60CO一γ輻照對(duì)NaCl脅迫下藜麥種子萌發(fā)的影響

梁曉艷　顧寅鈺　付嬈　張海洋　衣葵花　王向譽(yù)　郭洪恩

摘要：采用不同劑量（0-500 Gy）的60 Co -γ射線輻照藜麥種子，研究經(jīng)不同劑量射線輻射處理的藜麥種子在不同濃度NaCl（O～400 mmol/L）脅迫下種子的萌發(fā)特性，以期篩選出能夠提高藜麥種子耐鹽性的最佳輻射劑量。結(jié)果表明：隨著鹽濃度的升高，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)呈逐漸下降趨勢(shì)，高鹽環(huán)境下下降較為顯著;不同劑量的60Co-γ輻照處理對(duì)種子萌發(fā)的影響因鹽濃度的不同而存在差異，即0-200 mmol/L NaCl條件下，種子發(fā)芽率及發(fā)芽時(shí)間隨著輻照劑量的增加呈逐漸降低趨勢(shì)，而300、400mmol/L NaCl條件下，種子發(fā)芽率隨著輻照劑量的增加呈先升高后降低趨勢(shì)，300 Gy是促進(jìn)高鹽環(huán)境下種子萌發(fā)的最佳輻照劑量。

關(guān)鍵詞：藜麥;鹽脅迫;60Co一γ輻照;種子萌發(fā)

Effects of 60Co—γ Irradiation on Seed Germination

of Quinoa under NaCI Stress

Liang Xiaoyan， Gu Yinyu， Fu Rao， Zhang Haiyang， Yi Kuihua， Wang Xiangyu， Guo Hong' en

Abstract

The effects of 60Co-γ irradiation with different doses （0～500 Gy） on the germination rate，germination potential and germination index of quinoa seeds under NaCl （0～400 mmol/L） stress were studiedin order to select the best irradiation dosage for improving salt tolerance of quinoa seeds. The results showedthat with the increase of salt concentration， the germination rate， germination potential and germination index ofseeds decreased gradually. The effect of 60Co- γ irradiation with different doses on seed germination was variedwith the different salt concentration. Under the condition of 0～200 mmol/L NaCl， the seed germination rateand germination time decreased gradually with the increase of irradiation dose， while the germination rate ofseeds increased firstly and then decreased with the increase of irradiation dose under 300 -400 mmol/L NaCl.In conclusion，300 Gy was the best irradiation dose to promote seed germination in high salinity environment.

Keywords

Quinoa; Salt stress; 60Co-γ irradiation; Seed germination

藜麥（ Chenopodium quinoa Willd.）為莧科藜屬一年生雙子葉草本植物，原產(chǎn)于南美洲安第斯地區(qū)，距今已有7 000多年的栽培歷史[1]。藜麥具有非常高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，其蛋白質(zhì)含量在16%左右，高于水稻和玉米，與小麥相當(dāng)，且人體必需氨基酸比例均衡，易于被人體吸收[2，3]。同時(shí)，藜麥富含維生素B、維生素C、維生素E和礦物質(zhì)，以及皂苷、多糖、黃酮等生物活性物質(zhì)[4，5]。除營(yíng)養(yǎng)價(jià)值突出外，藜麥還具有耐寒、耐旱、耐貧瘠、耐鹽堿等特性[6]，尤其是對(duì)鹽堿環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，有些藜麥品種可以耐受海水一樣高的鹽脅迫（電導(dǎo)率40dS/m，或相當(dāng)于約400 mmol/LNaCl）[7]。因此，藜麥在鹽堿地開(kāi)發(fā)利用及優(yōu)良作物篩選中具有廣泛的應(yīng)用前景和重要的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。目前關(guān)于藜麥的研究多集中于不同地區(qū)的引種栽培及耐鹽機(jī)理研究等方面，而關(guān)于鹽堿地耐鹽品種的選育研究相對(duì)較少，因此，篩選和培育適宜鹽堿地種植的藜麥品種是鹽堿地開(kāi)發(fā)利用的重要途徑。

