不同劑量60Co-γ射線輻射處理對茭白生長特性的影響

范菁，閆寧，黃建中，郭得平

（浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江杭州，310058）

不同劑量60Co-γ射線輻射處理對茭白生長特性的影響

范菁，閆寧，黃建中，郭得平

（浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江杭州，310058）

以50～200 Gy劑量水平的60Co-γ射線輻射處理3葉期的茭白幼苗，通過測定其株高、葉數(shù)及分蘗數(shù)的變化了解不同劑量60Co-γ射線輻射處理對茭白生長特性的影響。結(jié)果表明，高于185 Gy劑量的處理導(dǎo)致植株全部死亡，其余劑量下的茭白總體上表現(xiàn)出劑量越高，株高增值、葉數(shù)增值及分蘗數(shù)增值越小，生長受抑制的程度越大。

茭白；60Co-γ射線；生長特性

60Co-γ射線誘發(fā)作物突變作為常規(guī)育種的補充手段，已在小麥等禾本科農(nóng)作物的農(nóng)藝性狀研究及育種中被廣泛利用，并且取得了顯著成績[1，2]。目前國內(nèi)外關(guān)于茭白輻射誘變育種的研究甚少，以茭白幼苗作為輻照材料進行60Co-γ射線輻射誘變處理的研究尚未見報道。適宜的劑量是輻射誘變育種成功的關(guān)鍵因素之一，在一定范圍內(nèi)增加劑量可以提高植物材料的突變率、擴大突變譜，但過高的劑量處理也會降低存活率，導(dǎo)致不良突變性狀增多。本試驗對茭白（Zizania latifolia）幼苗進行不同劑量的60Co-γ射線輻射處理，研究其對茭白生長特性的影響，對茭白輻射的適宜劑量進行初步的研究，以期為茭白的誘變育種提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試茭白品種為浙茭2號，苗齡為3葉期。在浙江大學(xué)核農(nóng)所輻照中心進行不同劑量的60Co-γ射線輻射處理，輻射劑量分別為50，75，100，130，160，185 Gy，劑量率為1～4 Gy/min，以未經(jīng)輻射處理的浙茭2號幼苗為對照，共7個處理。每個處理150～200株，試驗期間保持田間管理一致。

圖1 不同輻射劑量對茭白株高的影響

1.2 試驗方法

觀察輻射處理后的茭白的生長狀況及形態(tài)變異情況，于輻射后第2周和第12周分別進行一次形態(tài)指標的測定，每個處理取2墩，每墩取3株，共6株，測量株高，并記錄每株的葉數(shù)及分蘗數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同劑量60Co-γ射線輻射處理對茭白株高的影響

從圖1和圖2可以看出，不同劑量60Co-γ射線輻射過的茭白的株高與對照有不同程度的差異，對照與50，75，100，130，160 Gy劑量輻照的茭白輻射后12周比輻射后2周株高增量分別為123.0 cm，118.2 cm，111.3 cm，109.8 cm，86.7 cm，79.7 cm，總體趨勢表現(xiàn)出劑量越高，株高增量越小，生長受抑制的程度越大，尤其是輻射劑量為130 Gy和160 Gy的茭白的株高增量與對照差異較明顯，但經(jīng)185 Gy以上劑量輻射的茭白全部死亡，說明該劑量達到了致死的水平。

圖2 不同輻射劑量對茭白株高增量的影響

2.2 不同劑量60Co-γ射線輻射處理對茭白葉數(shù)的影響

由圖3和圖4表明，與對照相比，不同劑量60Co-γ射線輻射過的茭白葉數(shù)有不同程度的變化，對照與50，75，100，130，160 Gy劑量處理的茭白輻射后12周比輻射后2周的葉數(shù)增值量分別為7片，7.5片，6.5片，7片，6片，5.5片，其中，輻射劑量為50 Gy的茭白的葉數(shù)增值大于對照，其余的都比對照小，說明低劑量可能起到了刺激生長的作用。輻射處理的茭白的葉數(shù)增值基本上表現(xiàn)出輻射劑量越高葉數(shù)增值越小的規(guī)律，表明劑量越高，葉數(shù)增長受抑制的程度越大，只有輻射劑量為100 Gy的茭白比較特殊，比兩邊劑量的葉數(shù)增值都要大些。

