60Co～γ射線對庫爾勒香梨的輻射效應(yīng)

尹 航 ，覃偉銘 ，南 鑫 ，楊 振 ，何誠誠 ，李 疆

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學 林學與園藝學院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆巴音郭楞蒙古自治州沙依東園藝場，新疆庫爾勒 841000；3. 新疆巴音郭楞蒙古自治州庫爾勒市園林綠化管理局，新疆 庫爾勒 841000；4. 新疆伊犁自治州察布查爾縣林業(yè)局，新疆 伊犁 835000）

庫爾勒香梨皮薄肉脆，清甜爽口，細嫩多汁，以其獨特的芳香最為出名。庫爾勒香梨屬薔薇科梨屬植物，在新疆的栽培歷史悠久，在國際市場上享有盛譽，深受國內(nèi)外消費者的喜愛[1-3]。近年來，庫爾勒香梨存在的一些問題影響了經(jīng)濟效益的繼續(xù)擴大，例如果實可食率較低、果形不一致、宿萼等，因此亟需進一步對庫爾勒香梨果實品質(zhì)進行改善，并研究培育庫爾勒香梨新品種[4-5]。

在生產(chǎn)中，人們對品種的改良以及新品種發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)造，用到的方法包括引種、實生選種、芽變選種、雜交育種、輻射誘變育種以及利用生物技術(shù)等[6-8]。在梨的研究中，生物技術(shù)應(yīng)用增多，尤其在種質(zhì)資源基因鑒定方面[9-11]。但是，輻射誘變育種可以方便快捷并大量得到新品種，所以在對植物變異的研究中仍得到廣泛應(yīng)用[8]。輻射誘變存在變異譜廣、突變率高等特點，在創(chuàng)造新種質(zhì)、選育新品種研究中是一種有效途徑[12]。輻射誘變育種多為利用各種射線對植物的枝條、種子、花粉進行照射，如X射線、γ射線、β射線、中子、激光、電子束、離子束、紫外線等，從而可獲得大量新的種質(zhì)資源以及新的品系[13-15]。60Co～γ射線是較常用的輻射源，可對植物的生長發(fā)育產(chǎn)生一定的抑制或促進作用，在香蕉[16-17]、沙田柚[18-19]、梨[20-22]、蘋果[23]、草莓[24]、黑莓[25]等水果的研究中均有應(yīng)用。本試驗中從2011年開始，采用60Co～γ射線輻照誘變技術(shù)，對庫爾勒香梨1年生休眠枝和萌動枝進行誘變處理[21]，觀察2011年和2012年60Co～γ射線對庫爾勒香梨枝條的影響，并在2012年對成活的輻射枝跟蹤觀察，旨在改善庫爾勒香梨果實品質(zhì)，進一步研究培育庫爾勒香梨新品種。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗中用于輻射處理的庫爾勒香梨枝條均采自于新疆巴州庫爾勒市沙依東園藝場，2011年3月20日前剪取休眠枝，2011年4月4日前剪取萌動枝。各梯度輻射處理約30根枝條，長度約為15 cm，每根枝條約帶3個飽滿芽。輻射處理后，將處理后的枝條再次嫁接到園藝場12年生庫爾勒香梨樹上。

1.2 方 法

1.2.1 輻射處理

2011年4月6日，在新疆農(nóng)業(yè)科學院輻照中心對所采庫爾勒香梨枝條進行60Co～γ射線輻射處理，以未進行輻射處理的枝條為對照組（CK）。對休眠枝的處理分別為0 Gy（X0）、20 Gy（X20）、30 Gy（X30）、40 Gy（X40）、50 Gy（X50）、60 Gy（X60）共6組；萌動枝的處理分別為0 Gy（M0）、20 Gy（M20）、30 Gy（M30）、40 Gy（M40）共 4組，劑量率為1 Gy/min。

1.2.2 觀測方法

2011年4月，輻射枝嫁接后，開始對其變異情況進行觀察，主要觀察葉片和枝條的外部形態(tài)變異情況以及物候期的變化情況。

2012年4月，輻射枝嫁接第2年，對輻射枝的物候期和花朵雌蕊、雄蕊數(shù)量進行觀測，并對第2年新發(fā)枝長度和粗度、葉片長度和寬度、葉片面積（便攜式手持葉面積儀CI-203）和變異情況進行觀測。