輻射誘變處理是進(jìn)行農(nóng)作物種質(zhì)資源創(chuàng)新及新品種選育的有效途徑，與傳統(tǒng)育種相比，它具有操作簡(jiǎn)單、突變率高、突變譜廣、育種年限短等優(yōu)點(diǎn)，在作物品種改良中被廣泛應(yīng)用。藜麥雖然具有較強(qiáng)的耐鹽性，但是在高濃度鹽溶液下種子的發(fā)芽率及發(fā)芽速度普遍受到影響。目前，不少研究證明60Co-γ輻照處理能顯著提高高鹽環(huán)境下種子的發(fā)芽率[8-10]，而關(guān)于60Co-γ輻照對(duì)鹽脅迫條件下藜麥種子萌發(fā)的影響尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究以藜麥種子為材料實(shí)施不同劑量60Co-γ輻照處理，并在不同濃度NaCl環(huán)境中進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn)，旨在探索60Co-γ射線輻照對(duì)不同濃度鹽脅迫條件下藜麥種子萌發(fā)特性的影響，以期探尋在鹽脅迫下能顯著促進(jìn)藜麥種子萌發(fā)的60Co-γ射線輻照劑量，為藜麥的輻射誘變育種及耐鹽性研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1供試材料

試驗(yàn)于2017年進(jìn)行。所用藜麥種子由山西華青藜麥產(chǎn)品開(kāi)發(fā)有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 種子處理選取籽粒飽滿，大小均勻一致的藜麥種子送往山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院輻射中心，進(jìn)行60Co -γ射線輻照處理。輻射劑量率為2.75Gy/min，輻射劑量分別為O、100、200、300、400、500 Gy，其中，0輻射組為CK。將不同劑量輻射處理后的種子用75%酒精消毒10min，然后用無(wú)菌水清洗3次，置于不同濃度的NaCl溶液中預(yù)處理，時(shí)間為12 h。共設(shè)置5個(gè)NaCl濃度，分別為O、100、200、300、400 mmol/L。

1.2.2 室內(nèi)發(fā)芽 將預(yù)處理后的種子均勻擺放于鋪有2層濾紙的9 cm直徑培養(yǎng)皿內(nèi)，分別加入10 mL蒸餾水和不同濃度的NaCl溶液，將培養(yǎng)皿置于光照培養(yǎng)箱，培養(yǎng)條件為25℃、光照12 h/d。每個(gè)處理60粒種子、3個(gè)重復(fù)。每天觀察種子萌發(fā)情況，并統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)（以胚根突出種皮2 mm為標(biāo)準(zhǔn)），連續(xù)統(tǒng)計(jì)6d。并按下列公式統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)。

發(fā)芽勢(shì)（%）=（3d正常萌發(fā)種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100;

發(fā)芽率（%）=（6d正常萌發(fā)種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100;

發(fā)芽指數(shù)（Gi）=∑（Gt/Dt）。式中，Gt為萌發(fā)種子數(shù);Dt為相應(yīng)萌發(fā)天數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與做圖，用SPSS 18.0進(jìn)行方差（0.05水平）分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 60Co-γ輻照處理對(duì)NaCl脅迫下藜麥種子發(fā)芽率的影響

由圖1可以看出，隨著NaCl濃度的增加藜麥種子發(fā)芽率逐漸降低，不同鹽濃度條件下60Co-γ輻照處理對(duì)發(fā)芽率的影響作用不同。其中，清水條件（對(duì)照）下，藜麥種子發(fā)芽率隨著輻照劑量的增加呈逐漸降低趨勢(shì)，但各輻照劑量處理均在80%以上;100、200 mmol/L NaCl條件下藜麥種子發(fā)芽率與對(duì)照基本一致;300、400 mmol/L NaCl條件下，藜麥種子發(fā)芽率隨著輻照劑量的增加呈先升高后降低趨勢(shì)，300 Gy輻照處理的種子發(fā)芽率均顯著高于其它處理。這說(shuō)明較高NaCl濃度脅迫下，一定劑量的輻照處理會(huì)提高藜麥種子的發(fā)芽率，在300、400 mmol/L NaCl條件下，300 Gy是促進(jìn)藜麥種子萌發(fā)的最佳劑量。

