Theo các kết quả nghiên cứu của Rapport (1961), Feitz (1964) và Heis (1965) thì khi tia phóng xạ vào cơ thể sinh vật sẽ tác động vào nhân tố di truyền trong tế bào theo các dạng sau:
Tác động lên nhiễm sắc thể, gây ra hiện tƣợng đột biến nhiễm sắc thể.
Tác động lên các nguyên tử của phân tử DNA, làm biến đổi cấu tạo gene, khi gene tự tái sinh tạo nên gene đột biến và hình thành nên những tính trạng mới.
Sự tác động của tia phóng xạ lên nhân tố di truyền theo các cơ chế sau:
Tác động lên phân tử DNA nghỉ, ngoài thời kì nhân đôi - Làm biến tính base trên DNA nhƣng không phá hủy DNA.
- Làm tách base khỏi khung ribose phosphate của DNA gây đứt chuỗi polynucleotide.
- Tạo các cầu nối đồng hóa trị giữa các base tƣơng xứng từ hai mạch của DNA, làm đứt đoạn DNA và gây ngắn chuỗi DNA.
Tác động lên phân tử DNA đang trong thời kì nhân đôi -Tạo các chất tƣơng tự base của DNA.
-Tạo các chất gây ngừng nhân đôi DNA hoặc gây loại trừ các base.
-Gây sự giao động tại chỗ do chuyển động nhiệt của các nguyên tử trong các base của DNA, gây rối loạn các phản ứng sinh lý, sinh hóa…
Tác động lên hệ thống tổng hợp và sửa chữa DNA
-Làm rối loạn chuỗi phản ứng sinh tổng hợp các base DNA, enzyme… -Làm biến đổi enzyme DNA polymerase
Ảnh hƣởng phối hợp
Tác nhân gây ảnh hƣởng lên hệ thống sửa chữa DNA, làm tăng dần số đột biến tự nhiên. Bức xạ ion hóa gây tác động tổng hợp tạo các mảnh đứt DNA hoặc tạo sự khâu mạch giữa hai chuỗi polynucleotide gần nhau và đối với vài trƣờng hợp có thể gây sắp xếp lại trật tự trên nhiễm sắc thể.