137Cs-γ射線輻照對水稻品種發(fā)芽的影響

崔亞軍 劉超綱 熊立東

摘要 用137Cs-γ輻射劑量0～700 Gy對4個秈型、6個粳（糯）型水稻種子進行了輻照處理。結(jié)果顯示，隨著輻照劑量增加，不同類型的不同品種發(fā)芽情況出現(xiàn)差異，秈型品種金早47、中早39、浙香銀針的半致死劑量為600 Gy左右;粳型品種秀水134、秀水519、浙灃糯188、浙糯106、浙粳96、寧81的致死劑量為700 Gy左右。輻照劑量對水稻種子發(fā)芽率有顯著影響，且粳型品種比秈型品種敏感。

關(guān)鍵詞 水稻;輻照;種子發(fā)芽率

Abstract Four indica and six japonica （glutinous） rice seeds were irradiated with 137Cs-γ radiation dose of 0 - 700 Gy. The results showed that with the increase of irradiation dose，the half lethal dose of indica varieties Jinzao 47，Zhongzao 39 and Zhexiangyinzhen was about 600 Gy，while that of japonica varieties Xiushui 134，Xiushui 519，Zhefengnuo 188，Zhennuo 106，Zhejing 96 and Ning 81 was about 700 Gy. The irradiation dose had a significant effect on the germination rate of rice seeds. Japonica varieties are more sensitive than indica varieties.

Key words Rice;Irradiation;Seed germination rate

輻射指的是由場源發(fā)出的電磁能量中一部分脫離場源向遠處傳播，而后不再返回場源的現(xiàn)象，能量以電磁波或粒子的形式向外擴散[1]。常用于農(nóng)作物輻射誘變的是γ射線輻射，它屬于電離輻射，電子從電子殼層中擊出，使原子帶正電，由于細(xì)胞由原子組成，電離作用可致細(xì)胞損傷，并導(dǎo)致農(nóng)作物染色體、基因和細(xì)胞質(zhì)變異。一個細(xì)胞由數(shù)萬億個原子組成。電離輻射引起的突變概率取決于輻射劑量率及接受輻射的生物感應(yīng)性。研究表明，利用γ射線輻射農(nóng)作物可以改良某些或某個性狀，選育出性狀優(yōu)良的農(nóng)作物新品種，效果較好[2-9]。水稻輻射誘變育種在國內(nèi)始于20世紀(jì)50年代末[4]，在誘變方法和實際成果方面都取得了可喜進展，創(chuàng)造了一大批水稻優(yōu)良突變體和突變品種[6-9]，但有關(guān)于137Cs-γ射線輻射對水稻種子芽率影響的研究卻鮮見報道。該研究以秈、粳亞種水稻種子為材料，進行了137Cs-γ射線多種劑量的輻射處理，了解137Cs-γ射線對不同類型水稻種子芽率的影響，以期為水稻輻射誘變中提高有效誘變率提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料 選用的水稻品種有秈型早稻金早47、中早39，秈型中稻黃華占、浙香銀針，單季晚粳秀水134、秀水519，粳糯稻浙灃糯188、浙糯106，連作晚粳稻浙粳96、寧81。

相關(guān)品種的主要特性為金早47（中87-425/陸青早1號），浙江省金華市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院育成的常規(guī)早秈稻品種，2001年通過浙江省品種審定;中早39（嘉育253/中組3號），中國水稻研究所育成的常規(guī)早秈稻品種，2012年通過國家品種審定;黃華占（黃新占/豐華占），廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所育成的常規(guī)晚秈稻品種，2005年通過廣東省品種審定;浙香銀針，浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物與核技術(shù)利用研究所（以下簡稱浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作核所）育成的常規(guī)晚秈稻新品系;秀水134（丙95-59∥測212/RH∥/丙03-123），嘉興市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院等單位育成的常規(guī)晚粳稻，2010年通過浙江省品種審定，在浙江省作單季稻種植;秀水519（蘇秀9號/秀水123），嘉興市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院育成的常規(guī)特早熟晚粳稻，2012年通過浙江省品種審定，在浙江省作單季稻種植;浙灃糯188（浙糯5號/廣粳102），上海黃海種業(yè)有限公司等育成的常規(guī)晚粳糯稻，2019年通過安徽省品種審定;浙糯106（嘉0487/紹糯-446∥浙粳88），浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作核所育成的常規(guī)晚粳糯稻，2018年通過浙江省品種審定;浙粳96（Y73/寧67∥嘉花1號），浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作核所等育成的常規(guī)晚粳稻，2018年通過浙江省品種審定，在浙江省作連作稻種植;寧81（甬單6號/秀水110），寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院育成的常規(guī)晚粳稻，2018年通過浙江省品種審定，在浙江省作連作稻種植。各品種的基本情況見表1。

