揭开“离子生物效应”之谜
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2000年12月25日
一说到“离子”，人们可能首先想到物理学上的许多重要突破。但是您知道吗，离子如果与生物体结合，会产生巨大的生物效应。这些效应是怎样被发现的？它与我们的生活有什么关系？最近，在国家自然科学基金委员会组织的一次学术交流会上，记者就此问题采访了中国科学院等离子体物理研究所研究员余增亮先生。1986年，中国科学院等离子体物理研究所的科研人员将选择过的离子注入到生物体内，发现注入离子后的水稻如同搭乘宇宙飞船的玉米一样，叶片上出现了黄色的条纹。这一发现，立即引起人们的兴趣，认为这可能作为新的诱变源应用于育种。但是，其中的机理却是现有的知识难以解释的。科学工作者在此面临着抉择，要么放弃，要么揭开这一现象的本质。那时，我国的科学基金制刚刚诞生不久，有关方面对科学上的新发现特别关注，因此对这一“非共识”项目给予了一万元的主任基金资助。余增亮先生告诉记者，正是这一万元，引来了自然科学基金面上、重点、重大项目和国家“七五”、“八五”、“九五”攻关项目等40多个项目的支持，开辟了低能离子束在生命科学中应用的新领域。
为了解释离子注入生物效应的机理，研究人员选择离体有机小分子为对象模拟离子注入生物体后对生物分子的作用，发现离子注入有机分子可引起实验样品的原子移位和重排，最终形成新的化合物。有关研究提示，原始大气离子在生命化学起源(如氨基酸、碱基的形成)中起了重要作用。
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早在离子注入生物效应发现后不久，中科院等离子体所就提出微束细胞加工的设想，即开发向细胞内的确定位置一个一个地投射离子的技术。1995年，美国抢先研制成功了这样的装置。在自然科学基金国际合作项目资助下，中美联合培养的博士生吴李君利用该装置研究α粒子对细胞核和细胞质的诱变作用，于1997、1998年在美国《国家科学院院刊》上连续发表两篇论文，说明单离子束照射细胞质能引起核基因的突变，揭示了细胞近旁效应。
基础研究是技术创新的源泉和后盾。在离子生物学领域，随着研究工作的不断深入，我国先后发明了离子束诱变技术、离子束辅助转基因和细胞融合技术、离子束介导超远缘分子杂交技术等，形成有特色的离子束生物工程学。余增亮说，这些技术使离子生物学与我们的生活越来越近了。举例来说，到目前为止，离子生物技术已育成9个水稻、小麦、西红柿和甘薯新品种，1998年以来在安徽、湖北、江苏、江西等省推广1500万亩，已增产粮食9.6亿公斤；又如离子注入使维生素C和花生四烯酸的发酵水平双双创国内外新高。其中，Vc在300吨发酵罐上糖—酸克分子转化率达到94.8%，重量转化率为102%。这就是说，100公斤山梨糖可产出102公斤的古龙酸，接近菌种转化率的极限，被业内专家誉为“自Vc二步法发酵发明以来的重大突破”，这项技术经转让给企业应用于生产，大大提高了我国Vc在国际市场上的竞争力。离子束生物工程菌生产花生四烯酸，其发酵水平是当前国内论文报道的10倍，比国外高50%。1999年该技术转让后，救活了一个濒临破产的大中型国有制药企业。
目前，中科院等离子体物理研究所已成为我国离子束生物工程知识创新和传播的中心。近3年来，全国25个省市的60多个课题组到该所进行科学实验，均取得了可喜的成果。一些省、区，特别是中西部地区从实践中体会到离子束生物工程对发展当地经济和提高自身科技创新能力的重要作用，纷纷引进中科院等离子体所的经验，投资兴建省、区离子束生物工程基地，加速研究和开发应用，使这一新兴交叉学科显示了旺盛的生命力。(健康报), 百拇医药
为了解释离子注入生物效应的机理，研究人员选择离体有机小分子为对象模拟离子注入生物体后对生物分子的作用，发现离子注入有机分子可引起实验样品的原子移位和重排，最终形成新的化合物。有关研究提示，原始大气离子在生命化学起源(如氨基酸、碱基的形成)中起了重要作用。
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早在离子注入生物效应发现后不久，中科院等离子体所就提出微束细胞加工的设想，即开发向细胞内的确定位置一个一个地投射离子的技术。1995年，美国抢先研制成功了这样的装置。在自然科学基金国际合作项目资助下，中美联合培养的博士生吴李君利用该装置研究α粒子对细胞核和细胞质的诱变作用，于1997、1998年在美国《国家科学院院刊》上连续发表两篇论文，说明单离子束照射细胞质能引起核基因的突变，揭示了细胞近旁效应。
基础研究是技术创新的源泉和后盾。在离子生物学领域，随着研究工作的不断深入，我国先后发明了离子束诱变技术、离子束辅助转基因和细胞融合技术、离子束介导超远缘分子杂交技术等，形成有特色的离子束生物工程学。余增亮说，这些技术使离子生物学与我们的生活越来越近了。举例来说，到目前为止，离子生物技术已育成9个水稻、小麦、西红柿和甘薯新品种，1998年以来在安徽、湖北、江苏、江西等省推广1500万亩，已增产粮食9.6亿公斤；又如离子注入使维生素C和花生四烯酸的发酵水平双双创国内外新高。其中，Vc在300吨发酵罐上糖—酸克分子转化率达到94.8%，重量转化率为102%。这就是说，100公斤山梨糖可产出102公斤的古龙酸，接近菌种转化率的极限，被业内专家誉为“自Vc二步法发酵发明以来的重大突破”，这项技术经转让给企业应用于生产，大大提高了我国Vc在国际市场上的竞争力。离子束生物工程菌生产花生四烯酸，其发酵水平是当前国内论文报道的10倍，比国外高50%。1999年该技术转让后，救活了一个濒临破产的大中型国有制药企业。
目前，中科院等离子体物理研究所已成为我国离子束生物工程知识创新和传播的中心。近3年来，全国25个省市的60多个课题组到该所进行科学实验，均取得了可喜的成果。一些省、区，特别是中西部地区从实践中体会到离子束生物工程对发展当地经济和提高自身科技创新能力的重要作用，纷纷引进中科院等离子体所的经验，投资兴建省、区离子束生物工程基地，加速研究和开发应用，使这一新兴交叉学科显示了旺盛的生命力。(健康报), 百拇医药