⁶⁰Co—γ輻射對(duì)二月蘭種子萌發(fā)的影響

董亞茹　聶玉霞　陳月霞　趙東曉　陳傳杰

摘 要：以二月蘭種子為材料，采用室內(nèi)培養(yǎng)皿發(fā)芽方法，統(tǒng)計(jì)其萌發(fā)指標(biāo)并測(cè)量幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)，以研究60Co-γ 射線對(duì)二月蘭種子萌發(fā)及早期幼苗生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明：在0～4 000 Gy范圍內(nèi)，隨著輻射劑量的增加，種子萌發(fā)指標(biāo)和幼苗地上生長(zhǎng)均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，在0～2 000 Gy范圍內(nèi)變化幅度較小，至2 500 Gy時(shí)出現(xiàn)急劇下降；地下生長(zhǎng)則呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，在500 Gy時(shí)地下生長(zhǎng)略高于對(duì)照，根冠比顯著提高?？傮w而言，輻射對(duì)地下部分的抑制作用顯著高于地上部分。

關(guān)鍵詞：二月蘭；60Co-γ 射線；種子萌發(fā)；生長(zhǎng)指標(biāo)

中圖分類號(hào)：Q644.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.08.003

Abstract： The effects of 60Co-γ ray on the seed germination and early seedling growth of Orychophragmus violaeeus were studied by using the method of indoor petri dish， the germination index and the seedling growth index were measured. The results showed that the germination index and aboveground growth of the seedlings decreased with the increase of radiation dose in the range of 0～4 000 Gy， and the change range was very small in the range of 0～2 000 Gy， but decreased sharply at 2 500 Gy. Underground growth showed a trend of increasing at first and then decreasing. The underground growth was higher than that of the control at 500 Gy， and the root / shoot ratio was significantly increased. Overall the inhibition of radiation on the underground part was significantly higher than that of the aboveground part.

Key word： Orychophragmus violaeeus； 60Co-γ rays； seed germination； growth index

二月蘭（Orychophragmus violaeeus）為十字花科諸葛菜屬植物，其種子含油量高達(dá)35.8%，以棕櫚酸、亞油酸和油酸的含量較高，是優(yōu)質(zhì)的油料作物[1]。二月蘭苗期干物質(zhì)中粗蛋白含量為21.50%[2]，含有豐富的氨基酸，包括7種人體必需氨基酸，還含有豐富的維生素和礦質(zhì)元素，可作為優(yōu)質(zhì)蔬菜。除此之外，二月蘭具有藥用、園林綠化和牧草飼料等用途。

輻射誘變育種是獲得新種質(zhì)資源和選育新品種的有效途徑之一[3]，利用輻射誘變已使多種作物成功地獲得了包括早熟、矮化、抗逆、優(yōu)質(zhì)在內(nèi)的突變體，該項(xiàng)技術(shù)具有突變率高、突變譜寬、后代性狀穩(wěn)定快、育種周期短等優(yōu)點(diǎn)[4]。作為最廣泛的輻射誘變方法，60Co-γ射線主要應(yīng)用在糧食及經(jīng)濟(jì)作物上[5-6]，目前已在花卉、農(nóng)作物、草坪草育出了多個(gè)新品種[7]，取得了可喜的成果。本試驗(yàn)以不同劑量60Co-γ射線對(duì)二月蘭種子進(jìn)行輻射處理，對(duì)種子萌發(fā)和生長(zhǎng)指標(biāo)進(jìn)行了研究，旨在探明二月蘭種子有效的輻射誘變劑量，為今后進(jìn)一步篩選耐鹽型二月蘭突變體提供參考，對(duì)今后新品種培育工作具有非常重要的理論和實(shí)踐意義。

1 材料和方法

1.1 材 料

供試種子為2016年采收的二月蘭種子，種子凈度≥98. 0%。將二月蘭種子裝入自封袋內(nèi)，在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院輻射中心進(jìn)行輻射處理，共設(shè)8個(gè)輻射劑量處理， 0，500，1 000，1 500，2 000，2 500，3 000，4 000 Gy，輻射劑量率為2.75 Gy·min-1。

