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1、電離輻射對微生物的影響 摘要：電離輻射是一切能引起物質(zhì)電離的輻射總稱，具有較強(qiáng)的輻射形式,其中,高速帶電粒子有α粒子、β粒子、質(zhì)子,不帶電粒子有中子以及Ｘ射線、γ射線.這些射線間接地通過引起水及其他物質(zhì)的電離，形成游離基團(tuán)（自由基)。再通過這些自由基與生物大分子物質(zhì)反應(yīng)并使之失活。 關(guān)鍵詞：【電離輻射】、【α射線】、【β射線】、【γ射線】、【微生物】【誘變育種】【輻射滅菌】 前 　　言 電離輻射產(chǎn)生的自由基沒有作用的特異性,它們能作用于一切細(xì)胞成分，微生物的死亡通常是它們對ＤＮA作用的結(jié)果，而且沒有光復(fù)活作用。 不同的微生物對電離輻射的敏感性不同。處于不同生理階段和不同生理狀態(tài)的微生

2、物細(xì)胞對電離輻射的敏感性也不同。護(hù)性化合物的存在及其培養(yǎng)基中的含量也會影響微生物對電離輻射的敏感性，這種保護(hù)性化合物亦可能在抗電離輻射的微生物中大量存在。 一、電離輻射對微生物影響的機(jī)制 一般認(rèn)為電離輻射有足夠的能量首先使水發(fā)生電離,產(chǎn)生游離基·OH和Ｈ· ,然后作用于細(xì)胞大分子.即 HＯ → HO + e 　 　 　 　 　　 ｜＿　·OH + Ｈ HO ＋ e→ HＯ→H·+ OH 在有氧的情況下，氧還可以生成一些具有強(qiáng)氧化性的基團(tuán)： 　 　 　 O + ｅ→O 　 　 O +2ｅ→Ｏ 這些強(qiáng)氧化性基團(tuán)使酶蛋白的

3、―ＳH基氧化，從而引起細(xì)胞各種病理的變化。因此，如培養(yǎng)基中氧的濃度高，則微生物對電離輻射敏感，已被輻射破壞.若用惰性氣體代替氧氣，或在培養(yǎng)基中加入含―SＨ基的化合物，可增強(qiáng)微生物對輻射的穩(wěn)定性，減少輻射對細(xì)胞的損傷作用。 二、常見電離輻射對微生物影響優(yōu)缺點(diǎn)的比較 1. Ｘ射線對微生物的影響 Ｘ射線:-高能電子茲波 0.6~1360A波長范圍0.1～０．01nm,具有殺菌和誘變作用。波長越短、殺菌力越強(qiáng),致死量以內(nèi)的X射線可使微生物發(fā)生突變。χ射線在10～2０ｃｍ照射2~30min可以殺死平板上大腸桿菌、炭疽桿菌、芽孢桿菌、白喉棒狀桿菌和葡萄球菌等，但對液體培養(yǎng)基殺傷力不大。。 2．γ

4、射線對微生物的影響 γ射線：輻射源是鈷、銫及核反應(yīng)堆。波長范圍（0．01～0．00１nm）。比Ｘ 射線能量更高、穿透力更強(qiáng)，主要用于外照射,是目前輻射育種中最常用的射線之一。 ３．a(chǎn)與b射線對微生物的影響 a射線：一般的微生物對a射線很敏感，而有一種嗜極菌對a射線的抗性很強(qiáng)，他能夠暴露于數(shù)千倍強(qiáng)度的輻射下扔能存活，該細(xì)菌的染色體在接受1×1０Ｇy以上的a射線后被破碎為數(shù)百個片段,卻能在一天自我修復(fù)成原樣. b射線：由電子或電子束組成的射線束,由加速器產(chǎn)生。穿透力強(qiáng)，電離能力弱。 X射線的殺菌力不如紫外線，作用較慢。a與b射線的電離輻射作用較強(qiáng),具有抑菌或殺菌作用;g射線的電離輻射作用

5、弱,僅有抑菌作用和微弱的殺菌作用。但b與g射線穿透力強(qiáng)。在實(shí)際工作中主要是Ｘ、g和b射線，用于消毒、食品保藏和育種等方面。a射線、高能質(zhì)子、中子等因缺乏穿透力而不實(shí)用。利用X　射線和g射線可以誘導(dǎo)微生物變異,篩選優(yōu)良菌種。 三、不同種微生物、微生物不同生長階段對電離輻射的敏感程度不同 　　1）、單細(xì)胞菌比較敏感，小球菌和鏈球菌抗性較強(qiáng)，芽孢有較強(qiáng)抗性. 　2)、芽胞比繁殖體對輻射更有抵抗性。 革蘭氏陽性菌比革蘭氏陰性菌對輻射更有抵抗性。?酵母比霉菌對輻射更有抵抗性 四、影響微生物抵抗輻射的因素 細(xì)菌的數(shù)量 　細(xì)菌的類型　　細(xì)菌的年齡 　 氧氣的存在與否 五、電離輻射在微生物

