第 2 3卷第 1 2期 2 0 0 4年 1 2月 种 子( s e e d ) Vo 1 . 23 No.1 2 Dec . 2004

    离子注入技术及其在烟草育种上的应用研究

    刘凤兰 段旺军 王素琴 李雪君 侯 咏 孙 焕

    ( 河南省农业科学院烟草研究所 许昌 4 6 1 0 0 0 )

    摘要 ： 本文简要介绍了离子注入的方法、 作用机理及特点， 并利

    用离子注入烟草种子 为诱变源， 分析 了用离子束诱变育种中出

    现的各种有效变异和生物效应， 初 步探讨 了烟草通过 离子诱变

    处理获得改 良新品种( 系) 的方法。

    关键词 离子注入 烟草 生物学效应 品种改良

    离子注入是在 2 o世纪 8 o年代兴起的一种材料处

    理技术。 多用于工业领域中金属材料改性、 机械切割和

    等离子喷涂等。8 o年代中期中国科学院等离子体物理

    研究所率先将离子注入作为农作物改良的一种新诱变

    源， 应用于农作物育种获得效果。表现出诱变损伤轻、有效突变率高、 突变谱广等优点。 该技术在物理学和生

    物学的结合上已发展成为一门新兴交叉学科， 现在离

    子注入特别是 N 离子注入已经受到国内外的广泛重

    视， 在应用于品种改良上已取得了一定的成果， 具有广

    阔的应用前景。

    l 离子注入技术及其特点

    1 . 1 离子注人的方法

    离子注入是在加速器上将元素的原子电离， 通过

    电磁聚焦加速形成具有足够能量的离子流 ， 打入材料

    内， 从而改变材料的结构和性能。

    1 . 2 离子注人的作用机理

    离子注入生物体 内， 存在能量沉积和质量沉积过

    程 ， 又存在动量传递和电荷交换过程。 加速后的离子具

    有一定的能量、 带有一定的电荷、 具有一定的静止质

    量。离子注入生物体时， 能量、 质量及电荷共同作用于

    生物体 ， 注入离子束生物体内的靶分子和靶原子发生

    碰撞、 级联碰撞和反冲 ， 从而产生能量沉积和质量沉

    积。 能量沉积可导致生物体的直接损伤和间接损伤， 引

    起遗传物质 D NA 的断裂和重组 ， 进而引起染色体结

    构的变异 ， 造成染色体倒位、 移位、 重复与缺失。 质量沉

    积可 引起细胞内生物分子的移位和重排， 使 DNA大

    分子一部分被取代或补充， 阻碍了辐射损伤的修复， 因

    此离子注入诱变育种表现出高的突变率和突变频谱。

    + 收稿 日期： 2 0 0 4 — 0 5 — 1 5 。

    作者简介： 刘凤兰， ( 1 9 5 3 ~) ， 女， 副研究员； 一直从事烟草研究工作。

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    1 . 3 离子注人的特点

    离子注入技术与传统的 X射线 、 7射线、 电子束和

    激光相比具有明显的区别， 离子束与生物体相互作用

    时， 有高激发性、 剂量集中性和可控性的特点。离子作

    用到的生物分子、 细胞所造成的损伤通常也是不易修

    复的， 即突变体稳定快。因此， 离子注入生物体产生的

    生理损伤小， 突变率高， 突变谱广。 利用这些特点， 将有

    可能实现定位诱变， 从而提高生物品种改良的目的性。

    2 离子注入技术在烟草上的研究应用

    近年来 ， 离子注入技术作为一种新的诱变源， 在诱

    变育种方面因其独特的诱变机理和生物效应， 发展极

    为迅速。 在烟草研究应用较多的， 是对烟草种子萌发的

    影响及离子注入后植株当代所表现出的生物效应。离

    子注入烟草的生物效应， 主要表现在影响种子萌发、 烟

    苗生长发育、 烟草生理特性及烟株代谢方面。

    研究表明 ......