60Co－γ射線輻射對烏桕生物學效應研究初報

葛金濤 ，王麗麗 ，吳秋月 ，趙統(tǒng)利 ，劉興滿 *

（1.連云港市農(nóng)業(yè)科學院，江蘇 連云港 222006;2.連云港市海州區(qū)農(nóng)林水利局，江蘇 連云港222000）

烏桕（Sapium sebiferum(L.)Roxb.）是大戟科烏桕屬落葉喬木，為我國特有經(jīng)濟樹種，其果實含油率高[1］，可用作食用油源、工業(yè)油源和動力油源；根皮、樹皮、葉可入藥；同時也是優(yōu)良用材樹種，在我國已有1000多年栽培歷史[2］。近年來，烏桕又因其極高的觀賞價值，在城市園林綠化等方面得到了廣泛應用。

烏桕的廣泛栽植與應用極大推動了烏桕的新品種選育工作，近年來，在江蘇、湖北和浙江等地通過認定的烏桕良種已達12個，這些優(yōu)良品種的推廣提高了烏桕的種植效益和景觀效果。但現(xiàn)階段，烏桕的選育仍以實生選育為主，雜交育種為輔，多倍體育種和分子育種仍處于探索階段，新品種選育周期長和遺傳穩(wěn)定性差，一定程度限制了烏桕的開發(fā)與利用。誘變育種是改良烏桕的快速便捷的手段，尤其是輻射誘變育種可顯著提高基因突變頻率，縮短育種周期，獲得實生育種難以獲取的新種質(zhì)，已在黃連木[3］、毛竹[4］和柑橘[5］等諸多林木樹種得到廣泛應用，但輻射誘變在烏桕育種中仍是一個薄弱環(huán)節(jié)。

本實驗通過60Co－γ射線輻射烏桕生物學效應研究，探索烏桕種子半致死劑量和輻照育種對烏桕發(fā)芽率、葉形、葉色的影響，為烏桕輻照育種提供借鑒。

1 材料與方法

試驗所用烏桕種子采自連云港市桃花澗景區(qū)野生烏桕林，篩選籽粒飽滿、無破損種子在中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院進行輻照處理，試驗選用100 Gy、200 Gy、300 Gy、400 Gy 4 種60Co－γ 射線劑量，劑量率14 Gy/min，以未輻照種子作為對照，每個處理用種300粒。輻照處理后于2015年5月12日在連云港市農(nóng)科院東辛實驗基地播種試驗，實驗采用穴盤播種，每個處理3次重復，每個重復100粒種。播種前烏桕種子用清水浸種24 h，用沙擦法剝?nèi)ハ炠|(zhì)層。播種后10 d、20 d和30 d每天統(tǒng)計出苗率和株高。播種30天后，移栽至田間繼續(xù)觀察。

2 結果與分析

2.1 輻射劑量對烏桕種子萌發(fā)的影響

圖1 鈷60γ射線輻照對烏桕種子萌發(fā)的影響

圖2 鈷60γ射線輻照對烏桕幼苗株高的影響

鈷60γ射線輻照對烏桕種子萌發(fā)的影響如圖1所示：烏桕發(fā)芽率隨著輻射劑量的增加而降低，對照和100 Gy劑量處理，種子發(fā)芽率分別為86.7%和86.3%，而200 Gy、300 Gy和400 Gy劑量烏桕種子發(fā)芽率為75.67%、1.33%和0%，變化差異顯著（P＜0.05）。同時出苗時間隨輻射劑量增加而降低，對照和經(jīng)100 Gy劑量處理種子在第20天時，大部分已經(jīng)出苗，而經(jīng)200 Gy劑量處理種子在第20天時只有小部分出苗。烏桕輻照的半致死劑量在200到300 Gy之間。當輻射劑量達到300 Gy以上時，烏桕種子全部失活。

2.2 輻射劑量對烏桕幼苗株高的影響

鈷60γ射線輻照對烏桕幼苗株高的影響如圖2所示：烏桕幼苗株高隨輻射劑量增加整體呈下降趨勢，對照和經(jīng)100 Gy劑量處理的種苗在第30天時，平均株高分別為12.13 cm和13.16 cm，排除誤差影響，株高比對照稍有增強。經(jīng)200 Gy、300 Gy劑量處理的種苗在第30天時，株高分別為6.33cm和2.8 cm，均與對照相比變化差異達顯著水平（P＜0.05），烏桕輻照的半致矮劑量在200 Gy。

