60Co-γ 射線輻射對蒙農(nóng)雜種冰草性狀的影響

高海娟 ， 劉澤東 ， 孫 蕊 ， 王曉龍 ， 楊偉光 ， 閆偉紅

（1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)分院，黑龍江齊齊哈爾 161005；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010）

冰草屬（Agropyrong Gaertn）植物為禾本科小麥族多年生牧草，抗旱、抗寒、耐貧瘠，一次建植可利用數(shù)年，須根發(fā)達(dá)，基部莖葉覆蓋地面，是沙化、 退化草地生態(tài)治理的優(yōu)良草種 （高海娟等，2019；高海娟等，2010）。 冰草莖葉柔軟，營養(yǎng)豐富，生產(chǎn)性能好，飼用價(jià)值高。 目前，我國培育登記冰草新品種共6個(gè)，數(shù)量偏少，即“內(nèi)蒙沙蘆草”“諾丹冰草”“蒙農(nóng)雜種冰草”“蒙農(nóng)1 號蒙古冰草”“杜爾伯特扁穗冰草” 及 “塔烏庫姆冰草”，現(xiàn)有育成冰草品種都是采用選擇育種和雜交育種培育而成。

輻射誘變育種是利用各種射線誘發(fā)作物產(chǎn)生變異，根據(jù)育種目標(biāo)在后代中篩選新材料，選育新品種的方法。 該方法具有突變率高、變異幅度大、育種周期短等特點(diǎn)，是繼選擇育種和雜交育種之后進(jìn)行種質(zhì)資源創(chuàng)新和新品種選育的有效途徑 （趙林姝和劉錄祥，2017； 韓微波等，2010）。γ 射線是一種能量高、穿透力強(qiáng)的電離輻射，是輻射誘變育種中最常用的射線源。 應(yīng)用γ射線輻射誘變沙打旺、蘇丹草、苜蓿、扁蓄豆等牧草種類，育成了一批牧草新品種和新材料（韓微波等，2016；劉杰淋等，2008；支中生等，1999；伊虎英和魚紅斌，1989）。 王曉光等（2008）采用60Co-γ 射線輻照誘導(dǎo)小麥-冰草染色體變異 ，獲得了攜帶冰草大穗多?；虻男←溞路N質(zhì)，為小麥遺傳改良提供有用的材料。 本研究通過60Co-γ 射線輻照蒙農(nóng)雜種冰草（Agropyron cristatum×A.desertorum cv.Mengnong）種子，研究不同輻照劑量處理對蒙農(nóng)雜種冰草農(nóng)藝性狀和草產(chǎn)量性狀的影響， 以期為通過60Co-γ 射線輻射冰草選育新種質(zhì)材料提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 蒙農(nóng)雜種冰草（Agropyron cristatum×A.desertorum cv.Mengnong），引自內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)。

1.2 試驗(yàn)地自然條件 試驗(yàn)地位于松嫩平原齊齊哈爾市富拉爾基區(qū)黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)分院試驗(yàn)田，地處東經(jīng) 123°41′，北緯 47°15′，春季干旱多風(fēng)，冬季寒冷少雪，海拔高度148.3 m，年平均氣溫3.37 ℃，極端最高氣溫37.5 ℃，最低氣溫-39.5 ℃，≥10 ℃的積溫 2722.1 ℃， 年平均降水量415.5 mm，無霜期136 d 左右，土壤為黑風(fēng)沙土，pH 7.4，肥力中等。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 蒙農(nóng)雜種冰草種子采用60Co-γ射線輻射處理。 輻射劑量為 30、60、120、180 Gy，以未輻射種子做對照。2015 年春輻射處理和對照蒙農(nóng)雜種冰草種子育苗后單株穴播移栽于試驗(yàn)地，播種行距60 cm，株距60 cm，播深2 ～3 cm，播后鎮(zhèn)壓。 2016 年進(jìn)行各農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀測定。

