香蕉不定芽⁶⁰Co輻射誘變研究

張建斌 張建平 王安邦 徐碧玉 金志強(qiáng) 劉菊華

摘 要 以香蕉未成熟雄花誘導(dǎo)的不定芽為受體，采用鈷60輻射誘變技術(shù)，研究不同輻射劑量對(duì)不定芽和植株成活率的影響，并分析突變植株的表型。結(jié)果表明：巴西香蕉未成熟雄花誘導(dǎo)的不定芽的適宜輻射劑量范圍為3～7 KR，以5 KR為最佳， 得到的有益突變率最多。本研究結(jié)果為通過(guò)輻射誘變技術(shù)培育香蕉新種質(zhì)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞 香蕉 ；60Co輻射誘變 ；有益突變

中圖分類號(hào) S668.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2018.02.009

Abstract Adventitious shoots induced from banana immature male flower were radiated with a cobalt-60 （60Co） source to induce mutagenesis to observe the effects of different radiation doses on the survival rates of shoots and plantlets， and their mutant phenotypes were analyzed. The results indicated that the suitable radiation dose of 60Co for banana adventitious shoots ranged from 3-7 KR， with the dose of 5 KR being the optimum， which produced the most beneficial mutations. This result will provide basis for radiation-induced mutation of banana new germplasm.

Keywords banana ； 60Co radiation-induced mutation ； beneficial mutation

香蕉是世界重要的糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物，也是全球鮮果消費(fèi)量最大的水果之一。在中國(guó)熱帶和南亞熱帶地區(qū)大面積種植香蕉，是中國(guó)熱區(qū)人民脫貧致富奔小康的重要途徑之一。2013年中國(guó)香蕉收獲面積達(dá)44.3萬(wàn)hm2， 產(chǎn)量為1 208萬(wàn)t（FAO 2016）。但是，由于香蕉枯萎病的日益蔓延，中國(guó)香蕉栽培面積逐年減少，成為制約香蕉產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。此外，冷害、臺(tái)風(fēng)、高溫、干旱等自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，也嚴(yán)重威脅著香蕉的生產(chǎn)。要想解決當(dāng)前生產(chǎn)上的這些實(shí)際困難，選育優(yōu)質(zhì)、多抗、廣適的香蕉新品種就成為了最根本最有效的途徑。然而，香蕉的主要栽培品種大多為三倍體，繁殖方式為無(wú)性繁殖，難以用傳統(tǒng)的雜交育種方法進(jìn)行遺傳改良，而輻射誘變處理后能產(chǎn)生芽變，篩選后可以通過(guò)無(wú)性繁殖將優(yōu)良性狀比較快速地固定下來(lái)，因此，輻射誘變育種是一種行之有效的新品種培育方法。國(guó)內(nèi)外有關(guān)香蕉誘變育種的研究報(bào)道較少，僅有幾例[1]。1964年臺(tái)灣有關(guān)學(xué)者用組培外殖體進(jìn)行輻射誘變，獲得矮化、豐產(chǎn)突變體，同時(shí)出現(xiàn)莖、葉、芽形態(tài)和色澤等性狀變異現(xiàn)象[2]。廣東果樹(shù)所李豐年等[3]和福建農(nóng)科院等單位分別利用60Co輻射誘變對(duì)香蕉開(kāi)展試驗(yàn)[4]，但未見(jiàn)有新品種選育成功的報(bào)道。葉春海等[5]以廣東省常規(guī)栽培的香蕉良種廣東2號(hào)（631）、威廉斯（8818）、巴西（95-1）和龍選（93-1）為試驗(yàn)材料，試圖通過(guò)輻射誘變處理并結(jié)合選擇，有效地改良果實(shí)和植株性狀，獲得了一些突變株。本研究以主栽品種巴西香蕉未成熟雄花誘導(dǎo)的不定芽為受體，并結(jié)合離體培養(yǎng)技術(shù)，培植出了一批香蕉新株系。

1 材料與方法

1.1 材料

以巴西香蕉未成熟雄花誘導(dǎo)的不定芽原基為試驗(yàn)材料。

1.2 方法

采用0（CK）、1、3、5、7、9 KR輻射劑量，劑量率為60 R/m，在四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)核技術(shù)研究所用 60Co γ射線輻射源進(jìn)行帶皿輻射處理，每劑量處理30皿，每皿含8～10塊帶芽原基的外植體；輻射處理后將分化芽接入生根培養(yǎng)基上進(jìn)行生根培養(yǎng)，一個(gè)月后植入椰糠與沙（V∶V=2∶1）的混合基質(zhì)中，澆營(yíng)養(yǎng)液；2個(gè)月后移栽入大田，株行距 1.5 m×2 m，每穴施有機(jī)肥 3.5 kg。在組織培養(yǎng)過(guò)程中定期觀察小植株生長(zhǎng)狀況、成活率及變異情況；定植后定期觀察變異株數(shù)、變異性狀類型和比例，以及花蕾生長(zhǎng)狀況、植株產(chǎn)量、果實(shí)性狀品質(zhì)、植株抗逆性等。

