空間環(huán)境對生物遺傳物質(zhì)的影響

009年第44卷第9期生物學(xué)通報空間環(huán)境對生物遺傳物質(zhì)的影響張艷芬1范雪暉1劉瑩2楊保勝(1新鄉醫學(xué)院細胞生物及遺傳學(xué)教研室河南新鄉4530032河南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院河南新鄉453003摘要空間環(huán)境具有高真空、微重力、強輻射等特點(diǎn),有多種誘變因隸存在。經(jīng)過(guò)空間誘變作用后,可使生物產(chǎn)生染色體畸變、基因變異以及基因的表達發(fā)生變化等。關(guān)鍵詞空間環(huán)境空間誘變遺傳物質(zhì)中國圖書(shū)分類(lèi)號:Q6917文獻標識碼:A隨著(zhù)“嫦娥一號”的順利升空,掀起了人們對誘變作用?？臻g誘變中高能重粒子(HZE起重要作外太空探索的新高潮。相對于地球大氣物理環(huán)境用,能更有效地導致細胞內遺傳物質(zhì)DNA分子雙而言,空間環(huán)境迥異,其獨特的空間環(huán)境及對人類(lèi)鏈斷裂,而且其中非重接性斷裂所占的比例較高和各種生物的影響,一直是科學(xué)界關(guān)注的問(wèn)題。在從而有更強的誘發(fā)突變能力。且空間環(huán)境中的電太空復雜環(huán)境下,對不同生物遺傳物質(zhì)的影響也離輻射(如X射線(xiàn)、γ射線(xiàn)等)除射線(xiàn)的直接作用各不相同。本文總結了空間環(huán)境對生物遺傳物質(zhì)外,還可通過(guò)水的電離所形成的自由基起作用(間的影響,旨在為航天誘變育種和誘變機理研究提接作用),這些作用可使核酸和蛋白質(zhì)起反應,造供有益的借鑒。成這些大分子的損傷,而DNA分子結構中堿基的1空間環(huán)境的特點(diǎn)變化則造成基因突變。且細胞DNA的損傷程度與空間環(huán)境的基本特點(diǎn)是高真空、微重力、強輻暴露于太空輻射中的時(shí)間密切相關(guān),時(shí)間越長(cháng)損射、沒(méi)有晝夜節律變化、含有宇宙輻射,特別是地傷越嚴重球上難以獲得的高能重粒子輻射以及超真空、超從目前國內外的研究結果來(lái)看,微重力影響除潔凈和極稀薄的空氣。有多種誘變育種的因素,是了產(chǎn)生生理行為差異外,是否還會(huì )產(chǎn)生可遺傳的差地球上無(wú)法比擬的。這些誘變因素會(huì )對生物的生異還有很大爭論。微重力是一種生命可適應的環(huán)境存、生長(cháng)和發(fā)育以及遺傳物質(zhì)產(chǎn)生影響。因素,它不能阻止主要的生命活動(dòng),不會(huì )對胚胎發(fā)2空間誘變對生物遺傳物質(zhì)的影響育產(chǎn)生致命的干擾。然而,微重力會(huì )導致細胞有絲2.1空間誘變可引起生物可遺傳的基因變異分裂的破壞及染色體畸形的產(chǎn)生。另外,有人認為,衛星飛行空間存在著(zhù)各種質(zhì)子、電子、離子、?？臻g微重力能使生物體細胞的形態(tài)發(fā)生變化,使之子、高能重粒子、X射線(xiàn)、γ射線(xiàn)及其他宇宙射線(xiàn)。對輻射更敏感,因而,產(chǎn)生遺傳變異的機率將大大這些射線(xiàn)和粒子能穿透宇宙飛行器外壁,作用于增加,微重力條件還可以抑制修復機制,即微重力飛行器內的生物,產(chǎn)生很高的生物效應和有效的與輻射可以產(chǎn)生協(xié)同作用,增加變異率員A況加機加況加加》》加A護機機蘇護器器8護a23韓在柱陸舜華鄭連斌等興專(zhuān)盟3個(gè)民族7種不對稱(chēng)行為7皮建輝鄧莉雷鴨枝等.湖南苗族侗族5項人類(lèi)群體遺傳特征的研究人類(lèi)學(xué)學(xué)報,2001,20(2):137-141學(xué)特征的調查人類(lèi)學(xué)學(xué)報,2007,26(2):179182栗淑嬡,鄭連斌陸舜華等.鄂爾多斯蒙古族、漢族4項人類(lèi)8燕衛東.人類(lèi)五項遺傳性狀的調查和分析.赤峰學(xué)院學(xué)報學(xué)遺傳指標的研究生物學(xué)通報2003,38(3):20-21.(自然科學(xué)版)2005,21(1)27-285 Plato CC. Fox K. M. Carruto R M. Measures of lateral functi中國煤化工貳 nine anthroposcopyonal dominance: Foot preference, eye preference, digital interop-CNMHGtar district in Madhyaking,arm food overlapping Hum Biol, 1985, 57: 327-3246鄭明霞鄭連斌,李詠蘭等.內蒙古7個(gè)群體優(yōu)勢眼的調查(e-Mail:zhangqingzhong@qq.com遺傳,1999,21(4):19-21生物學(xué)通報2009年第44卷第9期駱藝等口2在空間搭載水稻種子后代基因組多充分利用寶貴的空間資源發(fā)掘有益的變異為人類(lèi)態(tài)性分析中,對20粒升空種子長(cháng)出植株的基因組服務(wù)。另外,對空間環(huán)境作用于生物遺傳物質(zhì)的研多態(tài)性進(jìn)行了實(shí)驗,進(jìn)一步證明了空間搭載水稻種究,也可推動(dòng)空間誘變育種工作進(jìn)展,將會(huì )提高空子確實(shí)可導致當代植株基因組發(fā)生變異同一技術(shù)間誘變育種的預見(jiàn)性和育種效率,空間育種技術(shù)分析個(gè)別種子連續世代的基因組多態(tài)性,結果顯必定能為農業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供強有力的技術(shù)平示,當代的部分多態(tài)性可遺傳至后代。