LET dependence of survival in Arabidopsis thaliana irradiated with accelerated heavy ions

Abstract

An investigation of heavy ion irradiation effects was conducted using multicellular organism, Arabidopsis thaliana. The effects of heavy ions with LET (Linear Energy Transfer) of 17-549 keV/micrometer on the survival in Arabidopsis thaliana had been investigated, and it had been reported that the highest RBE (Relative Biological Effectiveness) value was obtained by Ar ion irradiation. More recently, it was reported that RBE value of the survival seems to have a peak at LET over 300 keV/micrometer. Furthermore, the dependence of RBE on LET in Arabidopsis thaliana was investigated by using carbon ions at various LET. For the irradiation, the dry seeds of Arabidopsis thaliana ecotype Columbia were used. The RBE value was estimated by comparing D37 for electrons with that for C ions. The survival curves of C ions with LET of 72, 113, 152 and 214 keV/micrometer showed the highest RBE in case of LET of 214 keV/micrometer. The RBE increased with LET. The difference in LET of the peak of RBE between unicellular systems and Arabidopsis thaliana may be explained by assuming that the interphase death rather than the reproductive death of cells has major influence on lethality of Arabidopsis thaliana. Alternatively, different repair mechanism may be the main cause of the different LET to give the peak of RBE on the survival in unicellular systems and in Arabidopsis thaliana.

多細胞生物シロイズナズナを用いて重イオンの照射効果の研究を行った。すでに、17-549keV/マイクロメートルのLET(線エネルギー付与)を持つ重イオンがシロイズナズナの生存率に及ぼす効果を調べ、最高のRBE(生物効果比)値がArイオンの照射によって得られることが示されている。また、最近では、生存のRBE値が300keV/マイクロメートル以上のLETでピークを持つように思われることが示された。さらに、シロイズナズナのLETへのRBE依存性を種々のLETにおいて炭素イオンを用いて調べた。シロイズナズナ生態型Columbiaの乾燥種子を照射に使用した。RBE値は、電子に対するD37とCイオンに対するD37を比較して推定した。72、113、152および214keV/マイクロメートルのLETを持つCイオンに対する生存率曲線から、LETが214keV/マイクロメートルのときRBEは最高となった。RBEはLETと共に増大した。単細胞系とシロイズナズナ間のRBEピーク値のLETにおける差は、細胞の生殖死よりもむしろ間期死の方がシロイズナズナの致死率に大きな影響を及ぼすと仮定することによって説明することができる。それに対して、修復機構が異なることは、単細胞系およびシロイズナズナの生存率に対するRBEのピーク値を与えるLETが色々な値をとる主原因となる可能性がある。