2 結(jié)果與分析

2.1 輻射對(duì)香蕉培養(yǎng)材料成活率和有益突變率的影響

對(duì)不定芽進(jìn)行輻射處理后，經(jīng)過(guò)15 d的恢復(fù)培養(yǎng)，觀察不定芽的成活率，如圖1 所示。在0 KR 劑量處理下分化芽成活率為100.0%；隨著輻射劑量的增加，分化苗的成活率逐漸降低，當(dāng)輻射劑量為1、3、5、7、9 KR時(shí)，分化芽成活率分別為69.5%、58.0%、35.5%、14.5%、0。當(dāng)芽長(zhǎng)5 cm時(shí)，將其接種至生根培養(yǎng)基中進(jìn)行生根培養(yǎng)，1個(gè)月后觀察根系的生長(zhǎng)狀況，如圖1所示。在0 KR 劑量處理下生根苗的成活率為99.6%；當(dāng)輻射劑量為1、3、5、7、9 KR時(shí)，生根苗的成活率分別為 64.5%、43.4%、25.1%、4.5%、0，表明輻射劑量與植株的成活率呈負(fù)相關(guān)。另一方面，隨著輻射劑量的增加，有益突變率逐漸增加，當(dāng)輻射劑量增加至5 KR時(shí)，有益突變率達(dá)到最大值，為3.4%，然后逐漸下降（表1）。以上結(jié)果表明，巴西香蕉未成熟雄花誘導(dǎo)的不定芽原基的適宜輻射劑量范圍為3～7 KR，以5 KR為最佳。

2.2 輻射對(duì)香蕉不定芽生長(zhǎng)的影響

利用不同劑量輻射15 d后觀察不定芽的生長(zhǎng)狀況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照相比，隨著輻射劑量的增加，不定芽數(shù)量逐漸減少，活力變?nèi)酰划?dāng)輻射劑量達(dá)到7 KR時(shí)，不定芽變黃或變黑，逐漸萎縮死亡；當(dāng)達(dá)到9 KR時(shí)，不定芽幾乎全部喪失活力（圖2）。

2.3 輻射對(duì)香蕉根系生長(zhǎng)的影響

輻射后，每半個(gè)月繼代一次，待芽長(zhǎng)5 cm時(shí)，接種至生根培養(yǎng)基中進(jìn)行生根培養(yǎng)，1個(gè)月后觀察根系的生長(zhǎng)狀況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照相比，隨著輻射劑量的增加，香蕉苗根系逐漸變黑，新生根逐漸減少且無(wú)根毛，生長(zhǎng)受到不同程度抑制。當(dāng)輻射劑量增加到7 KR時(shí)，根系變黑，新根數(shù)很少，部分植株葉黃化；當(dāng)輻射劑量增加到9 KR時(shí)，香蕉苗根原基變黑，無(wú)新根發(fā)生（圖3）。

2.4 輻射后香蕉變異植株表型分析

輻射后香蕉存活植株的性狀出現(xiàn)了不同程度的變異現(xiàn)象（圖4），變異植株占成活植株（420株）的40.7%。輻射后變異性狀主要表現(xiàn)如下：① 株型變異（42株），占 10. 0%，包括矮化、重葉、裂葉、葉脈突變等；② 花色澤變異（33株），占 8.3%，包括紫黑色、黃綠色、白綠色、淡黃色、棕紅色 5 種類型，以紫黑色最多； ③果實(shí)變異（17株），占 4.0%，包括果穗柄橫生彎曲、果端明顯突起等；④ 有益性狀變異（14株），占 3.4%，包括植株特別粗壯和高大、單株產(chǎn)量高、果指長(zhǎng)大、梳數(shù)多、梳形整齊及果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育快等。

3 討論與結(jié)論

香蕉主栽品種大多是三倍體（A A A 、 A A B 、 A B B） 無(wú)性系，因此60Co γ射線輻照誘變育種是香蕉一種重要的有效育種途徑[5-7]。李豐年等[3]的研究表明，在其適宜劑量6～8 KR下，試驗(yàn)的組培苗幾乎全部死亡，而本研究結(jié)果表明，只有在9 KR下，不定芽和組培苗才全部死亡，這可能與所選取材料的活力、組培繼代次數(shù)和輻射劑量率不同有關(guān)。本研究結(jié)果顯示，在1 KR輻射劑量下分化芽成活率為69.5%，這與 1961年臺(tái)灣用2.5 KR劑量處理吸芽的結(jié)果（70%）相一致[3]，只是前者變異率為40.7%，而后者植株全無(wú)變異，這估計(jì)也與二者所采用材料的生理狀態(tài)不同有很大的關(guān)系。香蕉輻射育種的成效在很大程度上取決于試材選擇的高起點(diǎn)和適宜的輻射劑量，此外，還要加強(qiáng)對(duì)變異的選擇培育。本研究初步獲得了一些植株健壯、梳形整齊、產(chǎn)量高、抗枯萎病能力強(qiáng)、抗旱、抗寒的株系，還有待于進(jìn)一步的選育研究。李豐年等[3]認(rèn)為，輻射后植株成活率達(dá)1/3 時(shí)為輻射育種效果最佳的標(biāo)志。本研究結(jié)果表明，帶皿香蕉組培分化芽在輻射劑量為5 KR時(shí)，分化芽成活率和生根苗成活率分別為35.5%、25.1%，獲得的有益性狀突變率也最高。因此，選擇優(yōu)良健壯的組培材料，以劑量率 60R/m、輻射劑量5 KR處理，可能是帶皿香蕉不定芽輻射誘變育種的最佳選擇。本研究結(jié)果可為利用輻射誘變創(chuàng)制香蕉新種質(zhì)提供一定的理論依據(jù)。

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