在空間植物臺,成為開(kāi)發(fā)新基因的新途徑?？臻g誘變育種所創(chuàng )育種方面,研究者已經(jīng)發(fā)現植物種子進(jìn)入太空后,造的新種質(zhì)、新材料特別是特異材料可為常規育會(huì )發(fā)生遺傳性損傷,在空間條件下發(fā)生了可遺傳的種和雜交育種解決資源不足問(wèn)題,通過(guò)對這些優(yōu)突變,從裸子植物到被子植物都有報道邸·。異材料的利用,能使我國的育種水平發(fā)生突破性22空間誘變對離體細胞基因表達的影響空的進(jìn)展,從而育出更好的蔬菜品種這對增強我國間環(huán)境可影響細胞基因轉錄,而且依細胞種類(lèi)及種子、農產(chǎn)品出口的國際市場(chǎng)競爭力故空間技術(shù)基因的不同而不同。培養于空間環(huán)境中的小鼠細結合現代植物快繁技術(shù)用于農作物及蔬菜的研究胞有12個(gè)基因的表達上調2倍,38個(gè)基因表達上必定有其重要的社會(huì )效益、經(jīng)濟效益和生態(tài)效下調5,細胞骨架蛋白基因表達不正常線(xiàn)粒體基益。因表達不平衡6。觀(guān)察徵重力對al膠原蛋白al主要參考文獻pha l collagen, COLIAl)基因啟動(dòng)子的活力和與造潘光輝,尹賢貴,楊瑜鳳等.農作物太空育種研究進(jìn)展西南骨相關(guān)的基因表達的影響,發(fā)現細胞培養48h園藝,2005,33(4):34-36.后,I型膠原蛋白增加,表明在微重力環(huán)境下成骨2駱藝,王相杰梅曼形等,空間搭載水稻種予后代基因組多細胞能通過(guò)提高COL1A1啟動(dòng)子的活性增加I態(tài)性及其與空間重離子輛射關(guān)系的操討生物物理學(xué)報,2006,型膠原蛋白的表達。在微重力環(huán)境下對小鼠的22(2):131-138顱蓋骨細胞進(jìn)行培養,堿性磷酸酶和骨鈣素基因3王高鴻,陳蘭洲,胡春香等.空間飛行和輻射對微藥光合系表達都有所降低。統影響的觀(guān)察航天醫學(xué)與醫學(xué)工程,2005,18(2):437-424任衛波,韓建國,張蘊薇幾種牧草種子空間誘變效應研究隨著(zhù)基因組研究的深入和發(fā)展,中國科學(xué)院草業(yè)科學(xué),2006,23(3):72-76遺傳研究所的專(zhuān)家發(fā)現了新的誘變機制,即轉座5 Taylor W E, Bhasin S., Lalani r.eal. Alteration of gene四子假說(shuō)。該假說(shuō)認為,太空環(huán)境將潛伏的轉座ression profiles in skeletal muscle of rats exposed to microgra子激活,活化的轉座子通過(guò)移位、插入或丟失,導vity during a spaceflight. J Gravit Physiol, 2002, 9(2): 61-70.致基因變異或對基因表達產(chǎn)生影響。這一新的發(fā)6 Nikawa T, Ishidoh K, Hirasaka Ket al. Skeletal muscle geneexpression in space-flown rats. FASEB J, 2004. 18(3): 522-524現為航天誘變育種機理研究增加了新的內容7 Dai Z, Li Y, Ding B et al. Effecta of clinorotation On23空間誘變可引起染色體的畸變在空間輻COLIAl-EGFP gene expression. Sci China C Life Sci, 2004射環(huán)境中,淋巴細胞染色體失常明顯增多,簡(jiǎn)單易47(3):203-210位增加,出現雙著(zhù)絲粒染色體和著(zhù)絲粒環(huán)。而且細8zaya0nM. Gathings W.E, Medonald. I M. Modeled microg胞暴露于空間輻射中的時(shí)間越長(cháng),DNA損傷越嚴ravity inhibits osteogenic differenti-ation of human mesenchy重凹,染色體畸變越明顯。同樣,太空條件處理的mal stem cells and increases adipogenesis. Endocrinology,2004145(5):242l-2432水稻染色體橋和微核、染色體斷片及落后染色體9沈桂芳,倪沖,孫丙耀.中國航天育種.世界農業(yè),2002,273的比例也明顯高于地面對照m2。這可能是由于細(1):37-40胞較長(cháng)時(shí)間處于誘變環(huán)境之中,染色體片段不能0徐來(lái)祥,朱圣庚小鼠4.5NA逆轉座子對La基因表達及時(shí)進(jìn)行自身修復而導致的。的影響動(dòng)物學(xué)報,2000,46(3):39-3453展望11 Durante M, Snigiryovs G, Akaeva E et al. Chromosome aber-實(shí)踐已證明太空不同于地面的環(huán)境,可改變基因表達、誘發(fā)基因變異等,隨著(zhù)航天技術(shù)的發(fā)展H中國煤化工single or multiple spaceCNMHG件處理不同水稻親本材及科學(xué)工作者對空間誘變遺傳規律的掌握,以及料誘變效果研究江蘇農業(yè)科學(xué),2006,(4):15-17誘變因素和誘變機理的進(jìn)一步明晰,人們可以更E-mail:yfzhang6666@yahoo.com.cn)