60 Co－γ輻射對(duì)黃花苜蓿出苗和染色體的誘變效應(yīng)

石鳳玲， 石鳳翎， 趙 敏， 王 璐， 賈 花

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院， 呼和浩特010019）

黃花苜蓿（Medicago falcata L．）是豆科多年生草本植物，在亞洲和歐洲都有較廣泛的分布［1－2］。黃花苜?？鼓嫘詮?qiáng)［3］、適口性好［4］、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高［5］，但與紫花苜蓿相比其產(chǎn)量較低，因此，可通過(guò)育種手段改良來(lái)獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的黃花苜蓿新材料。

輻射誘變的變異幅較寬、突變性狀穩(wěn)定快、育種周期短，在植物育種中廣泛利用。目前采用60Co－γ射線誘變已獲得早熟沙打旺品種［6］、加倍的扁蓿豆材料［7］及各類作物品種［8－9］。因此，本研究擬采用60Co－γ射線輻照黃花苜蓿種子，分析輻照對(duì)幼苗生長(zhǎng)和染色體變異的影響，從中找出有利變異的突變體及其相應(yīng)的處理?xiàng)l件，為培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的黃花苜蓿新品系奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1．1 材 料

對(duì)在常溫下保存2年后的呼倫貝爾黃花苜蓿（Medicago falcata L．cv．Hulunbeier）種子進(jìn)行輻照處理，5 d后進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)研究。

1．2 研究?jī)?nèi)容與方法

1．2．160Co－γ射線輻照處理

輻照前將種子用砂紙打磨，部分用清水浸泡至吸脹，另一部分不進(jìn)行吸脹處理。采用60Co－γ射線對(duì)種子進(jìn)行輻照，輻照分為5個(gè)劑量，分別為600，800，1 000，1 200，1 400 Gy。

1．2．2 輻照處理后的根尖細(xì)胞染色體鑒定

分別取吸脹、未吸脹及對(duì)照種子30粒，放于25℃恒溫箱中進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。并參考吳松權(quán)的方法［10］對(duì)根尖細(xì)胞進(jìn)行染色體敲片。取至少3個(gè)根尖為1個(gè)處理，每個(gè)根尖觀察分析10個(gè)細(xì)胞，最后統(tǒng)計(jì)所有觀察材料的染色體數(shù)，并統(tǒng)計(jì)其二倍體、混倍體及四倍體數(shù)所占的比例。

1．2．3 輻照處理后的出苗率及幼苗生長(zhǎng)觀察

取不同輻照處理的黃花苜蓿種子各100粒，播種在高10 cm的育苗盤中，記載出苗時(shí)間，統(tǒng)計(jì)出苗率；隨機(jī)標(biāo)記10株幼苗，測(cè)定幼苗生長(zhǎng)高度，并記錄第1片真葉出現(xiàn)的時(shí)間。同時(shí)觀察所測(cè)葉片的形態(tài)變化，當(dāng)長(zhǎng)出第4片真葉時(shí)，選取其中第2片真葉，測(cè)定中間小葉的長(zhǎng)度和寬度，計(jì)算長(zhǎng)寬比。

1．2．4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel和SAS 9．0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理并作圖。

2 結(jié)果與分析

2．1 不同輻照劑量下黃花苜蓿根尖體細(xì)胞染色體數(shù)目的變化

經(jīng)根尖體細(xì)胞染色體觀察可知（表1），作為對(duì)照的黃花苜蓿體細(xì)胞染色體數(shù)主要為二倍體，占49．57%，混倍體和四倍體所占比例較少；經(jīng)不同劑量輻照后，二倍體（對(duì)照）所占比例有所下降，而混倍體和四倍體所占比例均有所增加；1 000 Gy處理黃花苜蓿后染色體加倍情況見圖1所示，其中1 400 Gy處理吸脹種子后產(chǎn)生的混倍體較多（54．98%），而四倍體少（8．89%）；1 200 Gy處理吸脹和未吸脹種子，四倍體產(chǎn)生的比例均較高（39．98%和41．71%）而混倍體少（18．21%和18．98%）。

表1 60 Co－γ輻照黃花苜蓿種子染色體的情況分析

2．2 黃花苜蓿種子輻照后萌發(fā)生長(zhǎng)及幼苗形態(tài)的變化

經(jīng)不同輻照劑量處理后，種子出苗率均有一定幅度的提高（見表2），其中1 400 Gy和1 200 Gy劑量處理吸脹種子出苗率最高，分別為59%和58%，同時(shí)吸脹種子的出苗率顯著高于同劑量未吸脹種子的出苗率；不同輻射劑量對(duì)真葉的生長(zhǎng)有一定的影響，輻照劑量大，則植物的生長(zhǎng)將會(huì)受阻，并且長(zhǎng)出真葉的時(shí)間也會(huì)推遲；但在600～800 Gy劑量輻照下黃花苜蓿幼苗的生長(zhǎng)高于對(duì)照，這可能是由于輻照打破了種子的休眠，促進(jìn)其內(nèi)部物質(zhì)的活化。

