鈷60γ射線對大麥種子的輻射效應(yīng)

張鳳英 包海柱 劉志萍

(內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院 , 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031 )

育種材料的不斷創(chuàng)新是品種不斷出新的物質(zhì)基礎(chǔ)，是優(yōu)良基因重組并顯現(xiàn)優(yōu)勢的條件。在現(xiàn)有育種種質(zhì)資源條件下通過物理誘變(輻射)方法來拓展基因庫是一個行之有效的途徑。據(jù)1995年不完全統(tǒng)計，全世界在158種植物上輻射育成和推廣了1932個品種，我國利用輻射育成的品種達495個，而且通過誘變可以誘發(fā)出自然界尚未出現(xiàn)或很難出現(xiàn)的新基因源[1]。大麥的誘變育種工作也取得了進展，育成的新品種數(shù)目不斷增加，1981年為58個，1985年達70個，1987年又增至77個，其中直接利用的28個，間接利用的49個，大麥突變品種數(shù)目占糧食作物突變品種數(shù)目(539個)的14.3%，僅次于小麥和水稻占第三位[2]。本研究參照其他植物輻射誘變經(jīng)驗，通過對大麥品種進行了60Co-γ射線輻照處理，探求其適宜的輻射劑量，為通過誘變方法對現(xiàn)有育種材料進行人工基因突變，誘變出新型基因，為育種目標(biāo)服務(wù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料是芽率為100%的18個不同基因型的品種資源材料。種子含水量12.2%。供試材料均為穩(wěn)定品種。

1.2 方法

2009年3月30日將經(jīng)60Co-γ輻射后的大麥種子種植于內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院試驗田。在播種前1個月經(jīng)中國農(nóng)業(yè)大學(xué)對種子進行輻射處理，種子輻射設(shè)4個水平的劑量處理。分別為：0 Gy (CK)、100Gy、150 Gy、200Gy , 每處理100粒種子, 1次重復(fù)。播種后，整個生育過程按常規(guī)進行田間管理。2009年4月11日開始出苗，在完全出苗后，于4月20日統(tǒng)計出苗率。出苗率計算方法為：出苗率(% )=(出苗數(shù)/播種的種子數(shù))×100。應(yīng)用SAS9.0[2]統(tǒng)計程序?qū)Σ煌瑒┝刻幚淼某雒缏蔬M行回歸分析。計算半致死劑量(LD50)。

2 結(jié)果與分析

2.1 輻射對出苗率的效應(yīng)

不同劑量的60Co-γ射線輻射處理大麥種子后，其出苗率統(tǒng)計結(jié)果見表1。將輻射劑量作為因變量(X),不同劑量下的相對出苗率作為依變量(Y)，建立回歸方程并計算出苗率為50%時的半致死劑量LD50。

回歸方程及LD50如下：

07PZ-02：Y=99.68-0.34X (R=0.98) LD50=146.4

07PZ-30：Y=101.22-0.35X (R=0.94) LD50=150.7

07PZ-31：Y=103.6-0.31X (R=0.97) LD50=171.8

07PZ-40：Y=102.8-0.35X (R=0.98) LD50=153.1

07PZ-43：Y=92.0-0.50X (R=0.97) LD50=84.0

08PZ-02：Y=100.03-0.27X (R=0.99) LD50=185.9

08PZ-08：Y=99.8-0.14X (R=0.95) LD50=366.2

08PZ-13：Y=102.11-0.20X (R=0.98) LD50=265.1

08PZ-15：Y=96.51-0.36X (R=0.98) LD50=127.6

08PZ-18：Y=98.9-0.17X (R=0.96) LD50=286.6

08PZ-19：Y=106.8-0.37X (R=0.95) LD50=154.8

08PZ-23：Y=101.6-0.19X (R=0.99) LD50=268.8

08PZ-30：Y=103.3-0.41X (R=0.99) LD50=130.2

08PZ-31：Y=105.1-0.43X (R=0.95) LD50=128.9

08PZ-34：Y=102.1-0.41X (R=0.99) LD50=127.8

08PZ-48：Y=100.4-0.22X (R=0.99) LD50=232.2

08PZ-57：Y=100.1-0.25X (R=0.99) LD50=193.8

08J-34： Y=101.2-0.24X (R=0.98) LD50=209.8

由表1的統(tǒng)計結(jié)果可知,隨著輻射劑量的增加，供試材料的的出苗率整體呈下降趨勢。但下降的幅度不同(圖1)，說明材料間的基因型差異造成對輻射強度的敏感程度不同。通過對回歸方程的求解，供試材料的半致死劑量LD50值為：84(07PZ-43)<127.6(08PZ-15)<127.8(08PZ-34)<128.9(08PZ-31)<130.2(08PZ-30)<146.4(07PZ-02)<150.7(07PZ-30)<153.1(07PZ-40)<154.8(08PZ-19)<171.8(07PZ-31)<185.9(08PZ-02)<193.8(08PZ-57)<209.8(08J-34)<232.2(08PZ-48)<265.1(08PZ-13)<268.8(08PZ-23)<286.6(08PZ-18)<366.2(08PZ-08)。根據(jù)大麥不同品種的半致死劑量，可將材料進行分類。本研究中將其分為4類：即敏感型、中間型、遲鈍型、極端遲鈍型。其中敏感型為<100GY；中間型為100～200GY；遲鈍型為200～300GY；極端遲鈍型為>300GY。其中4種類型的材料所占比例分別為：敏感型5.56%，中間型61.11%，遲鈍型27.78%，極端遲鈍型5.56%。

表1 不同輻射劑量對出苗率的影響

圖1 不同輻射劑量對出苗的效應(yīng)

2.2 輻射對育性的效應(yīng)

在抽穗期對供試材料的育性調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，僅08PZ-57材料的150GY處理水平出現(xiàn)了4株不育。其余材料的各處理均未出現(xiàn)不育現(xiàn)象。為了驗證此不育現(xiàn)象是否為因輻射脅迫造成的生理型不育還是基因突變型不育，在同年，以此不育株為母本，與性狀穩(wěn)定的可育材料雜交，借以通過對其雜交后代的育性觀察來確定。

3 結(jié)論

1) 由于不同的基因型對輻射敏感程度不同，因此，在輻射育種實踐中首先要確定適宜的輻射劑量。只有使M1代(輻射當(dāng)代)有足夠的植株成活率，才能保證M2代產(chǎn)生足夠多的可供選擇的群體及突變體基因。我們認為，選擇100～200GY的誘變劑量為宜。實踐中，在觀察M1代的生理損傷程度的基礎(chǔ)上，對于個別敏感的材料可減少劑量，而對于遲鈍型、極端遲鈍型的材料適當(dāng)加大劑量來增加突變發(fā)生的頻率。

2) 根據(jù)本文的研究結(jié)果可明確輻射誘變后的出苗率與輻射劑量呈一元一次線性關(guān)聯(lián)，其線性方程表達式為：Y=a-bX (a>0,b>0),出苗率隨輻射劑量的增加而降低。

3) 通過對抽穗期的育性調(diào)查發(fā)現(xiàn)，供試材料中僅08PZ-57材料的150GY處理水平出現(xiàn)了不育現(xiàn)象，說明通過輻射脅迫可以誘變出不育，但是否為基因型可遺傳不育，需要進一步通過試驗來觀察與分析方可明確。

[1] 張?zhí)煺嬷骶?作物育種學(xué)總論 [M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003

[2] 俞志隆，黃培忠，等編著.大麥遺傳與改良[M]. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1994

[3] 裴喜春主編. SAS及應(yīng)用-第二版[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2007