2.2 60Co-γ輻照處理對(duì)NaCl脅迫下藜麥種子發(fā)芽勢(shì)的影響

由圖2可知，藜麥種子發(fā)芽勢(shì)隨著NaCl濃度的增加呈逐漸降低趨勢(shì)，在NaCl濃度超過(guò)300mmol/L時(shí)，種子發(fā)芽勢(shì)顯著降低，這說(shuō)明高濃度鹽脅迫顯著抑制種子萌發(fā)。不同輻照劑量對(duì)藜麥種子發(fā)芽勢(shì)的影響隨著鹽濃度的不同而表現(xiàn)不同，其中，清水條件下，100 Gy輻照對(duì)發(fā)芽勢(shì)無(wú)顯著影響，之后隨著輻照劑量的進(jìn)一步增加發(fā)芽勢(shì)逐漸降低;低濃度（0～200 mmol/L） NaCl處理下，種子發(fā)芽勢(shì)隨著輻照劑量的增加基本呈逐漸降低趨勢(shì)，而在300、400 mmol/L NaCl條件下，一定劑量的輻照處理則增加種子發(fā)芽勢(shì)，其中300 Gy輻照處理種子發(fā)芽勢(shì)最高。這說(shuō)明300 Gy輻照劑量能促進(jìn)種子萌發(fā)，提高發(fā)芽的整齊度。

2.3 60Co-γ輻照處理對(duì)NaCl脅迫下藜麥種子發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)是衡量種子發(fā)芽速度和整齊度的參數(shù)。由圖3可知，不同濃度NaCl處理對(duì)藜麥種子發(fā)芽指數(shù)的影響與發(fā)芽勢(shì)基本一致，低濃度NaCl處理對(duì)藜麥發(fā)芽指數(shù)的影響較小，隨著鹽濃度的進(jìn)一步增加發(fā)芽指數(shù)逐漸降低。不同劑量輻照處理對(duì)發(fā)芽指數(shù)的影響也因NaCl濃度的不同而不同，其中，清水和低濃度（100～200 mmol/L） NaCl處理下，種子發(fā)芽指數(shù)隨著輻照劑量的增加呈逐漸降低趨勢(shì)，而在高濃度（ 300 - 400 mmol/L）NaCl處理下，發(fā)芽指數(shù)隨著輻射劑量的增加先升高后降低，200 Gy和300 Gy輻照劑量顯著提高種子的發(fā)芽指數(shù)。

3 討論與結(jié)論

鹽漬環(huán)境下種子萌發(fā)是鹽生植物生長(zhǎng)的關(guān)鍵和敏感階段[ll]，種子能夠萌發(fā)是植株在鹽堿脅迫下能夠生長(zhǎng)發(fā)育的前提。種子耐鹽能力和發(fā)芽能力影響著植物種群的分布范圍[12]。因此，鹽脅迫下的種子發(fā)芽狀況是評(píng)價(jià)植物耐鹽性的一個(gè)重要指標(biāo)。雖然藜麥對(duì)鹽漬環(huán)境有較強(qiáng)的適應(yīng)性，但種子在萌發(fā)過(guò)程中仍然受到鹽的遏制作用[13-15]。有研究表明，不同劑量的輻照處理對(duì)種子發(fā)芽的影響不同，低劑量的輻射處理對(duì)種子發(fā)芽具有促進(jìn)作用，而高劑量的輻射抑制種子發(fā)芽且對(duì)種胚產(chǎn)生傷害[16-18]。本研究結(jié)果認(rèn)為，在不同鹽濃度條件下，60Co-γ輻照處理對(duì)種子發(fā)芽的影響作用不同，其中，清水和低濃度NaCl（100～200mmol/L）脅迫下，低劑量輻照處理對(duì)種子萌發(fā)的影響較小，高劑量輻照處理抑制種子的萌發(fā);而在高濃度（300～400 mmol/L）脅迫下，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)及發(fā)芽指數(shù)隨著輻照劑量的增加呈先升高后降低趨勢(shì)，300 Gy輻照劑量有利于促進(jìn)高鹽環(huán)境下藜麥種子的萌發(fā)。其原因可能是輻射處理引起了種子內(nèi)部生物自由基或有關(guān)酶活性的變化，從而提高種子的新陳代謝水平、促進(jìn)種子的萌發(fā)，這在其它研究中也得到過(guò)相似的結(jié)論[8，19]。但是不同植物的種子對(duì)60Co-γ輻照的效果存在一個(gè)最佳劑量，本研究中300 Gy是促進(jìn)高鹽環(huán)境下藜麥種子萌發(fā)的最佳劑量。

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