1.2 方 法

1.2.1 種子發(fā)芽指標(biāo)測(cè)定 選取健壯、飽滿、大小一致的二月蘭輻射種子，用75%乙醇消毒3 min，蒸餾水沖洗5～6次，25 ℃下蒸餾水浸種24 h，將種子用無菌濾紙瀝干水， 備用。每個(gè)培養(yǎng)皿（90 mm）鋪兩層無菌濾紙， 放置50粒種子， 每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)。 將培養(yǎng)皿置于光照培養(yǎng)箱中， 培養(yǎng)條件為25 ℃， 光照12 h·d-1，光照強(qiáng)度為450 μmol·m-2·s-1。每天觀察種子萌發(fā)情況，并統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)，突破種皮的胚軸長(zhǎng)度2 mm時(shí)視為種子發(fā)芽。各項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)計(jì)算公式如下：

發(fā)芽率GP=n/N（n為第10天時(shí)的種子發(fā)芽數(shù)，N為供試種子總數(shù)）；

發(fā)芽勢(shì)GE= n2/N（n2為第3天時(shí)的種子發(fā)芽數(shù)，N為供試種子總數(shù)）；

發(fā)芽指數(shù)GI= Σ（Gt/Dt） （Gt為第t天的種子發(fā)芽數(shù)，Dt為對(duì)應(yīng)Gt的發(fā)芽天數(shù)）；

活力指數(shù)VI=GI×SW（SW為植株鮮質(zhì)量）

1.2.2 幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定 14 d后， 每個(gè)重復(fù)隨機(jī)選取10株幼苗， 測(cè)定幼苗株高、 根長(zhǎng)、 地上和地下鮮質(zhì)量。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

所有數(shù)據(jù)均用 Excel統(tǒng)計(jì)并制圖，應(yīng)用SPSS20.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)不同處理下的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、根長(zhǎng)和株高等各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 60Co-γ輻射對(duì)二月蘭種子萌發(fā)的影響

由表1可以看出，在0～4 000 Gy劑量范圍內(nèi)，隨著輻射劑量的增加，二月蘭種子的萌發(fā)指標(biāo)均呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。在500 Gy時(shí)，發(fā)芽率雖與對(duì)照無顯著差異，但發(fā)芽勢(shì)下降了36個(gè)百分點(diǎn)，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)分別下降了18.45%和18.02%，顯著差異；在2 000 Gy時(shí)，發(fā)芽率雖顯著低于0～1 500 Gy處理，但僅較對(duì)照組下降了13.34個(gè)百分點(diǎn)，而發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和發(fā)芽勢(shì)卻分別下降了39.91， 52.96， 55.33個(gè)百分點(diǎn)；在2 500， 3 000，4 000 Gy時(shí)，處理間各萌發(fā)指標(biāo)差異均不顯著，均較0～2 000 Gy急劇下降。因此，推測(cè)二月蘭種子輻射半致死劑量在2 000～2 500 Gy之間。

2.2 60Co-γ輻射對(duì)二月蘭幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

從圖1可以看出，在0～4 000 Gy劑量范圍內(nèi)，隨著輻射劑量的增加，二月蘭幼苗株高和根長(zhǎng)均呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。在500 Gy時(shí)，株高較對(duì)照降低而根長(zhǎng)卻略有增加，但差異均不顯著；在1 000～2 500 Gy，根長(zhǎng)顯著下降，而在2 500，3 000，4 000 Gy三個(gè)處理間差異不顯著；在1 000～4 000 Gy時(shí)，二月蘭幼苗株高呈緩慢下降的趨勢(shì)，至4 000 Gy時(shí)，仍可達(dá)到對(duì)照的一半。由此可以推斷，60Co-γ輻射對(duì)根長(zhǎng)的抑制作用顯著大于株高。

從圖2可以看出，在0～4 000 Gy劑量范圍內(nèi)，除500 Gy二月蘭幼苗地下鮮質(zhì)量略有增加但差異不顯著外，隨著輻射劑量的增加，二月蘭幼苗地上和地下鮮質(zhì)量總體呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。在0～1 500 Gy劑量范圍內(nèi)，地上和地下鮮質(zhì)量與對(duì)照相比差異不顯著；在2 000～3 000 Gy，幼苗地下鮮質(zhì)量呈顯著下降趨勢(shì)，4 000 Gy與3 000 Gy處理間差異不顯著；在2 500～4 000 Gy時(shí)，地上鮮質(zhì)量雖有下降但處理間差異不顯著，均顯著低于0～1 500 Gy處理，至4 000 Gy時(shí)，二月蘭幼苗地上鮮質(zhì)量仍達(dá)到對(duì)照組的一半以上。由此可以看出，60Co-γ輻射對(duì)地下鮮質(zhì)量的影響顯著大于地上鮮質(zhì)量。