2012年4月，輻射枝有開花坐果現(xiàn)象，在對果實各特征指標（果實橫縱徑、果柄長粗）測量后，于當年9月在試驗室內(nèi)對成熟的果實進行品質(zhì)測定，主要包括果心大?。ㄓ螛丝ǔ邷y量）、單果鮮質(zhì)量（電子天平）、果點密度（目測計數(shù)）、果實硬度（GY-3型果實硬度計）、可溶性固形物（阿貝折光儀）、抗壞血酸（2,6-二氯酚靛酚滴定法）、可滴定酸（氫氧化鈉中和滴定法）、可溶性糖（蒽酮試劑比色法）。因第1年的未輻射枝在2012年時未坐果，在果實坐果率和果實品質(zhì)測定中，選用與輻射枝同株的庫爾勒香梨果實做對照。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007對試驗數(shù)據(jù)進行初步匯總處理，利用SPSS17.0軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析，分析方法采用鄧肯氏新復(fù)極差法（SSR）。

2 結(jié)果與分析

2.1 輻射對庫爾勒香梨枝條嫁接成活率的影響

輻射對庫爾勒香梨枝條嫁接成活率的影響見表1，2012年休眠枝的存活量要多于萌動枝的存活量。從表1中可以看到，第1年萌動枝的嫁接成活率隨著輻射劑量的升高而增大，表明低劑量的輻射刺激有助于提高萌動枝的嫁接成活率。第1年的休眠枝的嫁接成活率隨著輻射劑量的升高有降低的趨勢，僅有X20處理組的成活率比對照組高。表明低劑量輻射對提高休眠枝條嫁接成活率有一定的刺激作用，但總體隨著輻射劑量的提高，對枝條造成的損傷加重，抑制枝條的成活。

表1 輻射對庫爾勒香梨枝條嫁接成活率的影響Table 1 Effect of radiation on survival rate of grafted branches in Korla Fragrant Pear

在第2年對輻射枝的觀測中發(fā)現(xiàn)，總體枝條嫁接成活率有隨著輻射劑量的提高而下降的趨勢。其中X30處理組的成活率要高于其它處理。M40、X50、X603組在第2年未能發(fā)出新梢，只留有第1年的短粗枝。通過表1可以看出，小劑量輻射有利于提高嫁接枝條的成活率，30 Gy劑量的輻射對休眠枝的成活率影響較大。

2.2 輻射對庫爾勒香梨物候期的影響

輻射對庫爾勒香梨物候期的影響見表2。在觀察中發(fā)現(xiàn)，處理M0和X0的物候期相同，故將二者合并作為對照與輻射枝進行對比。從表2中可以看出，2011年輻射枝僅有展葉、抽枝，未能開花結(jié)果，輻射枝的物候期相對于對照有延遲現(xiàn)象，并隨輻射劑量的增大，物候期延遲增長。2012年，輻射枝出現(xiàn)開花、坐果現(xiàn)象，對照組雖有開花，但未坐果。2012年，在對輻射枝物候期的觀察中可以看出，輻射枝的花期晚于對照，并隨著輻射劑量的增高，花期有延遲現(xiàn)象，但是輻射枝與對照的展葉期、新梢生長期、坐果期和果實成熟期大體相同。通過對物候期的觀察，發(fā)現(xiàn)輻射枝在第2年出現(xiàn)變異回歸現(xiàn)象，輻射效應(yīng)開始減弱。

表2 輻射對庫爾勒香梨物候期的影響（日/月）Table 2 Effect of radiation on phenophase of Korla Fragrant Pear (D/M)

2.3 輻射對庫爾勒香梨不同器官的影響

2.3.1 輻射對庫爾勒香梨葉片的影響

第1年變異情況：異形葉所占比例較大，隨著劑量的升高變異率升高，存在大量的變異葉。20 Gy時變異率達到30%，高劑量輻射枝所發(fā)新葉大部分為異形葉，60 Gy時變異率達到100%，葉片形態(tài)有半葉、兩尖葉、葉片缺刻、波狀葉緣等變異（見圖1）。