1.4 測定指標(biāo)與方法

1.4.1 株高 抽穗期田間隨機(jī)選取每個(gè)輻射劑量單株冰草10 株，測定枝條的絕對高度。

1.4.2 葉、莖、穗 開花期田間隨機(jī)選取每個(gè)輻射劑量單株冰草10 株，測葉長、葉基部寬、莖第一膝曲上節(jié)間的直徑、穗長、穗寬。

1.4.3 干草產(chǎn)量 成熟期將10個(gè)單株穗子剪下，收種子后整個(gè)植株齊地刈割， 陰干后測定單株干草產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析 采用Microsoft Excel 2010 對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理， 采用SAS 9.0 軟件進(jìn)行方差分析（ANOVA），新復(fù)極差法（Duncan’s）進(jìn)行多重比較， 顯著水平 P ＜0.05， 并進(jìn)行相關(guān)性分析（CORR）和線性回歸分析（REG）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同輻射劑量對蒙農(nóng)雜種冰草株高的影響由表1 可知，60Co-γ 射線輻射蒙農(nóng)雜種冰草，隨著輻射劑量的增加，株高呈現(xiàn)先增加后降低的規(guī)律。對照平均株高為71.82 cm， 輻射劑量30 Gy 株高為76.21 cm，比對照高4.39 cm。 當(dāng)輻射劑量繼續(xù)增加時(shí)， 株高呈明顯的下降趨勢， 輻射劑量達(dá)到180 Gy 時(shí)，株高僅為47.70 cm，比對照降低24.12 cm。120 Gy 和180 Gy 輻射劑量的株高顯著低于對照（P ＜ 0.05）。

2.2 不同輻射劑量對蒙農(nóng)雜種冰草葉、穗、莖的影響 由表1 可知，隨著60Co-γ 射線輻射劑量的增加，蒙農(nóng)雜種冰草葉長先增加后降低。對照葉長為 12.95 cm， 輻射劑量 30 ～ 120 Gy 葉長為 13.71 ～14.71 cm， 比對照分別增加 5.86% ～ 13.60%（P ＞0.05）。 輻射劑量增加到 180 Gy 時(shí)， 葉長僅為10.22 cm，顯著低于對照 21.10%（P ＜ 0.05）。 輻射劑量30 ～180 Gy 蒙農(nóng)雜種冰草葉寬均低于對照， 與對照差異均不顯著 （P ＞ 0.05）。 輻射劑量60 Gy 穗長顯著高于對照 （P ＜ 0.05）。 輻射劑量30 Gy 和 180 Gy 穗長顯著低于對照 （P ＜ 0.05），輻射劑量120 Gy 穗長與對照差異不顯著 （P ＞0.05）。4個(gè)輻射劑量處理穗寬與對照差異均不顯著（P ＞ 0.05）。 蒙農(nóng)雜種冰草對照莖粗 1.88 mm，輻射劑量 30 ～ 180 Gy 莖粗為 1.17 ～ 1.65 mm，4個(gè)輻射劑量處理莖粗均顯著低于對照（P ＜0.05）。

2.3 不同輻射劑量對蒙農(nóng)雜種冰草單株干草產(chǎn)量的影響 由表1 可知，蒙農(nóng)雜種冰草對照單株干草產(chǎn)量為91.04 g， 輻射劑量30 Gy 單株干草產(chǎn)量較對照增加19.43 g，輻射劑量180 Gy 單株干草產(chǎn)量較對照產(chǎn)量降低41.77 g。 二者與對照差異顯著（P＜ 0.05），其他處理與對照差異不顯著（P ＞ 0.05）。

