電離輻射對微生物的影響

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，高速帶電粒子有粒子、粒子、質(zhì)子，不帶電粒子有中子以及X射線、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】、【射線】、【射線】、【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)的微生物細(xì)胞對電離輻射的敏感性也不同。護(hù)性

2、化合物的存在及其培養(yǎng)基中的含量也會(huì)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 + HHO + e HOH+ 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 + eO O +2eO這些強(qiáng)氧化性基團(tuán)使酶蛋白的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

3、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 0.61360A波長范圍0.10.01nm，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。射線在1020cm照射230min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射線對微生物的影響射線：輻射源是鈷、銫及核反應(yīng)堆。波長范圍（0.010.001nm）。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。3a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

4、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110Gy以上的a射線后被破碎為數(shù)百個(gè)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

5、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(shí)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

6、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(jià)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，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

7、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)射線照射后存活下來的菌數(shù)一旦進(jìn)入對數(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(hào)：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(shí)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) ，28C培養(yǎng)48 小時(shí)后， 將菌體用無菌自來水洗下， 離心清

8、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610和110 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),直接放在射源下在空氣中照射，各種劑量處理用時(shí)間長短進(jìn)行調(diào)節(jié)。二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1. 不同生長時(shí)期的酵母菌對X 射線的敏感性將不同生長時(shí)期（5小時(shí)，17小時(shí)，48小時(shí)）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28C培養(yǎng)48小時(shí)后，計(jì)算生長菌落數(shù)，以平衡進(jìn)行的對照菌數(shù)為100%，計(jì)算其存活百分?jǐn)?shù)。培養(yǎng)時(shí)間（小時(shí)）存

9、 活 率出 芽 率%差異顯著性%差異顯著性5174885.68.179.25.193.34.2t=2.91 p0.05t=3.67 p0.0519.10.811.90.64.20.1t=4.24 p0.05t=6.42 p0.05結(jié)論：不同生長時(shí)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(shí)，即在對數(shù)分裂時(shí)期對X 射線最敏感，而在培養(yǎng)5小時(shí)，即延遲期末次之，以培養(yǎng)48小時(shí) ，即停滯期最不敏感，故通常照射時(shí)大多采用培養(yǎng)1624小時(shí)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

10、，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. X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=nelog 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：射線（P）對微生物的發(fā)育及其生理活動(dòng)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(dòng)性的作用進(jìn)行如下研究射線源：放射性元素P（KHPO）實(shí)驗(yàn)菌種：大豆根瘤菌E203號(hào)，固氮菌230號(hào)和礦化有機(jī)磷細(xì)菌169號(hào)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

11、Ashby培養(yǎng)基中，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28C培養(yǎng)箱中，一周后用直接計(jì)數(shù)法計(jì)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(dòng)性。示例三：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60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