圖1 2011年葉片形態(tài)變異情況Fig.1 Morphological variation status of leaves in 2011

第2年變異情況：僅有幾片葉發(fā)生較大的形態(tài)變異，其余葉片部分有葉型及葉緣鋸齒的變化，包括葉平基、鋸齒變小。田間觀察發(fā)現(xiàn)，大部分葉片與對照組正常葉片在外部形態(tài)上無明顯差異（見圖2）。

圖2 2012年葉片形態(tài)變異情況Fig.2 Morphological variation status of leaves in 2012

2012年，對成熟葉片進行測量，測定結(jié)果如表3所示。由表3可知，隨著輻射劑量的升高，休眠枝葉片長度和寬度變大，且X40、X30組的葉片長度顯著大于X20組；X40組的葉片寬度極顯著大于X30、X20組。而萌動枝中，M30組的葉片長度顯著小于M20組，但葉片寬度差異不顯著。M30組的葉片長度極顯著小于CK。結(jié)果表明，輻射后的第2年，休眠枝的葉片長度增大，萌動枝的葉片長度減小，小劑量輻射對輻射枝的葉片寬度影響不顯著。

CK的葉面積極顯著大于輻射枝，輻射枝葉面積在40～50 cm2之間。休眠枝的葉面積隨著輻射劑量的升高而增大，萌動枝的葉面積隨著輻射劑量的升高而降低。X40組的葉面積極顯著大于X30、X20組，X30和X20組葉面積差異不顯著。M20組葉面積顯著大于M30組。結(jié)果表明，輻射后的第2年，輻射枝的葉片面積有減小現(xiàn)象。

表3 2012年輻射對庫爾勒香梨葉片性狀的影響?Table 3 Effect of radiation on leaf character in Korla Fragrant Pear in 2012

2.3.2 輻射對庫爾勒香梨枝條的影響

第1年變異情況：新梢的變異率隨著輻射劑量的提高而增大，高劑量輻射枝新梢變異率極高，20 Gy時變異率為35%，60 Gy時可達到100%，形態(tài)出現(xiàn)分叉枝、叢狀矮枝等。枝條形態(tài)變異情況見圖3。

圖3 2011年枝條形態(tài)變異情況Fig.3 Morphological variation status of branches in 2011

第2年變異情況：新梢形態(tài)多叢狀枝、分叉枝等形狀變異，有少部分粗短枝。多數(shù)枝條細長，長勢較弱，少部分枝條長勢旺盛，粗長。田間觀察結(jié)果表明，在第2年，新梢生長較細弱者，多為掛果枝條，長勢旺盛的輻射枝極少掛果，甚至未掛果。枝條形態(tài)變異情況見圖4。

圖4 2012年枝條形態(tài)變異情況Fig.4 Morphological variation status of branches in 2012

2012年輻射對庫爾勒香梨枝條性狀的影響見表4。從表4可以看出，在2012年輻射枝的新梢生長中，隨著輻射劑量的升高，輻射枝的新梢長度增大，其中休眠枝長度要大于對照，萌動枝長度小于對照。其中X40和X30組新梢長度顯著大于對照，M20組新梢長度顯著小于對照。休眠枝的新梢長度顯著大于萌動枝的新梢長度。結(jié)果表明，輻射枝嫁接后第2年，輻射的刺激對休眠枝新梢長度的生長有促進作用，對萌動枝新梢長度的生長有抑制作用。

在2012年對嫁接枝條新梢粗度的調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)萌動枝的新梢粗度小于對照，且M30組的新梢粗度顯著小于對照。休眠枝新梢粗度大于對照，X40和X30組的新梢粗度顯著大于對照。休眠枝新梢粗度顯著大于萌動枝新梢粗度。結(jié)果表明，嫁接后第2年，輻射的刺激促進了休眠枝新梢粗度的生長，抑制了萌動枝新梢粗度的生長。

表4 2012年輻射對庫爾勒香梨枝條性狀的影響Table 4 Effect of radiation on branch characters of Korla Fragrant Pear in 2012