2.3 鈷60γ射線輻照對烏桕葉形的影響

經(jīng)輻照后烏桕葉形的變異出現(xiàn)多種形態(tài)，多數(shù)呈現(xiàn)葉形發(fā)育不良的現(xiàn)象，如圖3所示，A為正常烏桕葉片葉形為菱形，B為葉片頂部發(fā)育不良，C為葉片中部以上發(fā)育不良；D為2片葉片融合葉形，E為葉色葉色失綠型心葉片；F為心形葉。其中B、C和D形變異葉片不是整株表現(xiàn)類型或芽變類型，只為單個葉片零星出現(xiàn)，初步判斷為發(fā)育不良導致，無法穩(wěn)定遺傳。E形葉片在輻射劑量為100 Gy和300 Gy時大量出現(xiàn)，說明輻射導致葉片失綠，經(jīng)過統(tǒng)計，烏桕失綠葉片90%為心形葉，但經(jīng)過一段時間生長能恢復為菱形葉，說明烏桕心形葉與葉片失綠具有一定關聯(lián)性。但在變異植株中發(fā)現(xiàn)葉色濃綠植株整株葉片為心形葉，并且嫩葉顏色鮮紅，明顯區(qū)別于正常烏桕品種，判定為烏桕心形葉新品系，暫定名為“紅心1號”。

2.4 鈷60γ射線輻照對烏桕葉色的影響

烏桕葉色的變化是一個漸變的過程，不同烏桕植株變色期不一致，因此造就了烏桕秋季絢爛異常的景致，如圖4。圖中所示各種顏色葉片均為11月18日拍攝，反映的為每株落葉前最終葉色。由此可見烏桕單株葉色變化具有很強的不確定性，可能細微的環(huán)境差異便可導致烏桕葉色發(fā)生較大變化。因此導致選育葉色觀賞性較高的烏桕品種難度極大，本課題組在常年選育過程中也發(fā)現(xiàn)，篩選出的葉色觀賞性較好的烏桕新品系，不同年份、不同栽培區(qū)塊最終葉色差異性顯著。在圖4中，1-10號葉片采自未經(jīng)輻照的烏桕植株，11-20號采自200 Gy輻照處理的烏桕植株，可見葉色變化范圍差異性不大，能注意到的是在200 Gy輻照處理的烏桕植株中，較多發(fā)現(xiàn)如14號葉色的植株，變現(xiàn)為葉脈間失綠；此外18號葉片植物葉色鮮紅，觀賞效果最佳，較為少見。

圖3 鈷60γ射線輻照對烏桕葉形的影響（A：對照，正常葉片；B，C 和 D：變異葉片；E：失綠葉片；F：心形葉片）

圖4 鈷60γ射線輻照對烏桕葉色的影響（1-10：采自烏桕對照株；10-20：采自烏桕輻照株）

3 總結與討論

輻射誘變育種通常采用半致死劑量即輻照后種子發(fā)芽率為50%的輻照劑量。在本研究中，烏桕的半致死劑量在200到300Gy之間，具體輻射劑量需要通過進一步研究確定，并且烏桕的半致矮劑量在200Gy；發(fā)現(xiàn)的變異葉片大多處在200Gy輻射劑量，因此200Gy是較為適合的烏桕誘變劑量。

在本研究中，100Gy輻射劑量對烏桕幼苗的株高起到促進作用，這與吳茂力等[6］的研究一致。國內(nèi)外多數(shù)研究表明，低輻射劑量促進種子萌發(fā)是由于射線本身引發(fā)了植株機體修復機制[7］或是通過誘導保護性酶類活性的提高導致[8］。推測低劑量鈷60γ射線輻照激發(fā)烏桕種子抗逆性保護機制，提高了激素和酶的含量，因而形成有利于生長的條件，同時100Gy輻照對烏桕種子活性影響較小，造成100Gy輻照下，株高有所增加。但促進烏桕生長的最適低輻照劑量仍需進一步研究。

[1］劉火安，姚波.烏桕油脂成分作為生物柴油原料的研究進展 [J］. 基因組學與應用生物學.2010，29 （2）：402-408.

[2］李東林，黃棟，王瑾，等.烏桕研究綜述[J］.江蘇林業(yè)科技.2009，36（4）：43-47.

[3］安倩，張萍萍，李明浩，等.60Coγ射線輻射黃連木的生物學應用[J］.核技術，2011，34（7）：522-528.

[4］蔡春菊，高健，牟少華.60Co-γ輻射對毛竹種子活力及早期幼苗生長的影響[J］.核農(nóng)學報，2007，21（5）：436-440.

[5］楊亞婷.60Co輻射創(chuàng)造柑橘突變體的研究[D］.武漢：華中農(nóng)業(yè)大學，2009.

[6］吳茂力，劉勇強，張子龍.60Co-γ射線輻射對水稻陳種子活力復蘇的影響 [J］. 西南農(nóng)業(yè)學報，2010，23（4）：1013-1016.

[7］祁文彩.低劑量60Co-γ輻照擬南芥的生長刺激效應及增強抗逆性的機理研究[D］.鄭州：鄭州大學，2015.

[8］傅雪琳，張志勝，何平，等.60Co-γ射線輻照對墨蘭根狀莖生長和分化的效應研究 [J］.核農(nóng)學報，2000，14（6）：333-336.