Results of Experiments on the Biological Effects of Cosmic Radiation on Seeds of Hordeum (Gold Barley) Bonus 01518/B 19 (Gustafsson), with Special Consideration of Heavy Primaries Effects

Résumé

Un échantillonnage important de ces semences ont été soumises au rayonnement cosmique dans différents vols en ballon à des altitudes comprises entre 30.000 et 40.000 mètres de 1953 à 1958 (Holloman U.S.A.). La descendance des graines atteintes par des rayons primaires lourds montre une mutation caractéristique vers des formes naines. De plus se présentent aussi des changements de couleur, en particulier une variété jaune clair éclatante. Ces changements de caractéristiques ont pu être suivis au cours de quatre générations successives. Dans les analyses futures une attention spéciale sera accordée aux relations entre caractéristiques morphologiques et propriétés chimiques. En particulier l’activité des enzymes, l’importance des constituants azotés et la vitesse de germination par 24 heures doit être investiguée (Institut de botanique E.T.H. Zürich).

Zusammenfassung

Nachdem in den Jahren 1952/53 die mutagene Wirkung der Kosmischen Strahlung an Samen von Artenia salina nachgewiesen werden konnte¹, wurden hier solche Versuche an einem pflanzlichen Objekt wiederholt.

Während der Jahre 1953–1958 wurde ein Samenmaterial von Goldgerste (Hordeum) in mehreren Flügen in Höhen von 30 000 bis 40 000 m in Holloman während durchschnittlich 32 Stunden der Kosmischen Strahlung ausgesetzt und ihre Nachzuchten eingehend beobachtet. Die ersten Serien kamen in Payerne (Schweiz) und in Holloman (New Mexico) zur Exposition, die letzten 2 Serien F und G in Sault Ste Marie, Michigan, bei einer geomagnetischen Breite von 55° n. Als Untersuchungsobjekt wurde die sogenannte Rastermethode angewendet, die darin besteht, daß das zu untersuchende Objekt zusammen mit den zum Nachweis der physikalischen Ereignisse notwendigen Nuclearplatten eine Einheit bildet. Die Lagerung der Samen geschieht derart, daß gegenüber der Keimanlage ein genau markierter Bereich in der Emulsion entspricht, so daß diejenigen physikalischen Ereignisse in der Emulsion registriert werden konnten, welche diese Keimanlage durchsetzt haben mußten. Berücksichtigt wurden große Sternfiguren, Mesonenschauer, und vor allem Schwere Primäre, die durch den Keim hindurchgegangen sind oder wo in ganz vereinzelten Fällen ihr dünnes Ende (“thin down”) im biologischen Objekt stecken blieb.

Ergebnisse: Als Ausgangsmaterial dienten 280 Samen, von denen 8539 Einzelpflanzen in 2 bis 4 Filial-Generationen nachgezüchtet, und auf die von Gustafsson angegebenen Merkmale untersucht wurden. Die Auswertung umfaßte folgende vier Kategorien:

• 1. Erdkontrollen (nicht exponierte Samen und ihre Nachkommen)

• 2. Sogenannte Rasterkontrollen (exponierte, aber nicht nachweisbar lokal getroffene Samen)

• 3. Samen mit Volltreffer (25 = 4,2 % der total exponierten Samen)

• 4. Samen mit Partialtreffern (Randtreffer oder kleinere Zertrümmerungs-Sterne).

Die Nachkommen der 25 vollgetroffenen Samen zeigten durchgehend eine 30 bis 40 %ige Abweichung gegenüber den Kontrollen im Sinne einer geringeren Bestockungszahl (Zahl der Triebe und Zahl der ährentragenden Schoße), sowie einer statistisch gesicherten Verminderung der Kornzahl, während die Werte für 1000 Korngewicht keine Unterschiede aufwiesen. Daraus kann geschlossen werden, daß die Unterwertigkeit des Ertrages sich lediglich auf die Anzahl der Körner bezieht, das Gewicht und die Größe des Einzelkorns jedoch unverändert bleiben.

Besonderes Interesse boten die Nachzuchten von drei vollgetroffenen Samen (F III/I, F IV/6 und G III/2), die von Schweren Primären getroffen waren (Exposition Sommer 1955 Sault Ste Marie, geomagnetische Breite 55° n). Es handelt sich hier um eine Farbenmutation. Die Körner von F III/1 sind auffallend hellgelb, diejenigen von F IV/6 und G III/2 dunkelbraun bis dunkelgrau.

Aus dem im Jahre 1958 ausgewerteten Material geht hervor, daß auch chemische Mutationen nachgewiesen werden konnten, die sich auf die Enzym-Aktivität, den Stickstoffgehalt und die Geschwindigkeit der Keimung in 24 Stunden beziehen.

Eine besondere Aufmerksamkeit wird bei den kommenden Analysen auf die Kopplung morphologischer Merkmale mit chemischen Eigenschaften zu richten sein.

Abstract

The present experiments on a plant object represent a continuation of research done in the years 1952/53, in the course of which a mutagenic effect of cosmic radiation on Artenia saliva eggs was demonstrated³.