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DNA是生物体中一类最基本的大分子,是遗传信息的载体,是电离辐射引致细胞杀伤或转化的主要靶分子。电离辐射通过直接或自由基的间接作用使DNA产生各种损伤,其中双链断裂(DSB)是辐射所致生物效应中最重要的原初损伤。损伤后的DNA能否被正确修复,关系到基因的突变、细胞的存活乃至癌变。研究重离子诱发的DNA链断裂及修复对重离子治癌、寻找抗辐射防护制剂和核辐射的危险性评估具有重要的意义。本课题从实验和理论两个方面对重离子诱发的DNA双链断裂进行了研究,主要工作有:一.在实验工作方面:(1) 将辐照方式进行了改进,首先用重离子轰击金靶,再利用Q3D磁谱仪的散焦作用形成的均匀散射重离子束对样品进行辐照,代替了原来的在重离子扫描管道上用离子束对样品的直接辐照方式,从而提高了辐照的均匀性。(2) 利用HI-13串列加速器产生的两种能量的重离子~7Li,对DNA溶液和添加自由基清除剂甘露醇的DNA溶液分别进行了辐照,并通过原子力显微镜(AFM)观察,发现在相同剂量下,DNA样品经过高LET的离子照射后的碎片中短碎片比低LET情况明显增多,说明高LET值的重离子更容易诱发DNA双链断裂。加入甘露醇后,在10Gy剂量的辐照后,DNA样品图像中仍存在环状样品,而无甘露醇的样品中只有线性DNA,说明在重离子诱发的DNA双链断裂断裂过程中所产生的自由基起着重要的作用。(3) 对经重离子~7Li辐照后的DNA样品,进行了在无细胞提取物的催化下的末端连接实验。凝胶电泳分析结果表明,经过无细胞提取物催化后,在DNA样品中并没有出现二聚体,而且反应后的条带与反应前的相比较,线性的比例明显增加。对产生这种现象的原因, 尝试着作了些分析。二.在理论方面:用随机断裂模型分析了重离子电离辐射致质粒DNA双链断裂(dsb)的片段长度分布,分析表明在低剂量时,随机断裂模型不能描述DNA的碎片分布。在较高剂量时,随机断裂模型可以较好地再现实验结果,说明了在较高剂量情况下,重离子诱发的DNA碎片的长度分布具有随机统计性质。还尝试用Tsallis熵模型分析了DNA碎片的长度分布,相似的是,在较低剂量时Tsallis熵模型同样不能描述实验结果。