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近期，中科院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所离子束植物遗传工程研究室在重离子诱变机理研究方面有新发现。


与传统的γ射线相比，重离子以其特有的物理学特性以及在物质中特殊的能量沉积方式，在生命科学领域展现出极大的应用前景，已成为当今辐射生物学、放射医学、放射治疗学等领域的研究热点。重离子在物质中行进时，沿着其辐射径迹有一个变化的能量沉积分布，可以导致产生不同的生物效应。然而，以前的相关研究都是在细胞水平进行的，重离子辐射在个体水平的生物效应的径迹分布还未见报道。


技术生物所离子束植物遗传工程研究室卞坡研究员的机理研究小组和近代物理研究所李文建研究员所在的实验室合作，利用拟南芥菜种子体积小的特点，设计了一个分层辐照实验，在活体水平模拟连续的生物组织，以87.5 MeV/u 的碳离子从上到下进行分层辐照。以同源重组频率和AtRAD54基因的表达水平作为诱变检测终点，研究重离子辐射径迹上的生物效应分布。


结果发现，沿重离子入射径迹的遗传生物效应分布和物理布拉格曲线（Bragg）并不一致，而发育学终点的生物效应分布和物理Bragg曲线基本吻合，这表明不同的生物学过程对重离子辐射有不同的反应模式。


有趣的是，对每一个生物学检查终点，不同剂量辐照（5Gy和30Gy）导致了几乎相同的生物效应分布，这表明重离子辐射的微观径迹结构在生物效应的诱导中起着关键的作用。另外，辐照子代也展现出一定的辐射效应分布（同源重组频率），表明重离子辐射也诱导了表观遗传层面的改变。


以上研究为阐明重离子辐射生物效应的内在机制奠定了很好的基础。


本研究得到了国家自然科学基金和中科院创新项目的支持，相关研究内容已经被国际辐射生物学主流杂志《突变研究/突变的原理与分子机制》(