低能离子束对微生物细胞的刻蚀与损伤研究附视频

以耐辐射异常微球菌（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓｒａｄｉｏｄｕｒａｎｓ）和大肠杆菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）为试材，用显微扫描电镜（ＳＥＭ）和电子自旋共振（ＥＳＲ）波谱仪研究了２０ｋｅＶ的Ｎ＋离子注入对其细胞的作用。结果表明，Ｎ＋离子注入对两种微生物既存在着直接作用的刻蚀损伤又存在着能量沉积所产生自由基的间接作用；对细胞的直接刻蚀作用是导致ＤＮＡ损伤和生物诱变的主要原因，而自由基所引起的主要是ＤＮＡ以外生物大分子的损伤和细胞的膜脂过氧化。随着注入剂量增大，两种微生物细胞受到直接刻蚀作用和间接作用损伤的程度也逐渐加剧。蔗糖密度梯度（５０ｇ／Ｌ～２００ｇ／Ｌ）离心ＤＮＡ沉降分析发现，Ｎ＋离子６０×１０１５个／ｃｍ２注入的Ｄ．ｒａｄｉｏｄｕｒａｎｓ温育４ｈ后ＤＮＡ的沉降峰仍未恢复到对照水平，这证明离子注入的直接作用不仅损伤了ＤＮＡ，而且导致了ＤＮＡ的双链断裂，用ＤＮＡ损伤修复抑制剂咖啡因和Ｎａ２－ＥＤＴＡ处理注入后的细胞，所测存活率下降的结论进一步说明了注入离子对细胞的直接刻蚀作用是导致ＤＮＡ损伤和生物诱变的直接原因。