表2 60 Co－γ輻照黃花苜蓿種子的萌發(fā)率及幼苗的變化情況

由小葉的長(zhǎng)寬比值可以看出，種苗形態(tài)經(jīng)不同輻照處理后也會(huì)發(fā)生一定程度的變異。輻照后部分葉的形狀發(fā)生變異，變長(zhǎng)或變寬（如圖2～3所示）。

表3 黃花苜蓿種子經(jīng)60 Co－γ輻照后幼苗生長(zhǎng)高度的變化情況

從表3可以看出，輻照后其幼苗株高均發(fā)生不同程度改變，隨輻照劑量的增加各處理間沒(méi)有明顯的變化規(guī)律。其中1 000 Gy輻照未吸脹種子后其幼苗生長(zhǎng)最慢，而1 200 Gy輻照未吸脹種子后其幼苗生長(zhǎng)最迅速，顯著（p＜0．05）高于對(duì)照和其余處理，即1 000 Gy輻照顯著抑制了植株的生長(zhǎng)，而1 200 Gy輻照則促進(jìn)了植株的生長(zhǎng)。

3 討 論

3．1 60 Co－γ輻照劑量與染色體倍性變異

應(yīng)用60Co－γ射線輻射種子誘導(dǎo)多倍體時(shí)，因植物種類、處理材料的發(fā)育階段以及環(huán)境條件等的不同，誘導(dǎo)的最佳處理量及時(shí)間也各不相同。物理輻射作用的主體是染色體。種子經(jīng)60Co－γ射線輻照處理后，植物細(xì)胞的晝夜間有絲分裂頻率發(fā)生了變化。導(dǎo)致染色體數(shù)發(fā)生變異［11］。林兵等認(rèn)為，60Co－γ可使染色體發(fā)生易位、斷裂等現(xiàn)象，從而使遺傳物質(zhì)的組成，產(chǎn)生可以遺傳的變異［12］。但染色體數(shù)目增加和減少是同步的［13］。在本試驗(yàn)中，經(jīng)1 400 Gy劑量的60Co－γ射線輻照處理后，黃花苜蓿細(xì)胞染色體多倍體出現(xiàn)的幾率最大，其中也有一些細(xì)胞的染色體數(shù)為32條。1 200 Gy劑量輻照黃花苜蓿后，四倍體出現(xiàn)的幾率較高。因此，用60Co－γ射線輻照黃花苜蓿種子時(shí)，適宜劑量為1 200 Gy。

3．2 60 Co－γ輻射劑量與黃花苜蓿種苗生長(zhǎng)及形態(tài)變異

以誘發(fā)突變?yōu)槟康牡妮椛涮幚?，?huì)造成植物的生理?yè)p傷［14］。本試驗(yàn)中所設(shè)計(jì)應(yīng)用的60Co－γ輻射劑量對(duì)黃花苜蓿種子的出苗情況均表現(xiàn)出促進(jìn)的作用，其中吸脹種子的出苗率顯著高于未吸脹種子的出苗率，由此證明了吸脹種子比干種子更容易受到輻射的刺激，輻射敏感性強(qiáng)；不同的輻射劑量對(duì)田間出苗率的影響不同，1 200～1 400 Gy輻照的種子出苗率相對(duì)較高，這與吳光升等［15］對(duì)美女櫻和菠蘿菊的研究結(jié)論相似。

圖1 1 000 Gy處理黃花苜蓿后染色體加倍情況

試驗(yàn)中的黃花苜蓿在低劑量下，生長(zhǎng)高度低于對(duì)照，這可能是由于受到輻射后細(xì)胞損傷嚴(yán)重，修復(fù)能力下降［16］。而高劑量的輻照也會(huì)對(duì)幼苗的生長(zhǎng)和發(fā)育起到明顯的抑制作用［17］。因此，在本試驗(yàn)中出現(xiàn)了高劑量（1 200 Gy）下幼苗生長(zhǎng)高度高于對(duì)照的現(xiàn)象，這也可能是高劑量下產(chǎn)生了一定數(shù)量的多倍體所致。

4 結(jié) 論

同劑量輻照下，未吸脹種子的出苗率明顯低于吸脹種子出苗率；隨輻射劑量增強(qiáng)，第1片真葉長(zhǎng)出的時(shí)間延長(zhǎng)，幼苗生長(zhǎng)變緩；60Co－γ射線輻照黃花苜蓿種子其染色體加倍的適宜劑量為1 200 Gy。

圖2 600 Gy處理后黃花苜蓿幼苗形態(tài)

圖3 800 Gy處理后黃花苜蓿幼苗形態(tài)

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