2.3 60Co-γ輻射對(duì)二月蘭幼苗根冠比的影響

由圖3可以看出，在0～4 000 Gy劑量范圍內(nèi)，隨著輻射劑量的增加，二月蘭幼苗根冠比呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，在500～1 500 Gy的范圍內(nèi)，根冠比均比對(duì)照有所提高，其中在500 Gy時(shí)達(dá)到最大，較對(duì)照提高5.1個(gè)百分點(diǎn)，差異顯著；當(dāng)輻射劑量≥2 000 Gy時(shí)，根冠比均較對(duì)照顯著下降。由此可以看出，低劑量60Co-γ輻射可以提高二月蘭幼苗的根冠比。

3 結(jié)論和討論

60Co-γ射線可對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生一定的抑制或促進(jìn)作用，不同輻射劑量對(duì)不同植物的影響不同[8]。有研究表明，低劑量輻射處理對(duì)種子發(fā)芽具有促進(jìn)作用，而高劑量輻射抑制種子發(fā)芽且對(duì)種胚產(chǎn)生傷害[9-11]。在一定范圍內(nèi)增加輻射劑量可以增加突變率，但過高的輻射劑量會(huì)使植株正常的代謝受到干擾，同時(shí)降低成活率、增加畸變率。半致死劑量是植物細(xì)胞容易發(fā)生誘變而又不會(huì)致死的臨界點(diǎn)，是輻射育種劑量的臨界值[12]，在該劑量輻射下，對(duì)輻射材料的傷害較輕，而且易獲得變異性狀。因此，育種學(xué)上通常以半致死劑量作為輻射育種的適宜輻射劑量[13]，這也是提高輻射誘變育種成功率的關(guān)鍵。

輻射后植物可能出現(xiàn)死亡或突變，主要表現(xiàn)在發(fā)芽率、植株生長(zhǎng)等方面。在本研究中，隨著輻射劑量的增加，二月蘭種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)呈逐漸降低趨勢(shì)，2 000 Gy時(shí)發(fā)芽率仍達(dá)84.66%，至2 500 Gy時(shí)，發(fā)芽率急劇下降至30.66%，這或許與輻射造成的種胚組織受損，對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂的抑制以及萌發(fā)過程的生理活動(dòng)產(chǎn)生了不同程度的影響有關(guān)[14-15]。耿興敏等[13]結(jié)果亦顯示，6個(gè)品種桂花種子發(fā)芽率均與輻射劑量呈負(fù)相關(guān)；張玉等[16]結(jié)果也表明隨著輻射劑量的增加，菊苣種子發(fā)芽率逐漸降低，≤150 Gy時(shí)，與對(duì)照差異不顯著，≥200 Gy時(shí)與對(duì)照差異顯著。這與本文結(jié)果一致，說明60Co-γ射線抑制了種子的萌發(fā)。而王月華等[17]結(jié)果表明較低劑量的輻射有利于高羊茅種子萌發(fā)，較高劑量的輻射對(duì)種子萌發(fā)有抑制作用。這種差異可能是由物種的不同和所選擇的劑量范圍差異造成的。

本研究中，隨著輻射劑量的增加，二月蘭幼苗株高、地上鮮質(zhì)量呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，而根長(zhǎng)和地下鮮質(zhì)量出現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì)，在500 Gy時(shí)均達(dá)到最大值，故其根冠比值也達(dá)到最大值，顯著高于對(duì)照，表現(xiàn)了一定的促進(jìn)作用。輻射對(duì)二月蘭幼苗的效應(yīng)主要表現(xiàn)在對(duì)地上和地下部分的抑制，其中地下部分受到的影響更大。廖安紅等[18]結(jié)果表明隨著輻射劑量的增加刺梨幼苗株高、根長(zhǎng)、根冠比值均出現(xiàn)不同程度的下降，顯著或極顯著低于對(duì)照，蔡春菊等[15]結(jié)果也表明毛竹幼苗株高和根長(zhǎng)與輻射劑量成反比，即濃度越高對(duì)幼苗生長(zhǎng)抑制作用越明顯。

適宜輻射劑量的選擇是誘變成功的前提，種子萌發(fā)和幼苗早期生長(zhǎng)可作為初步確定適宜輻射劑量的依據(jù)，為了更好地探究60Co-γ輻射對(duì)二月蘭的影響，還需繼續(xù)對(duì)二月蘭植株進(jìn)行性狀觀察，測(cè)定生理指標(biāo)，并收獲種子觀察F1代生長(zhǎng)情況，也可在分子水平進(jìn)行研究。

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