從表4中可看出，輻射枝的枝間距大于對照，其中X40、X30、M20這3組處理的枝間距顯著大于對照。結(jié)果表明，受到輻射的影響，枝條的枝間距增大。

2.3.3 輻射對庫爾勒香梨花的影響

第1年輻射枝未開花。第2年輻射枝開花結(jié)果。

第2年，各處理中庫爾勒香梨花的雌雄蕊數(shù)量如圖5所示。由圖5可見，雌蕊柱頭數(shù)量無差異，均為5個，與正常庫爾勒香梨花雌蕊柱頭數(shù)相同。

圖5 輻射對庫爾勒香梨雌蕊、雄蕊數(shù)量的影響Fig.5 Effect of radiation on pistil and stamen number in Korla Fragrant Pear

輻射枝花絲數(shù)量極顯著大于對照。萌動枝組內(nèi)花絲數(shù)量無顯著差異。休眠枝花絲數(shù)量有隨著輻射劑量提高而增多的趨勢。X40組花絲數(shù)量平均達到26.25，顯著多于X20組。

2.3.4 輻射對庫爾勒香梨果實的影響

（1）輻射對庫爾勒香梨果實坐果率的影響

輻射對庫爾勒香梨果實坐果率的影響如表5所示。由表5可知，2012年輻射枝嫁接后第2年開始坐果，由于受第2年輻射枝的成活率的影響，M20組開花總數(shù)較少，結(jié)果量也少。M30組早期坐果率雖然達到45%，但是晚期坐果率較小，結(jié)果量少。X40組開花總數(shù)較多，但早期坐果率較低，并且在生長過程中，隨著自然落果，在成熟期采摘時X40組的果實已經(jīng)全部脫落。X20組和X30組的早期花朵坐果率和晚期花朵坐果率均較高。

表5 輻射對庫爾勒香梨果實坐果率的影響Table 5 Effect of radiation on fruit setting rate in Korla Fragrant Pear

（2）輻射對庫爾勒香梨果實外在品質(zhì)的影響

輻射對庫爾勒香梨果實外在品質(zhì)的影響如表6所示。由表6可知，枝條受輻射后，果實橫徑、果實縱徑、果柄粗度均有隨劑量升高而提高的趨勢。萌動枝上所結(jié)果實的橫徑、縱徑和單果質(zhì)量均顯著大于對照，但果柄粗度、長度與對照差異不顯著。X30組在果實橫徑、果柄粗度上顯著大于對照。X20組的各項數(shù)據(jù)與對照差異均不顯著。結(jié)果表明，輻射較易促進果實橫徑生長，30 Gy劑量的輻射會促使果柄變粗。輻射枝上所結(jié)果實的性狀表現(xiàn)與對照差異不顯著。在本試驗中，輻射對果實外在品質(zhì)的綜合影響效應(yīng)不顯著，僅在一定程度上增大了果實橫縱徑和單果質(zhì)量。

表6 輻射對庫爾勒香梨果實外在品質(zhì)的影響Table 6 Effect of radiation on external fruit quality in Korla Fragrant Pear

（3）輻射對庫爾勒香梨果實內(nèi)在品質(zhì)的影響

輻射對庫爾勒香梨果實內(nèi)在品質(zhì)的影響如表7所示。由表7可知，輻射可促進果實中糖含量的提高，且與輻射劑量成正比例關(guān)系。X30組的可溶性固形物和可溶性糖含量顯著大于對照。萌動枝果實的可溶性糖含量亦顯著大于對照。 抗壞血酸含量有減少的趨勢，M30組的抗壞血酸含量顯著低于對照。從表7中看出，輻射對于果實的含水量和可食率無明顯的影響。輻射后果實中滴定酸含量有減少趨勢，但差異不顯著。因此，輻射枝果實的糖酸含量比有較大改善，X30和M30組的糖酸比顯著大于對照。結(jié)果表明，輻射有助于果實糖含量的提高，但有減少果實中抗壞血酸含量的趨勢。

