离子束注入诱变选育高品质铁皮石斛的研究与优化文献综述

 2021-09-25 20:36:09

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内容提要：铁皮石斛（学名：Dendrobium officinale Kimura et Migo），又名：黑节草、云南铁皮。属微子目，兰科多年生附生草本植物。茎直立，圆柱形，长9-35厘米，粗2-4毫米，萼片和花瓣黄绿色，近相似，长圆状披针形，长约1.8cm，宽4~5mm，花期3~6月。主要分布于中国安徽、浙江、福建等地。其茎入药，属补益药中的补阴药：益胃生津，滋阴清热。实验利用离子注入生物学效应的原理对铁皮石斛的培养进行诱变育种，以铁皮石斛优良品种的茎段为外殖体, 诱导丛生芽, 壮苗生根, 从而实现大量繁殖。研究不同基础培养基、不同添加物、激素、生长时间等因素对铁皮石斛组织培养的影响，选出生长周期短、品质高的铁皮石斛。

关键词：铁皮石斛 离子束注入 组织培养 生长因素

1. 离子束注入诱变育种

1.1 离子注入技术

　 离子注入技术最初被用于半导体和金属表面改性研究。八十年代,中国科学家独辟蹊径,开始了入离子与生物体系相互作用过程的探索,到1986年发现了离子注入生物学效应,并将这一原理应用于诱变育种、细胞加工和基因转移,由此开创了离子束生物工程学的先河。经过20多年的努力,该项技术在植物、动物和工业微生物品种改良上取得了良好的效果,为生物的遗传改良开辟了一条新途径【1】,引起了国内外学者的关注。由于离子注入具有能量沉积、动量传递、质量沉积和电荷的中和与交换联合作用的诱变优势, 加之可根据不同的诱变育种需要, 选用不同种类的离子、能量、质量和电荷进行组合,使之产生比其它电离辐射更为丰富的生物学内容和更为广泛的诱变图谱, 因此, 离子注入进行生物诱变育种已成为诱变育种研究的热点, 并取得了丰硕成果【2】。

1.2 离子注入的原理

离子注入生物材料后,一部分离子能量转换成靶原子的动量,引起表面二次离子发射,即所谓离子溅射。另一方面,由于电荷交换,或者入射离子能量转移给靶原子电子,引起入射离子径迹上靶原子电离,这种瞬时的电荷积累在库仑斥力作用下, 引起库仑爆炸 将生物分子或碎片抛射出来,这就是所谓的电子溅射。离子束的溅射好比一把手术刀,对生物体进行细微加工,使生物体表面层层剥离,后来的离子就可穿行较长的距离,落在预定的位置上【3】。

低能离子与生物物质相互作用大致可分为能量沉积、动量传递、粒子注入和电荷交换等四个原初反应过程【4-7】。其作用机制是相当复杂的,很难用单一模式解释清楚, 而以上四个过程差不多在10- 19～10- 16秒中同时发生,很难区分各自独立的作用。

1.3 离子束注入的方法

1.3.1 离子注入的样品准备

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