｍｅ ｓ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｒ ｔ ｈ ａ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｚ ｙ ｍｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｌ ａ ｓ ｔ ｓ ｔ ｒ ｉ ｎ（ １ ５ ６ ． １ Ｕ／ ｍＬ） ．Ｔｈ ｅ ｅ ｎ ｚ ｙ ｍｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ
浙 江工业 大学 生物与环 境 工程 学院 （ 杭州 ３ １ ０ ０ １ ４ ）
摘 要 ： 以黑 曲霉 ＵＶ一４为 出发 菌株 ， 利用 Ｃ ｏ 一７射 线与 离子 束进 行 复合 诱 变 。试验 表 明 ：
经 复合诱 变 ， 可 以 获 得 高 产 糖 化 酶 的 菌 株 Ａｎ ＵＶＴ Ｎ ＋７ ， 酶 活达 到 １ １ ０ ０ ． ９ Ｕ／ ｍＬ ， 是 原 始 茵 株 ＵＶ
Ｚ ｈ ａ ｏ Ｐｅ ｉ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ，Ｘｉ ａ Ｊ ｕ ａ ｎ，Ｄｅ ｎ ｇ Ｙａ ｎ ｗｅ ｉ
Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｂｉ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｅｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｚｈ ｅ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ（ Ｈａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ３ １ ０ ０ １ ４ ）
外糖 化酶 也能 微弱水 解 ａ 一１ ， ３糖 苷 键 。糖 化 酶 主 要存 在 于霉菌 和一 些 酵母 中 ， 最先 用 于 生 产 葡萄 糖 和果糖 糖浆＿ ５ ］ ， 也是酿 酒行 业必 不可 少 的酶制剂 ， 被

[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公布说明书[11]公开号CN 101050434A[43]公开日2007年10月10日[21]申请号200610011617.9[22]申请日2006.04.07[21]申请号200610011617.9[71]申请人北京航空航天大学地址100083北京市海淀区学院路37号106信箱[72]发明人杨玉楠 任娜 胡训杰 陈亚松 韩冬 汤历漫 [51]Int.CI.C12N 1/20 (2006.01)C12N 13/00 (2006.01)C02F 1/52 (2006.01)权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页[54]发明名称一株离子注入诱变选育的高效微生物絮凝剂产生菌[57]摘要目前所使用的絮凝剂存在着各种局限性，限制了其广泛的开发应用，生物絮凝剂作为一类新型絮凝剂，其广谱的絮凝活性、可生物降解性及应用安全性，显示了它在水处理、食品加工和发酵工业等方面的应用前景。

因此，筛选高效新型絮凝剂产生菌对其应用做出很大的贡献。

重离子和传统的物理诱变源相比具有许多独特的特性，利用它可能使一些其他方法很难取得诱变效果的工业微生物发生有经济意义的突变，为工业微生物诱变育种开辟一条新的途径。

同理，此种方法也可以应用于环境微生物工程中，提高微生物絮凝剂的生产能力，目前将重离子诱变微生物应用于环境工程中的研究微乎其微，可以说我们的发明可以为此领域的研究提供一些重要的基础。

200610011617.9权 利 要 求 书第1/1页1.一种本实验室筛选保藏的絮凝剂产生菌C3及突变株C3-X。

2.权力要求书1中的C3-X菌用于制备微生物絮凝剂。

3.权力要求书1中的用C3菌制备微生物絮凝剂的方法，其特征是挑取纯菌落涂布至细菌平板培养基使菌落长到满视野，用打孔器打孔，接入装有150ml发酵培养基的锥形瓶中培养，在恒温振荡器中30℃，150rpm条件下培养66h，即得到絮凝剂样品。

离子束生物工程技术简介中科院等离子体物理研究所从上世纪80年代末开创了离子束生物工程学这一交叉学科，利用低能离子束与生物体相互作用原理，发明了离子束生物工程改良品（菌）种的方法。

离子束生物学在国家自然科学基金重点、重大项目及国家“八五”、“九五”、“十五”“十一五”重点科技攻关项目、“863”项目、农业成果转化基金等和中国科学院及安徽省科技项目支持下，经过多年发展，基础研究和应用研究取得了一系列创新成果，创造了显著的社会经济效益。

八十年代中，正当国内外兴起离子注入材料表面改性研究时，中国科学院等离子体所与安徽农业科学院水稻研究所科技人员用30keV的氮离子注入水稻干种子后发现显著的诱变效应，以后又陆续发现一些新现象：如注入离子在种子里长距离穿射和高速率溅射，低能离子与生物分子相互作用只要反应体系里有氮参与都有一定的几率形成氨基酸，以及离子注入条件下出现的生物反常辐照损伤、当代可遗传突变等等现象。

