60Coγ射線對海濱雀稗成活率及生長特性的影響

謝新春，劉天增，解新明，張巨明

(華南農(nóng)業(yè)大學 林學與風景園林學院，廣東 廣州510642)

海濱雀稗Paspalum vaginatum Swartz 是禾本科雀稗屬的多年生草本植物［1］．它具有很強的耐鹽性，對灌溉水質(zhì)要求不高，已經(jīng)在沿海地區(qū)作為高爾夫果嶺常用草種，是繼結(jié)縷草Zoysia japonica 和狗牙根Cynodon dactylon 等暖季型草坪草之后的后起之秀．海濱雀稗因花粉敗育、自交不親和等障礙，給常規(guī)育種工作帶來困難［2］．誘變使植物產(chǎn)生自然界原來沒有的或一般常規(guī)方法難以獲得的新性狀或新基因，產(chǎn)生比同源或異源轉(zhuǎn)基因更大的改變，同時也避免了轉(zhuǎn)基因在安全性和后代穩(wěn)定性上的問題．利用誘變技術進行資源創(chuàng)新是一種行之有效的方法，它具有突變率高、后代性狀穩(wěn)定快、育種周期短、方法簡便等優(yōu)勢，可在短時期內(nèi)改變植物的某一性狀［3-4］．我國輻射育種開始于20 世紀50年代后期，到六七十年代后期，大批優(yōu)良農(nóng)作物新品種被陸續(xù)育成，并在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大面積推廣應用［5］．利用輻射誘變往往導致植株矮化、葉片細化，這些性狀對于草坪草是十分有益的［6］．然而，不同植物對各種理化誘變的敏感性不同，運用時較難把握誘變劑量．誘變劑量設置過高，會導致成活率降低，得不到突變體;誘變劑量設置過低，達不到誘變效果．目前，國內(nèi)外一般采用臨界劑量和半致死劑量來確定輻射的適宜劑量．國內(nèi)外在草坪草輻射誘變育種方面已開展了大量的研究，特別在狗牙根、結(jié)縷草、假儉草Eremochloa ophiuroides、鈍葉草育種中得到廣泛應用［7-10］．但是，有關草坪型海濱雀稗誘變育種方面的研究不多．本研究通過對海濱雀稗進行60Coγ 射線輻射處理，確定適合海濱雀稗匍匐莖誘變處理的輻射劑量，為篩選有益性狀的突變體，培育綜合性狀優(yōu)良和抗性強的海濱雀稗新品種奠定基礎．

1 材料與方法

1．1 材料

海濱雀稗品種Sea Isle 2000 和Platinum 由清遠市美村生物技術有限公司提供．選取健康且生長勢基本相近的匍匐莖，剪成5～7 cm 的小段．將2 個品種匍匐莖小段分別接受不同劑量的60Coγ 射線輻射處理．

1．2 方法

試驗設在華南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院樓頂天臺設施大棚內(nèi)．亞熱帶海洋性季風氣候，多年平均氣溫為21.8℃、平均最高氣溫為28.5 ℃、平均最低溫度為12.1℃，年降雨量約為1 706.6 mm．

1．2．160Coγ 射線輻射處理 設置4 個不同輻射劑量:0(CK)、40、50、60 Gy，由廣州輻銳高能技術有限公司提供60Coγ 射線輻射裝置，劑量率為0.12 Gy·min－1．每個劑量處理200 個匍匐莖小段，以未經(jīng)輻射處理的扦插枝作為空白對照(CK)．處理完成后，在華南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院樓頂設施大棚內(nèi)，將枝條扦插在50 目的育苗盤中培養(yǎng)，所用培養(yǎng)基質(zhì)由普通細河沙和基質(zhì)改良劑按質(zhì)量比3∶1 組成．正常管理，15 d 后統(tǒng)計成活率．

1．2．2 生長特性觀測 待60Coγ 射線輻射處理的海濱雀稗匍匐莖小段出苗1 個月后，分別測量各處理全部分蘗枝頂部第3 片葉最寬處的絕對寬度;出苗2個月后，分別測量各處理全部植株一級匍匐莖第4段節(jié)的節(jié)間長度與節(jié)間直徑．

