参考辐射在辐射的相对生物效应(RBE)研究中是一个十分重要的因素。在过去很长一段时期的研究中,⁶⁰Co γ射线、¹³⁷Cs γ射线以及X射线常常都被用作辐射相对生物效应研究的参考辐射^[1]。因此, 由于采用的参考辐射不同, 很难对不同辐射相对生物效应值进行比较。另一方面, 射线照射导致了部分植物细胞中的染色体发生了断裂, 在经历有丝分裂后形成了核小体——通常称之为微核^[2]。微核的发生频率与染色体变异的频率密切相关, 因而它也是评价染色体辐射损伤的重要生物学指标之一^{[1 ~ 3]}。作者通过⁶⁰Co γ射线以及X射线照射洋葱种苗, 观察在洋葱根尖细胞中的微核诱发率, 了解在辐射的相对生物效应研究中参考辐射的选择对相对生物效应(RBE)值的影响, 更好地认识辐射相对生物效应研究中参考辐射的重要作用。

1 材料和方法 1.1 洋葱种子及种苗

1998年收获的OK黄洋葱种子, 使用前存储在4 ℃的冰箱内。照射前, 将用蒸馏水浸透的棉纸置于直径为35 mm的组织培养皿中, 洋葱种子散置其上, 在25 ℃的恒温条件下, 培养48 h。

1.2 放射源以及种子照射条件 1.2.1 ⁶⁰Co γ射线源

活度为1.11 ×10¹⁴ Bq。源和受照种子间的距离为0.8 m。种子放置位置处的剂量率为44.6Gy·h^-1。为达到电子平衡的目的, 照射时种子放置在一块4 mm ×300 mm ×300 mm的正方形有机玻璃板(密度为1.2 g·cm^-3)下面。照射剂量分别为0. 2, 0.4和0.8 Gy。

1.2.2 X射线发生器

管电压:250 kV; 管电流:20 mA; 滤片:0.5 mm Cu + 1.0 mm Al; 半值层:1.18 mm Cu。样品放置位置(距源50 cm处)的剂量率:70 cGy· min^-1。照射剂量分别为0.25, 0.5和1 Gy。

1.3 标本制作^[4]

将照射后的种苗浸泡在体积比为7:3的醋酸dahlia染色液与1 mol/L HCl混合而成的溶液中进行染色, 时间为15 min左右。该醋酸dahlia染色液是用0.5 g的dahlia violet溶于100 ml、浓度为30 %的醋酸中配制而成。染色后的种苗在用蒸馏水浸泡、冲洗5 ~ 10 min后, 截取1 ~ 2 mm的种苗根尖部分, 滴加50 %的甘油, 然后将其压碎、固着在载玻片上, 制成标本。一颗种苗制作一个标本。

1.4 微核测定^{[2, 5]}

在放大倍数为400倍的显微镜下检测每一标本的分裂间期细胞数和微核数量。微核频率是同一辐射条件下这样5个标本值的未加权平均值。每一标本被检测的分裂间期细胞数为1 000个左右。

2 结果

图 1为用不同剂量的⁶⁰Co γ射线以及X射线照射洋葱种苗后, 根尖细胞中诱发微核的频率随照射剂量的变化情况。由图 1可以看出, 微核频率F随⁶⁰Co γ射线以及X射线的照射剂量D的增大而线性地增加。

微核频率的分布具有泊松分布^[2], 根据具有泊松分布的最大或然法, 则可以得到如下的剂量响应的线性方程:

(1)

其中, 系数a为自发微核频率, 是通过5次独立实验求得的平均值(±标准误, 下同)。a的值为(0.32 ± 0.09)%。系数b是不同辐射的微核诱发率:即单位剂量(Gy^-1)辐射照射在每100个分裂间期根尖细胞中诱发的微核数。通过对5次独立实验数据进行回归计算, 得到⁶⁰Co γ射线的微核诱发率b_γ为(3.41 ± 0. 30)%·Gy^-1; X射线的微核诱发率b_X为(5.23 ± 0. 38)%·Gy^-1。

3 讨论

某种辐射的相对生物效应定义为:引起某一特定水平生物效应的参考辐射剂量与引起相同水平生物效应的某种辐射剂量之比。在本研究中, 方程(1)的系数b的实际含义是:单位剂量(Gy^-1)的⁶⁰Co γ射线、X射线等照射洋葱种苗后在每100个分裂间期的根尖细胞中诱发的微核数; 换句话说, b^-1的意义是:在每100个分裂间期的根尖细胞中诱发1个微核所需的⁶⁰Co γ射线、X射线等的照射剂量。因此, 某反应堆中子的RBE值可表示为:

其中, b_n是某反应堆中子的微核诱发率, RBE_{n, γ}和RBE_{n, X}分别表示参考辐射为⁶⁰Co γ射线和X射线时某反应堆中子的相对生物效应值。表 1中列出了根据文献[5]的数据以及本研究的实验数据计算得到的某反应堆中子的RBE值:参考辐射为⁶⁰Co γ辐射时, 某反应堆中子的RBE值为33.7 ±8.4;参考辐射为X射线时, 该反应堆中子的RBE值为22.0 ±5.4。

由于⁶⁰Co γ射线与X射线在辐射能量等物理性质上的差异, 导致了它们照射洋葱种苗后在根尖细胞中的微核诱发率的较大差异。根据本研究的结果和统计检验的结果, 两者之间差异有非常显著性(P < 0.000 1)。

正因为如此, 在讨论、比较某一辐射的相对生物效应的时候, 必须指明参考辐射。否则, 就失去了比较的基准, 也就无法进行比较了, 同时也就失去了相对生物效应的本义。