表1 不同輻射劑量冰草農(nóng)藝性狀及干草產(chǎn)量

2.4 蒙農(nóng)雜種冰草性狀與輻射劑量的相關(guān)性分析 由表2 可知， 株高與輻射劑量相關(guān)系數(shù)為-0.9535，呈顯著的負(fù)相關(guān)（P ＜ 0.05）；葉寬與輻射劑量相關(guān)系數(shù)為-0.8806， 呈顯著的負(fù)相關(guān) （P ＜0.05）；莖粗與輻射劑量相關(guān)系數(shù)為-0.9267，呈顯著的負(fù)相關(guān) （P ＜0.05）； 葉寬與莖粗相關(guān)系數(shù)為0.9781，呈極顯著的正相關(guān)（P ＜ 0.01）；葉長與單株干草產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)為0.9116， 呈顯著的正相關(guān)（P ＜ 0.05）；株高與莖粗相關(guān)系數(shù)為 0.8818，呈顯著的正相關(guān)（P ＜ 0.05）。

表2 輻射劑量與各性狀相關(guān)性分析

2.5 蒙農(nóng)雜種冰草性狀與輻射劑量的回歸分析利用線性回歸法對蒙農(nóng)雜種冰草各農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀與輻射劑量進(jìn)行回歸分析，株高、葉長、葉寬、 莖粗與輻射劑量能夠建立一元一次和一元二次線性回歸模型， 回歸方程分別為Y1=76.26707-0.16027X，Y2=12.98857+0.05030X-0.00036548X2，Y3=0.60319-0.00045115X，Y4=1.81241-0.00395X，見表3。

表3 農(nóng)藝性狀與輻射劑量線性關(guān)系模型

3 討論

60Co-γ 射線輻射蒙農(nóng)雜種冰草， 隨著輻射劑量的增加， 株高和干草產(chǎn)量均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。低輻射劑量30 Gy 處理促進(jìn)了植株生長，株高和單株草產(chǎn)量比對照增加，高輻射劑量120、180 Gy 處理對株高有明顯的抑制作用，使得植株矮化，葉片變小，莖稈變細(xì)，產(chǎn)量降低。 研究表明，大豆、小麥等植物被60Co-γ 射線高劑量輻射后生長也都受到抑制，表現(xiàn)株高、葉長、產(chǎn)量等性狀降低（邵磊等，2008；余章清等，1997），本研究結(jié)果與上述結(jié)果一致。相關(guān)分析表明，株高與輻射劑量呈顯著的負(fù)相關(guān)（P ＜ 0.05），這與王小敏等（2011）、張慧琴等（2007）應(yīng)用60Co-γ 射線輻射黑莓、豐香草莓得出的結(jié)果相吻合。葉寬、莖粗與輻射劑量呈顯著的負(fù)相關(guān)（P ＜ 0.05），葉長、穗長、單株草產(chǎn)量與輻射劑量呈負(fù)相關(guān)，但不顯著（P ＞0.05）。

每種植物對60Co-γ 射線輻照敏感劑量不同，因此通過輻射誘變育種創(chuàng)造優(yōu)良農(nóng)藝性狀的種質(zhì)材料、篩選突變基因，輻照劑量的選擇尤為重要。本研究4個(gè)輻射劑量中30 Gy 處理蒙農(nóng)雜種冰草株叢高大，顏色深綠，平均高度高于對照4.39 cm，單株干草產(chǎn)量高于對照21.34%， 即低輻射劑量30 Gy 促進(jìn)了植株生長。 在輻射劑量30 Gy 處理下更容易尋找到優(yōu)良變異單株， 創(chuàng)新冰草種質(zhì)資源，選育出新材料。

4 結(jié)論

60Co-γ 射線輻射蒙農(nóng)雜種冰草， 低輻射劑量30 Gy 處理下株高和草產(chǎn)量增加， 高輻射劑量對冰草生長有抑制作用。 回歸分析株高、 葉長、葉寬、 莖粗與輻射劑量建立線性回歸方程分別為Y1=76.26707 -0.16027X；Y2=12.98857 +0.05030X -0.00036548X2；Y3=0.60319-0.00045115X，Y4=1.81241-0.00395X。