1．3 數(shù)據(jù)分析

成活率=幼苗成活數(shù)/扦插枝總數(shù)×100%．

輻射半致死劑量(LD50)指引起50%植株死亡的輻射劑量;臨界劑量(LD40)指引起植株成活40%的輻射劑量．根據(jù)不同劑量下的成活率，擬合直線回歸方程Y=a1X+b1，導出成活率為50%和40%時所對應的輻射劑量(X 為輻射劑量，Y 為對應成活率，a1和b1均為方程系數(shù))［11］．

所有數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 處理后，用SAS9.2 統(tǒng)計分析軟件進行統(tǒng)計分析，LSD 法檢驗不同處理間差異是否顯著．

2 結(jié)果與分析

2．1 60Coγ 射線輻射處理對海濱雀稗匍匐莖成活率的影響

由表1 可知，不同劑量的60Coγ 射線輻射對海濱雀稗扦插匍匐莖成活率有顯著影響，且輻射劑量越大，其影響程度越強．同一品種，隨著輻射劑量的增加，海濱雀稗匍匐莖的成活率顯著減小(P＜0.05)．在低劑量處理下，Sea Isle 2000 和Platinum 品種間成活率差異不顯著(P＞0.05);輻射劑量在50 和60 Gy條件下，Sea Isle 2000 的成活率顯著高于Platinum(P＜0.05)．

表1 不同輻射劑量對海濱雀稗匍匐莖成活率的影響1)Tab．1 Effects of irradiation doses on stolon survival rates of seashore paspalum %

根據(jù)不同輻射劑量和海濱雀稗匍匐莖成活率的關系，擬合線性回歸方程．如表2 所示，Platinum 海濱雀稗60Coγ 射線輻射的半致死劑量為41.38 Gy，臨界劑量為49.75 Gy;Sea Isle 2000 的半致死劑量為54.07 Gy，臨界劑量為64.89 Gy．根據(jù)成活率50%的半致死劑量和40%的臨界劑量，確定Platinum 海濱雀稗匍匐莖的適宜輻射劑量范圍為41.38～49.75 Gy，Sea Isle 2000 為54.07～64.89 Gy．

2．2 60Coγ 射線輻射對海濱雀稗質(zhì)地的影響

草坪草的葉片質(zhì)地包括觸感、光滑度、葉片寬度和硬度等，與草坪的觀賞價值、耐踐踏性息息相關．一般認為草坪草的葉片越窄、葉面越光滑，則質(zhì)地性狀越優(yōu)良，越適用于高爾夫果嶺．由圖1 可知:隨著輻射劑量的增加，Platinum 和Sea Isle 2000 葉片寬度均出現(xiàn)下降趨勢．60Coγ 射線輻射處理顯著抑制了海濱雀稗葉片寬度，且輻射劑量越大，抑制效果越明顯．與CK 相比，Platinum 在40、50、60 Gy 條件下葉寬顯著降低(P＜0.05);Sea Isle 2000 在50、60 Gy 條件下葉寬顯著降低(P＜0.05)．

表2 輻射劑量與海濱雀稗成活率的回歸分析Tab．2 Regression analysis of irradiation doses and survival rates of seashore paspalum

圖1 不同輻射劑量對海濱雀稗葉寬的影響Fig．1 Effects of different irradiation doses on leaf width of seashore paspalum

2．3 60Coγ 射線輻射對海濱雀稗匍匐莖節(jié)間長度的影響

草坪草的匍匐莖對植物吸收水分和無機鹽類、增強其抗性具有重要的生物學意義．草坪草匍匐莖的長短粗細直接關系到草坪的整體質(zhì)量，節(jié)間長度較短的匍匐莖更易形成致密均一的草坪．由圖2 可知，40、50、60 Gy 輻射處理下的Platinum 海濱雀稗匍匐莖節(jié)間長度差異不顯著，且均與未經(jīng)輻射處理的對照差異不顯著(P＞0.05)．與對照相比，40、50、60 Gy 輻射處理下的Sea Isle 2000 匍匐莖節(jié)間長度顯著降低(P＜0.05)，但各輻射劑量之間差異不顯著(P＞0.05)．表明60Coγ 射線輻射處理顯著抑制了Sea Isle 2000 的匍匐莖節(jié)間長度，但對Platinum 匍匐莖節(jié)間長度影響不大．

2．4 60Coγ 射線輻射對海濱雀稗匍匐莖節(jié)間直徑的影響

從圖3 可以看出，不同輻射劑量下的Platinum和Sea Isle 2000 匍匐莖節(jié)間直徑均差異不顯著(P＞0.05)．與對照相比，60Coγ 射線輻射處理對Platinum和Sea Isle 2000 匍匐莖節(jié)間直徑?jīng)]有顯著影響．

