应用拉曼光谱及成像技术观测载能粒子辐照对米根霉的作用和影响

• 作 者: 魏小丽
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 拉曼光谱 显微光谱成像 粒子辐射 米根霉 生物学效应 生物诱变育种

粒子辐射可以引起丰富的生物学效应，在生物诱变育种方面有重要的用途。现在，离子束生物工程学已经成为一个新的研究方向，其中关于离子束作用机理问题是其中人们关注的一个热点，解决问题的途径之一是发展和使用新的研究工具。激光共聚焦拉曼光谱可对微生物和细胞中的化学组分进行定点、定量、快速和无损检测。为了研究粒子辐射对生物体作用机理和微观过程，本论文工作运用拉曼光谱及显微成像技术对粒子辐射作用于微生物米根霉而诱发的生物学效应及微观过程进行观测，并根据光谱成像数据探讨了有关辐射作用的机理。这项研究为实现在单细胞或单菌丝水平研究离子辐射作用于生物体的生物学效应开拓了新的光谱学方法，具有重要意义。　　论文主要研究结果总结如下:1）通过对标准生物样品的进行实验，建立基于拉曼光谱和显微光谱成像技术可靠的测量和数据分析方法;2）以241Am产生的α-离子作为载能粒子辐射源，应用激光共聚焦拉曼光谱观测载能粒子对米根霉菌丝细胞和米根霉孢子的作用和影响，特别是结合拉曼光谱显微成像技术，对经过辐照处理的米根霉的菌丝细胞其组分变化、生长情况等在微观尺度上进行观测,记录米根霉在不同生长时间的蛋白质和脂质变化，并观测在不同辐射剂量下辐照对米根霉损伤情况。研究发现，离子辐照处理后米根霉生长顶点的蛋白质和脂类含量降低，而且辐照导致蛋白质变性，其二级结构由螺旋结构向β折叠或无规卷曲结构转变;另外，米根霉菌丝细胞膜、核膜以及细胞器膜中的脂质含量降低，细胞壁和生物膜发生了降解。　　本研究的创新点在于:在载能粒子辐射生物学研究中，首次引入拉曼光谱显微成像技术，以微生物米根霉为研究对象，在微观尺度上观测到粒子辐射作用于米根霉菌丝和细胞的原初发生反应和结果，同时分析了多细胞、多组分在空间和时间上的变化，探讨了可能的辐射损伤机制。这项研究可为粒子辐射与生物体作用机理的研究开辟了一条新的途径。