这些现象后来被国内外科学家所证实。

例如，低剂量下生物体呈现的“反常辐照损伤”（hyper-radiosensitive response，HRS’）现已成为辐射生物学研究的热点之一。

因此，低能离子与生物体相互作用是一个客观存在的有重大应用背景的科学问题。

这一科学问题的提出和研究在有关论著中得到高度评价。

《核技术》（科学出版社）认为：“余增亮小组利用核物理实验方法、手段、概念探索离子注入生物体后产生的物理和生物现象…，形成了很强的交叉领域，孕育着交叉学科”。

杨垂绪（美）在《太空放射生物学》（中山大学出版社）中将此列为重离子生物学发展的一个阶段，并做了详细介绍。

丘冠英在《生物物理学》（武汉大学出版社）一书中认为：这“形成了辐射生物学的一个新领域－低能重离子生物学，引起了国内外的关注”离子束生物技术具有很多优点：一是诱变的变异频率高，可选择注入的离子种类多样，而且其质量、能量、电荷可有多种组合，所以其产生的诱变结果和效应也是多种多样的；二是变异谱宽，离子束能产生较高的电离密度，使DNA产生严重损伤，其作用于植物体后可获得较高的变异频率和较广的突变谱，易于筛选出先新的突变体；三是变异稳定快，离子注入造成的损伤不以修复，突变体稳定较快；四是技术稳定可靠，简单易得，经加速后的离子具有一定的静止质量，注入生物体后可以使质量、能量、电荷共同作用于生物体。

氨基酸和生物资源
２ １ ３ （ ） １－ ０ ０，２ ２ ： ５
Ａｍｉ ｏ Ａｃｄ ｎ ｉ ｓ＆ Ｂｉｔ ｓ ｕ ｃ ｓ ｏ ｉ Ｒｅ ｏ ｒｅ ｃ
一
株 产 Ｄ一 因酶菌株的鉴定及离子束诱 变选 育 海
董妍玲 ， 唐 瑞 潘 学武 ，
（ １武汉 生物 工程 学 院 生 物技 术 系 武 汉 ４０ １ ； ３４ ５
Ｄ Ａ 聚合 酶 、 Ｎ 回 收 试 剂 盒 、 ＭＤ １ Ｎ Ｄ Ａ ｐ ８一Ｔ ｖｃ ｒ ｅｔ ｏ
购 自 ＴＫ Ｒ ａ ａ ａ公 司 ； 引物 由上 海 生 工 合 成 。１Ｂ ８ ｅ—
Ｄｖ ｅ ｅｉ 型离子注入机由合肥 中科院等离子研究所 自 ｃ
２ 武汉大学 资源与环境科学学院， 环境科学系， 湖北武汉 ４０７ ） ３０９
摘要 ： 首次报 道 了产 Ｄ一海 因酶的 巨大 芽孢杆菌 ， 通过对该 菌进行 离子束诱变 ， 获得 酶活最 高增加 ３倍 的突变株 Ｍ５ 对 ，
Ｍ５的产酶条 件进行优 化 ， 得到最佳 的发酵条件为玉米浆 １５ ， ． ％ 葡萄糖 ｌ ， ％ 油酸 １ ５ ， 化钠 ０ ５ ， 添加 ５ ．％ 氯 ．％ 并 ０ｍｇ‘ 的 Ｌ
Ｍｎ “
、
Ｚ 及 ５ ０ｍ Ｌ 的 Ｍｇ ，Ｈ ． ，０１ ｎ ０ ｇ・ ２ ｐ ８０３＂ ２发酵 ２ ， ４ｈ 酶活力可达到每毫升 ２ １９Ｕ， ．１ 比优化前突变株提高 了 ３０ ， ０ ％ 比出
发菌株提高了 ８０ 。 ５％ 关键词 ： 巨大芽孢杆菌 ； Ｄ一海 因酶 ；６ Ｒ Ａ； １ｓｒＮ 离子注入 ； 发酵 条件
１ １ 菌种 来源 ．
Ｄ—ＨＰ Ｇ。Ｄ一海 因 酶 广 泛 存 在 于 各 类 有 机 体 中 ，
但有工 业化 应用 前 景 的海 因酶 主要 来 源 于微 生 物 ， 目前 报道产 Ｄ 一海 因 酶 的细 菌 主要 有 假 单 胞 菌 属 （ ｓ ｄ 脚 ， ｓ ． ， 杆 菌属 （ ｇｏａ ｔ ｉｍ ｓ． ， Ｐｅ ｏ 瑚 ｐ ） 农 ｕ Ａ ｒｂ ｃ ｒ ｐ ） ｅｕ 节 杆 菌 属 （ ｒ ｒｂ ｃ ｒ ｓ ． ， 菌 属 （ ｌ ｔｄｕ Ａｔ ｏ ａｔ ｐ ） 梭 ｈ ｅ Ｃｏ ｒ ｉｍ ｓｉ ｓ． ， ｐ ） 芽孢杆 菌属 （ ａ ｉｕ ｐ ） 克雷伯 菌属 （，６ Ｂ ｃ ｌｓ ． ， ｌ ｓ ｆ 一 ｅ ｓ ｌ ｐ ） 肠 杆 菌 属 （ ｎｅ ｂｃ ｒｓ． ， 球 菌 属 ｉｌ ｓ． ， ｅａ Ｅ ｔ ｏ ａｔ ｐ ） 肠 ｒ ｅ