表7 輻射對庫爾勒香梨果實內(nèi)在品質(zhì)的影響Table 7 Effect of radiation on interior fruit quality of Korla Fragrant Pear

3 結(jié)論與討論

2011年，枝條受到輻射后，小劑量輻射對枝條的嫁接成活率有一定的提高，但從總體上看輻射會損傷枝條，降低枝條的嫁接成活率[17]。2012年，輻射枝的成活率減少，50、60 Gy劑量輻射的休眠枝和40 Gy劑量輻射的萌動枝均未能發(fā)出新芽。且輻射促進了休眠枝新梢長度、粗度的增長，抑制了萌動枝長度、粗度的生長。受輻射影響，輻射枝的枝間距增大，葉片面積減小，符合60Co～γ射線對植物生長的抑制和促進效應(yīng)[13-14]，亦與劉軍麗等在觀賞海棠以及張銳等對香梨的誘變效應(yīng)上的研究結(jié)果相似[23,26]。但田間觀察結(jié)果表明，輻射枝的新梢和葉片的外部形態(tài)與正常庫爾勒香梨相差不大。

2011年，枝條生長受到輻射的影響較大，表現(xiàn)在新梢、葉片的高變異率，以及物候期的延遲[21]。在2012年輻射枝的物候期除在花期上有一定延遲效應(yīng)外，展葉期、新梢生長期、坐果期及果實成熟期與正常庫爾勒香梨物候期無明顯差異。

綜合枝條、葉片的形態(tài)和物候期觀察，2012年輻射對枝條生長的影響開始減弱，開始出現(xiàn)變異回歸現(xiàn)象。

通過對2012年輻射枝果實外在品質(zhì)的測定，發(fā)現(xiàn)輻射對果實外在品質(zhì)的綜合影響效應(yīng)較小，在一定程度上增大了果實橫縱徑和單果質(zhì)量。在對果實內(nèi)在品質(zhì)的測定中，發(fā)現(xiàn)輻射提高了果實的可溶性固形物含量、可溶性糖含量和糖酸比，未能提高果實抗壞血酸含量，對可滴定酸的含量影響不大。果實大小和含糖量與樂文全等人的研究結(jié)果相似[27]。 綜合果實品質(zhì)的測定結(jié)果表明，輻射對果實的影響既有有利因素，亦有不利因素。

綜上所述，試驗中第1年輻射對庫爾勒香梨有較強的變異影響。在枝條嫁接后第2年，輻射效應(yīng)開始減弱。輻射枝嫁接后第2年便出現(xiàn)坐果現(xiàn)象，果實品質(zhì)可能尚未穩(wěn)定，但通過綜合表現(xiàn)可以看出，30 Gy劑量的輻射對庫爾勒香梨的綜合影響較強，有利于庫爾勒香梨新品種的選育。

參考文獻：

[1] 劉 瑋. 庫爾勒香梨研究進展[J]. 安徽農(nóng)學通報,2009,15(11)：163－164.

[2] 高啟明,侯江濤,李 疆,等. 庫爾勒香梨生產(chǎn)現(xiàn)狀與研究進展[J]. 中國農(nóng)學通報, 2005, 21(2)： 233－236.

[3] 高啟明,李 疆,李 陽,等. 庫爾勒香梨研究進展[J]. 經(jīng)濟林研究 , 2005, 23(1)： 79－ 82.

[4] 王杰君. 庫爾勒香梨新品種(系)簡介[J]. 西北園藝, 2001,(1)： 36 － 37.

[5] 張 燕,吳國良. 目前我國果業(yè)發(fā)展存在的問題、對策及趨勢[J]. 山西果樹 , 2003,(3)：32 － 33.

[6] Li Xiugen, Yang Jian, Wang Long,et al.Progress and proposal in research of pear breeding in China [J]. Journal of Fruit Science,2010, 27(6)： 987 － 994.

[7] 徐剛標. 中國林木遺傳改良研究現(xiàn)狀[J]. 經(jīng)濟林研究,2003,21(4)： 120 － 122.

[8] 徐冠仁. 植物誘變育種學[M]. 北京：中國

[9] 烏云塔娜,包梅榮,李鐵柱,等. 中國梨新SFBB-gamma基因的鑒定及序列分析[J]. 中南林業(yè)科技大學學報, 2010, 30(8)：5－10, 40.