圖3 不同輻射劑量對茭白葉數(shù)的影響

2.3 不同劑量60Co-γ射線輻射處理對茭白分蘗數(shù)的影響

由圖5和圖6表明，不同劑量60Co-γ射線輻射過的茭白分蘗數(shù)差值與對照差別都很大，輻射后12周比輻射后2周相比，對照與輻射劑量為50 Gy的茭白分蘗數(shù)分別增加了12.5個和3個，而輻射劑量為50，75，100，130，160 Gy的茭白分蘗數(shù)都減少，分別減少了0.5個，6.5個，6.5個和12個，差異極為顯著，說明輻射對分蘗數(shù)的影響較大，茭白生長受到抑制后，分蘗數(shù)有不同程度的減少，恢復(fù)較慢，從圖5，6中可以看出，劑量越高分蘗數(shù)減少得越多，甚至生長停止，最后死亡，如輻射劑量為185 Gy的茭白植株全部死亡。

圖4 不同輻射劑量對茭白葉數(shù)增值的影響

2.4 茭白株高、葉數(shù)和分蘗數(shù)與60Co-γ射線輻射劑量的相關(guān)分析

由表1可知，輻射后12周比輻射后2周，株高增值、每株的葉數(shù)增值和每墩的分蘗數(shù)差值與60Co-γ射線輻射劑量的相關(guān)系數(shù)分別為0.926 6，0.783 9和0.990 0，表明60Co-γ射線輻射劑量與株高增值和每墩的分蘗數(shù)增值都呈負相關(guān)，且達顯著水平，而與每株的葉數(shù)增值有一定的關(guān)系，但相關(guān)性不顯著。

圖5 不同輻射劑量對茭白分蘗數(shù)的影響

3 結(jié)論與討論

通過田間觀察茭白的生長狀況發(fā)現(xiàn)，與對照相比，輻射后的茭白前期生長緩慢，尤其是輻射劑量大的茭白生長幾乎停滯，葉子逐漸枯死，甚至整株從生長點向外全部枯死，葉數(shù)和分蘗數(shù)也相應(yīng)地減少。種植后6周左右，輻射劑量185 Gy以上的茭白全部死亡，其他劑量新長出來的新株與對照相比葉質(zhì)較硬，且較皺，輻射劑量大的茭白尤為明顯，在輻射后的12周左右還發(fā)現(xiàn)了株型較矮化的植株，有兩墩茭白都出現(xiàn)了有一株葉片上有白化條紋的現(xiàn)象，說明可能引起了一定的變異，但該現(xiàn)象是輻照后的生理損傷還是遺傳物質(zhì)變化造成的，還有待進一步觀察和開展細胞學(xué)效應(yīng)的鑒定。同時，從田間觀察中我們還了解到60Co-γ射線輻射處理后的茭白的生長狀況前期與對照相比差異較大，茭白受害較重，隨著生長時間的延長，受害程度有所減輕，生長狀態(tài)逐漸恢復(fù)到對照水平，說明在茭白的適宜劑量之內(nèi)，60Co-γ射線輻射對細胞造成的損傷是可以通過細胞損傷修復(fù)、細胞周期再分布和細胞再增殖逐漸恢復(fù)的[3]。