6、領(lǐng)域技術(shù)的應(yīng)用 １． 在作物育種中的應(yīng)用 電離輻射具有產(chǎn)生早熟、矮稈、抗病、株型和育性突變的特點(diǎn)，在育種中應(yīng)充分運(yùn)用和發(fā)揮這種特點(diǎn)，使之與育種目標(biāo)緊密結(jié)合起來,已達(dá)到選育目的，比如在早熟性的選擇上，應(yīng)注重對前期營養(yǎng)生長和穗分化時間較長但后期籽粒灌漿快這類突變進(jìn)行選擇,實(shí)現(xiàn)早熟與高產(chǎn)的結(jié)合。 2． 醫(yī)療用品中輻射滅菌的研究應(yīng)用 醫(yī)療用品輻射滅菌是5０年代末發(fā)展起來的一種新的滅菌工藝，它相對常規(guī)加熱滅菌和化學(xué)滅菌具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）滅菌均勻徹底，能殺死各種細(xì)菌微生物(包括病毒);2）價格便宜，節(jié)約能源;３）可在常溫下滅菌,特別適用于熱敏材料；4）由于g射線穿透力很強(qiáng),產(chǎn)品可以在包裝后進(jìn)行滅菌

7、，滅菌后可長期保存,特別適用于備戰(zhàn)和偏遠(yuǎn)地區(qū);5）無化學(xué)殘留物，不污染環(huán)境. 3.　在食品保藏中的應(yīng)用 輻射耐貯殺菌:低劑量照射（抑制發(fā)芽；殺滅昆蟲和寄生蟲；延緩水果和蔬菜的后熟過程) 輻射巴氏殺菌：中劑量照射(殺菌、防腐;延長保藏期；改良食品的工藝品質(zhì)) 輻射商業(yè)殺菌：高劑量照射（香料、調(diào)味品的商業(yè)殺菌） 六、電離輻射對微生物影響的研究示例 示例一：X射線對酵母菌繁殖的作用研究 中國科學(xué)院微生物研究所的薛禹谷、尹光琳等證明在一定的γ射線劑量范圍內(nèi),對對數(shù)期生長曲線式中的K值無影響，各種劑量處理后，酵母菌的生長曲線主要取決于存活的細(xì)胞數(shù)；酵母經(jīng)γ射線照射后存活下來的菌數(shù)一旦進(jìn)入

8、對數(shù)期后,則其分裂能力基本不受影響. 一、 材料和方法 菌種:中國學(xué)院微生物研究　所保藏的sａccｈaromｙｃe ｃerevｉsiａe,菌系R,菌號：２.576 菌懸液制備和干重測定:將培養(yǎng)在1.０Bcix麥芽汁斜面上48 小時的菌種速擅移種兩次后接種到含1.0Bcix 麥芽汁洋菜培養(yǎng)基的克氏瓶內(nèi) ，28°Ｃ培養(yǎng)4８ 小時后，　將菌體用無菌自來水洗下， 離心清洗3次，　再經(jīng)抽濾后, 按菌體濕重配成2％　的懸液 ，袖胞濃度在6×10和1×10 之間。 射源：X射線 照射方法：將搖勻的菌懸液13毫升　,放在預(yù)先滅菌上包以玻璃概的培養(yǎng)皿（ 內(nèi)徑5.7 厘米, 高度１.6　厘米），直接放在

9、射源下在空氣中照射,各種劑量處理用時間長短進(jìn)行調(diào)節(jié)。 二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 1. 不同生長時期的酵母菌對X 射線的敏感性 將不同生長時期（5小時，17小時，4８小時)的2％酵母菌懸液，經(jīng)１５kｒX射線照射,稀釋到１０ 后取出0.0５ｍl加在略為晾干的1０Brｉx麥芽汁洋菜培養(yǎng)基上,涂勻,在２8°C培養(yǎng)48小時后，計算生長菌落數(shù)，以平衡進(jìn)行的對照菌數(shù)為100％,計算其存活百分?jǐn)?shù). 培養(yǎng)時間（小時） 存 活 　率 出 　 芽 率 % 差異顯著性 ％ 差異顯著性 5 1７ 48 8５．６±８.1 7９。2±５．1 9３．3±4．２ t=２。9１ p＜0。0５