[10] 鄧建軍,譚曉風,包梅榮,等. 11個中國梨品種S基因型的鑒定[J]. 中南林業(yè)科技大學學報,2010,30(3)： 63－66.

[11] 許靖詩,烏云塔娜,葉生晶,等. 梨種質(zhì)資源SSR引物的篩選與評價[J]. 中南林業(yè)科技大學學報,2012,32(7)： 80－85.

[12] 萬國賢. 輻射誘變在創(chuàng)造種質(zhì)資源上的應(yīng)用[J]. 作物研究,1994, 8(2)： 1 － 4.

[13] Chen Qiufang, Wang Min, He Meimei,et al. Advances inInduced Mutation Breeding by Radiation for Fruit Plants [J].Chinese Agricultural Science Bulletin, 2007, 23(1)： 240 － 243.

[14] 王旭軍,吳際友,程 勇,等. 輻射育種及其在林木育種中的應(yīng)用前景[J]. 湖南林業(yè)科技, 2007, 34(2)： 13－15,18.

[15] 龔洪恩,呂芳德. 離子束生物技術(shù)在植物育種中的應(yīng)用[J].經(jīng)濟林研究, 2008,26(1)： 113－116, 121.

[16] Xu Chunxiang, Xie Lijun, Chen Houbin,et al. Effect of60Coγ-Rays irradiation on somatic embryogenesis ofMusaAAA CAVENDISH cv. ‘Baxijiao’ [J]. Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 2011, 25(1)： 0048 － 0052.

[17] 葉春海,豐 鋒,呂慶芳,等. 香蕉60Co輻射誘變效應(yīng)的研究[J]. 西南農(nóng)業(yè)大學學報：自然科學版,2000,22(4)： 301－303.

[18] 黃建昌,肖 艷,趙春香,等. 少核沙田柚的輻射選育研究[J]. 核農(nóng)學報 , 2003, 17(3)： 171 － 174.

[19] 李 莊,陳茂鑫,韋文樓. 無核沙田柚的RAPD研究-無核機理研究(Ⅱ)[J]. 激光生物學報, 2000, 9(1)： 4－7.

[20] Liu Chao, Wang Xiaoming, Wang hong. Inhibition effect of radiation on ppo’s activity in pera juice [J]. Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 2006, 20(4)： 331 － 332.

[21] 楊 振,李 疆,梅 闖,等.60Co-γ輻照對庫爾勒香梨枝條當代誘變效應(yīng)初報[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學,2012,49(5)： 848－855.

[22] 王妍煒,葉振風,衡 偉,等. 碭山酥梨60Coγ射線輻射誘變效應(yīng)及其RAPD標記檢測[J]. 安徽農(nóng)業(yè)大學學報,2010,37(3)： 552 － 557.

[23] Liu Junli, Shen Hongxiang, Gao Xiahong,et al.A Primary Report of the Mutagenic Effects on Malus Ornamental Crabapple Induced by60Coγ-Irradiation [J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2009, 25(6)： 223 － 226.

[24] 張慧琴,謝 鳴,陳昆松,等.60Coγ輻照對草莓花藥愈傷組織誘導(dǎo)和分化的影響[J]. 核農(nóng)學報,2007,21(3)： 229－231,267.

[25] 王小敏,吳文龍,張春紅,等.60Co～γ輻照對黑莓組培苗的誘變效應(yīng)及半致死劑量[J]. 經(jīng)濟林研究, 2011, 29(3)： 35－39.

[26] 張 銳,王新建,吳翠云,等. 香梨60Co～γ輻射誘變效應(yīng)初步研究[J]. 塔里木大學學報, 2006, 18(4)： 5－9.

[27] 樂文全,李愛軍,張海娥,等. 輻射對梨果實經(jīng)濟性狀誘變效應(yīng)的研究[C]//中國園藝學會梨分會第二屆代表大會暨全國第五屆梨科研、生產(chǎn)與產(chǎn)業(yè)化研討會論文集. 上海：中國園藝學會,2007：74－77.