圖6 不同輻射劑量對茭白分蘗數(shù)差值的影響

表1 60Co-γ射線輻射劑量與各項形態(tài)指標的相關(guān)關(guān)系

各輻射劑量與對照相比，基本上都表現(xiàn)出輻射劑量越大，生長受抑制的程度越大，說明不同輻射劑量對茭白形態(tài)的影響具有劑量效應(yīng)，高劑量比低劑量處理的效果大，這與張文會等[4]的研究結(jié)果基本一致。從不同輻射劑量來看，185 Gy以上嚴重抑制茭白生長，最終會使茭白全部死亡。低劑量處理的茭白與對照差別不大，尤其是葉數(shù)增值甚至比對照還要大，說明低劑量對茭白生長的抑制作用不大，反而可能起到了一定的刺激作用[5]。

對輻射育種而言，適宜的輻射劑量的確很重要。為了提高誘變效率，應(yīng)選擇適當?shù)妮椛鋭┝?，使M1代有足夠的植株成活，M2代能有較多的突變類型，較高的突變頻率和足夠的可供選擇的群體。一般采用輻射后成活率50%時的劑量即半致死劑量作為適宜的輻照劑量[6]。本試驗以輻射后分蘗數(shù)減半的劑量作為半致死劑量，經(jīng)過田間考查，推測半致死劑量大致在130～ 160 Gy。

輻照誘變效果與植物發(fā)育時期有關(guān)，還受其他因素影響。因此，不同茭白發(fā)育時期的最佳輻照劑量、整墩輻照與單株輻照效果差異、以及結(jié)合其他化學(xué)和物理誘變手段以提高誘變率等，還都需要進一步深入研究[7,8]。

[1]邵磊，張從宇，王敏．60Co-γ射線輻射對小麥種子萌發(fā)、幼苗生長及生理的影響[J]．種子，2008，27（11）：8-10，14．

[2]張從宇，王敏，張子學(xué)，等．60Co-γ射線、激光及兩者復(fù)合處理小麥的生物學(xué)效應(yīng)[J]．核農(nóng)學(xué)報，2008，22（3）：253-255，270．

[3]章鐵，劉秀清，張金良，等．不同劑量率60Co-γ射線低劑量輻射對小麥農(nóng)藝性狀的影響[J]．中國農(nóng)學(xué)通報，2008，24（1）：220-223．

[4]張文會，王明卓，苗秀蓮，等．短時間不同劑量UV-B輻射處理對冬小麥幼苗生理指標的影響 [J]．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（2）：648-650，667．

[5]黃訓(xùn)端，周立人，何家慶，等．60Co-γ射線輻照花魔芋球莖的早期誘變效應(yīng)研究 [J]．激光生物學(xué)報，2004，13（4）：306-313．

[6]周小梅，趙運林，蔣建雄，等．幾種冷季型草坪草輻射敏感性及其輻射育種半致死劑量的確定[J]．湘潭師范學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2005，27（1）：75-78．

[7]龐伯良，萬賢國．γ射線與激光復(fù)合處理對水稻的誘變效果及其應(yīng)用[J]．核農(nóng)學(xué)報，1998，12（1）：12-15．

[8]邱慶樹，李正超，申馥玉．花生激光和γ射線不同誘變處理的育種效果研究[J]．花生科技，1999（增刊）：116-118.

Effect of60Co-γRay Irradiation on Grow th Traits of Zizania latifolia

FAN Jing,YAN Ning,HUANG Jianzhong,GUO Deping
(College ofAgriculture and Biotechnology,Zhejiang University,Hangzhou 310058)

The 3-leaf stage plants of Zizania latifolia were irradiated with gamma rays of60Co-γ (dose of 50-200 Gy),to determine its effecton growth characteristics.The results showed thatgamma ray dose of 185 Gy and higher were lethal to seedlings,while lower doses caused inhibition of seedling growth proportional to the dosage.

Zizania latifolia;60Co-γray;Growth characteristics

10.3865/j.issn.1001-3547.2010.14.007

國家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項經(jīng)費項目（200903017-03）

范菁（1986-），女，碩士生，主要從事蔬菜分子生理學(xué)研究

郭得平，通信作者，電話：0571-86971796，E-mail：dpguo@zju.edu.cn

2010-07-05