圖2 不同輻射劑量對海濱雀稗匍匐莖節(jié)間長度的影響Fig．2 Effects of different irradiation doses on internode length of seashore paspalum

圖3 不同輻射劑量對海濱雀稗匍匐莖節(jié)間直徑的影響Fig．3 Effects of different irradiation doses on internode diameter of seashore paspalum

3 討論與結(jié)論

誘變育種是利用理化因素誘發(fā)變異，再對突變體進行選擇育成新品種的方法．與常規(guī)育種相比，可在短時間內(nèi)獲得有利用價值的突變體．選擇適宜的誘變劑量是獲得突變體材料的重要保障．在一定范圍內(nèi)，增加劑量可以提高突變頻率，但也會增加植物的生理損傷，因此選擇劑量應遵循既達到較多的變異，又不致于過大損傷植株為宜．一般認為，隨著劑量的增加，存活率逐漸下降，突變頻率則逐漸上升［12-13］．

不同的植物對輻射敏感性不同，適宜的劑量是輻射誘變育種成功的關鍵因素之一．目前國內(nèi)外一般采用臨界劑量和半致死劑量來確定輻射的適宜劑量［14-16］．也有使用更低劑量的趨勢，程金水［17］提出用60%～75% 的存活率作為適宜劑量的指標．Li等［18］對鈍葉草匍匐莖進行輻射處理，得到的半致死劑量為48.5 Gy，篩選出了節(jié)間長度更短、葉片質(zhì)地更柔軟的品種．郭愛桂等［8］采用與本研究相同的辦法，對狗牙根匍匐莖進行60Coγ 射線照射，證明其半致死劑量為90 Gy，同時指出60Coγ 射線誘變可獲得根葉比小且具有耐寒性狀的突變體．輻射誘發(fā)的突變，外部形態(tài)通常表現(xiàn)出花葉、金邊、黃化、矮化、細化等，這與本試驗研究結(jié)果是一致的，海濱雀稗葉片寬度受輻射劑量的升高而細化，同時輻射處理的Sea Isle 2000 匍匐莖節(jié)間長度比對照明顯降低．Hanna［19］用40～80 Gy 的60Coγ 射線處理狗牙根品種Tifway 和TifwayII，誘導出精細質(zhì)地的突變體．Hanna等［20］用80 Gy 的射線處理狗牙根Midiron，獲得66個質(zhì)地較好的突變體．葉曉青等［21］采用60Coγ 射線對海濱雀稗的胚性愈傷組織照射，初步獲得了胚性愈傷組織適宜輻射劑量為60 Gy，略高于本試驗所獲得的適宜海濱雀稗輻射劑量，究其原因，可能與生長環(huán)境的差別有關．

從本試驗研究結(jié)果來看，經(jīng)輻射處理后的海濱雀稗材料，其外部特征與對照相比，Sea Isle 2000 和Platinum 的葉寬明顯細化，Sea Isle 2000 的匍匐莖節(jié)間長度明顯縮短．40～60 Gy 輻射處理使2 個品種葉寬變窄，使Sea Isle 2000 匍匐莖節(jié)間長度縮短，2 個品種的質(zhì)地都得到明顯改善．60Coγ 輻射會顯著影響海濱雀稗匍匐莖枝的成活率，且隨著劑量的增大，成活率顯著下降．Platinum 海濱雀稗匍匐莖的適宜輻射劑量范圍為41.38～49.75 Gy，Sea Isle 2000 海濱雀稗匍匐莖的適宜輻射劑量范圍為54.07～64.89 Gy．

輻射處理可獲得廣泛而又非定向的變異，具有很大的隨機性．60Coγ 射線輻射處理后的個體表現(xiàn)與對照之間的差異可能是生理性的、也可能是遺傳性的變異．60Coγ 射線造成海濱雀稗葉寬細化、節(jié)間長度縮短的變化頻率較高．盡管發(fā)現(xiàn)了這種比較明顯的變異，但植物性狀的變化原因是多種多樣的．為了確定這些變化是由遺傳物質(zhì)改變而發(fā)生的，在今后的研究和實踐中，還需從SRAP 分子標記方面對材料進行鑒定分析，為更好地開展海濱雀稗草坪草誘變育種工作奠定基礎．

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