1.2 輻照劑量

輻照處理在浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院國家水稻改良中心輻射育種研究室（浙江省輻照中心）進行，分別用200、300、400、500、600、700 Gy的137Cs-γ射線共6種劑量處理上述水稻干種子，每處理種子約50 g，以不輻照處理（即0 Gy）為對照。

1.3 發(fā)芽試驗

發(fā)芽試驗于2020年6月在浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作核所核技術(shù)利用研究室實驗室進行。從不同處理的樣品中隨機抽取樣品種子各300粒，所取種子統(tǒng)一放置于實驗室中，取12 cm×12 cm試驗用種子發(fā)芽盒，底部放入3張濾紙，加入適量純凈水，隨機將100粒水稻種子均勻放置于各發(fā)芽盒中，種子之間保持足夠的距離，以保證種子都能充分接觸水分，吸水一致，生長良好，設(shè)3次重復(fù)，隨機排列。在試驗過程中隨時檢查，保持濾紙濕潤。發(fā)芽盒放入博迅牌生化培養(yǎng)箱（SPX-150B-Z型）培養(yǎng)，設(shè)定溫度30 ℃，變幅不超過±2 ℃。

1.4 發(fā)芽率與生長勢統(tǒng)計 第3天開始計算出芽率，第7天計算發(fā)芽率，以出芽率、發(fā)芽率作為衡量種子發(fā)芽力的指標(biāo)。只長芽不發(fā)根或只發(fā)根不長芽的種子不計算在內(nèi)并取出。

1.5 數(shù)據(jù)分析 用SPSS軟件進行所有數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析和顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 輻照劑量對不同品種發(fā)芽的影響 由表2可知，0～700 Gy 不同輻照劑量處理對不同品種的發(fā)芽有顯著影響，并表現(xiàn)出不同的規(guī)律性。在700 Gy大劑量輻照下，4個秈型品種金早47、中早39、黃華占、浙香銀針的出芽率分別為52.3%、68.7%、93.3%、87.0%，發(fā)芽率分別為19.7%、38.7%、77.7%、35.7%，發(fā)芽率較出芽率呈現(xiàn)明顯下降，經(jīng)700 Gy劑量輻照處理后萌發(fā)的種子在之后出現(xiàn)生長停滯并死亡，且品種間差異極顯著;6個粳型品種秀水134、秀水519、浙灃糯188、浙糯106、浙粳96、寧81的出芽率分別為16.3%、23.0%、45.3%、81.7%、89.0%、74.0%，發(fā)芽率分別為4.7%、6.7%、8.3%、0.3%、0.7%、1.0%，同樣與秈型品種一樣，在700 Gy大劑量輻照下，發(fā)芽率較出芽率呈現(xiàn)明顯下降，且發(fā)芽率下降至10.0% 以下，遠低于秈型品種經(jīng)該劑量輻照后的發(fā)芽率，接近致死劑量，這說明秈型品種的致死劑量要高于粳型品種。從表2可以看出，在600 Gy劑量下，秈型品種除黃華占外，其他3個品種的發(fā)芽率分別為61.3%、49.3%、46.7%，可以推斷金早47、中早39、浙香銀針這3個秈型品種的半致死劑量在600 Gy 左右。0、200、300 Gy等幾個劑量輻照處理后大部分品種芽率處理間沒有顯著或極顯著差異。

2.2 輻照劑量對不同品種發(fā)芽趨勢的影響 從表2可以看出，金早47、中早39、黃華占、浙香銀針、秀水134、秀水519、浙灃糯188、浙糯106、浙粳96、寧81對輻照處理敏感，隨著劑量的增加，其發(fā)芽率在處理劑量小于300 Gy范圍無顯著差異，在500 Gy以上輻照劑量處理后出芽率、發(fā)芽率不同程度出現(xiàn)極顯著下降。

3 結(jié)論與討論

（1）137Cs-γ射線對水稻種子具有較強的輻照效應(yīng)。低劑量輻照對水稻種子發(fā)芽率無顯著影響，低劑量輻照促進個別品種浙灃糯188、浙糯106、浙粳96萌發(fā)，原因可能是適當(dāng)劑量的輻照處理會引起種子內(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，促進種胚組織細(xì)胞生長和分裂，提高種子活力[10-11]，這與該試驗結(jié)論相一致。

（2）不同遺傳背景的品種之間對輻射敏感性不同，從試驗結(jié)果來看，不同類型的品種輻照敏感性要大于同一類型品種，也就是說秈型和粳型間存在明顯差異。該研究表明，秈型品種金早47、中早39、浙香銀針的半致死劑量在600 Gy左右;粳型品種秀水134、秀水519、浙灃糯188、浙糯106、浙粳96、寧81的致死劑量在700 Gy左右。綜合出芽率、發(fā)芽率，在700 Gy處理下的輻照敏感性依次為黃華占>中早39>浙香銀針>金早47>浙灃糯188>秀水519>秀水134>寧81>浙粳96>浙糯106，總體上表現(xiàn)為粳型品種>秈型品種。

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