重离子诱变技术是一种先进的辐射诱变源，具有以下优点：
重离子诱变技术也是一种产生微生物突变体的有效方法，相比传统的诱变方法它可以产生更高的突变率和突变谱。

重离子诱变通过热和电离效应等直接造成微生物菌株的DNA损伤，这些DNA损伤更加有利于微生物突变体的产生。

如通过利用兰州重离子加速器对链霉菌进行诱变育种，提高了恩拉霉素以及阿维菌素的产量。

这些优势使得重离子束在诱变育种中具有高突变率、广突变谱、快速突变和突变体稳定遗传周期短等特点。

在农业和微生物研究领域中，重离子诱变技术具有独特的地位。

２０ ０ ９年 ２ ３卷 ３期
Ｖｏ ３ Ｌ２ Ｎｏ ３ ．
西
南
农
业学报 １８ ３３Ｓ ｕｈ ｅ ｔ ｈｎ ｏ ｒａ ｏ ｇ ｃ ｌ ｒｌ ｃｅ ｃｓ ｏ ｔｗ ｓ Ｃ ｉａＪ ｕｎ ｌ ｆＡ ｒ ｕｔ ａ ｉｎ ｅ ｉ ｕ Ｓ
文 章 编 号 ：０ １ ４ ２ （ ０Ｏ ０ １０ — ８９ ２ ｌ ） ３—１８ ０ ３３— ３
（ ． ｉ －ｅｈＲ ｓ ｒｈＣ ｎｅ。ｈ ｎｏ ｇＡ ａｅ ｙｏ Ａ ｒ ｕｔｒｌ ｃ ｎｅ，ｈｎ ｏｇＪ ａ ５ １０，￣ｎ ；．ＳｉａｄＦ ｒｌｅ Ｉｓｔｔ， １ Ｈｓ Ｔ ｅ ｅｅ ｃ ｅｔｒＳａｄ ｎ ｃｄ ｍ ｇｉ ｌ ａ Ｓｉ ｃｓＳ ａｄｎ ｎｎ２ ０ ０ Ｃ ａ２ ｏｌ ｎ ｅｉｚｒ ｎｔｕｅ ｈ ａ ｆ ｃ ｕ ｅ ｉ ｔｉ ｉ
钾 细菌是 土壤 中 的一 种 重要 功 能菌 ， 能活 化 土
壤中的多种 营养元 素 （ 、 ｉＰ等） Ｋ Ｓ、 供作 物 吸收利 用 … 。钾 细菌 一 方 面 由 于 其 生 长 代 谢 产 生 的 有 机 酸类物质 ， 能够将土壤 中含钾的长石、 云母 、 磷灰石、 磷矿 粉 等矿 物 的难 溶 性钾及 磷溶 解 出来为作 物 和菌 体本 身 利用 ， 菌体 中富 含 的 钾在 菌 死 亡后 又被 作 物 吸收【 ； ２ 另一 方面 它所 产 生 的 激素 、 氨基 酸 、 糖 等 多 物 质促 进作 物 的生 长 【 。 同时 ， 细 菌 在 土壤 中繁 ３ 】 钾 殖， 可抑制其它病原菌的生长。这些都对作物生长、 产量提高及品质改善有 良 好作用 。以前我 国和前苏 联 学者 认 为 钾 细 菌 是 指 胶 胨 状 芽 孢 杆 菌 （ ａｉｕ Ｂ ｃｌ ｌｓ ｍ ｃａ ｉ ｓ ） 后来研究表明还有其他一些细菌具 ｕｉｇ ｏｕ ， ｌ ｎ ｓ 有 溶解 钾 的功 能。