10、 t=3.6７ p<0.05 １９。1±0。8 11。9±０．6 4。2±0。1 t＝4．２４ ｐ＜0．05 t=６．4２ p〈０．０5 結(jié)論:不同生長時期的酵母菌對X 射線的敏感性有顯著性差異，酵母菌在培養(yǎng)1７ 小時，即在對數(shù)分裂時期對Ｘ 射線最敏感,而在培養(yǎng)5小時，即延遲期末次之，以培養(yǎng)４8小時 ，即停滯期最不敏感,故通常照射時大多采用培養(yǎng)16—24小時的菌體較多。 ２。 射技對酵母菌存活率的影響 將受不同劑量X射線（5ｋr、１5kr、２０kr、25ｋr、7５kr、150kr)照射過的2％菌懸液進(jìn)行稀釋,如前進(jìn)行平板測定,重復(fù)五次，如圖: 結(jié)論:酵母菌存活細(xì)菌數(shù)的

11、對數(shù)隨劑量增加而下降，在我們所用劑量范圍內(nèi),二者近似于Ｓ形關(guān)系。 3?！射線對酵母菌細(xì)胞繁殖的影響 酵母細(xì)胞增長曲線中對數(shù)期的線段方程式 ｎ=ne ｌog n隨X射線劑量增加而減少，并和lｏg n有一定線性關(guān)系. 示例二：β射線（Ｐ)對微生物的發(fā)育及其生理活動性的作用 中國科學(xué)院林業(yè)土壤研究所的戴祥鵬、段俊英、張憲武利用低劑量的射線對微生物的發(fā)育及其生理活動性的作用進(jìn)行如下研究 β射線源:放射性元素P（KＨＰＯ) 實(shí)驗(yàn)菌種：大豆根瘤菌E2０３號,固氮菌230號和礦化有機(jī)磷細(xì)菌1６９號 實(shí)驗(yàn)操作:大豆根瘤菌培養(yǎng)在酵母甘露蜜醇液體培養(yǎng)基中,固氮菌培養(yǎng)在無氮的Ashｂｙ培養(yǎng)基中，

12、礦化有機(jī)磷細(xì)菌培養(yǎng)在蒙基娜液體培養(yǎng)基中。將上述培養(yǎng)基20mｌ裝于１25ｍｌ的三角瓶中,加入不同劑量的同位素P，滅菌后每瓶接入１mｌ細(xì)菌懸浮液。種菌培養(yǎng)在2８°Ｃ培養(yǎng)箱中，一周后用直接計數(shù)法計數(shù)。用奈氏法測定固氮菌和大豆根瘤菌的固氮力，用組藍(lán)法測定礦化有機(jī)磷細(xì)菌的礦化力。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：加入低劑量的放射性同位素Ｐ不僅對三種細(xì)菌的發(fā)育有良好的作用，而且提高了他們的生理活動性. 示例三:γ射線輻照對水產(chǎn)品中微生物的致死效應(yīng)研究 　 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院原子能利用研究所的王傳耀、高美須等用不同劑量的鈷6０γ射線輻照處理淡水魚和貝殼類海產(chǎn)品扇貝肉的生冷制品，可以明顯殺死其中的微生物。 材料：鱷魚為從

13、魚腸購買的鮮活品，毛蛤肉為沿海水產(chǎn)加工部購買的新鮮冷制品. 方法:(1)材料處理　把肉打碎,稱取20ｇ放入試管待用； 　 (2)輻射劑量：０、0．2、0.４、0．6、0．8、1.0、１．5、２.０、2。５、3。0、４.0、５．0ｋgy （3）樣品微生物分離測定，采用瓊脂培養(yǎng)基和平板稀釋分離法，培養(yǎng)溫度３5°C，培養(yǎng)時間36—42h 結(jié)果：實(shí)驗(yàn)證明,４。0kGy輻照可以全部殺死鱷魚肉中的微生物，5。0kGy輻照可以殺死蛤肉中9９。97％的微生物。經(jīng)對輻照鱷魚的保存試驗(yàn)觀察,4.０ｋGy輻照處理的鱷魚，在0°Ｃ左右條件下貯存１50d，仍保持良好的新鮮度。 參考文獻(xiàn): 1. 周群英、王士芬，《環(huán)境工程微生物》第三版，高等教育出版社； 2. 楊汝德，《現(xiàn)代工業(yè)微生物》,華南理工大學(xué)出版社； 3. 諸葛健,《微生物學(xué)》第二版，科學(xué)出版社； 4. 4 / 4