60Co-γ射線輻照汕油紅2號(hào)創(chuàng)制油用型花生新品系

許 燕，謝永平，陳肇聰，陳育華，鄭楚群，翁偉嘉，朱宏發(fā)，陳冬瑾

(汕頭市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,廣東 汕頭 515041)

花生ArachishypogaeaL.是我國(guó)的主要油料作物和重要經(jīng)濟(jì)作物。2019-2020年，我國(guó)花生年播種面積穩(wěn)定在460萬(wàn)hm2以上，年總產(chǎn)量超1750萬(wàn)t，約占油料作物總產(chǎn)量的50.2%[1]。近年來(lái)，我國(guó)花生總產(chǎn)量的49%左右用于榨油。據(jù)測(cè)算，花生含油量每提高1個(gè)百分點(diǎn)，全國(guó)花生年產(chǎn)油量可增加13萬(wàn)t以上[2]。因此，提高含油量是我國(guó)花生育種的重要目標(biāo)之一。

輻射誘變指通過(guò)各種輻射源對(duì)生物進(jìn)行輻射誘變，具有廣譜、效率高、素材多樣化、育種周期短、變異不確定性等特點(diǎn)，是農(nóng)作物種質(zhì)資源創(chuàng)新及新品種選育的有效途徑[3-4]。常見(jiàn)輻射誘變?cè)从兄凶印ⅵ蒙渚€、χ射線、電子束、離子束、紫外線等，其中60Co-γ射線輻照具有操作簡(jiǎn)單、方便快捷、成本低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛，育種成效顯著，目前仍是輻射誘變育種中最為常見(jiàn)的輻照源[3-4]?；ㄉ?0Co-γ射線輻照研究也取得明顯成效，已創(chuàng)造了一大批突變體[5-14]，先后育成輻21[15]、魯花6號(hào)[16]、贛花二號(hào)[17]、豐花1號(hào)[18]、阜花23[19]、汕油輻1號(hào)[20]、湘花5009[21]等優(yōu)良新品種。近紅外光譜技術(shù)具有多成分分析、快速、高效、無(wú)破壞性、低成本等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合育種過(guò)程中的大規(guī)模篩選和早代育種材料篩選[22-23]。為更快培育出優(yōu)良油用型花生新品種，本研究選用含油量較高的高產(chǎn)抗病花生新品種汕油紅2號(hào)[24-25]為材料，采用60Co-γ射線輻照干種子的方法，分析不同劑量輻射的誘變效應(yīng)，并運(yùn)用近紅外光譜品質(zhì)分析等方法對(duì)后代材料進(jìn)行鑒定，定向篩選粗脂肪含量高于汕油紅2號(hào)的材料，以期獲得含油量高、產(chǎn)量高的突變品系，為優(yōu)良油用型花生新品種培育打下良好基礎(chǔ)，同時(shí)為花生60Co-γ射線輻照誘變育種研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以花生品種汕油紅2號(hào)的干種子為試驗(yàn)材料。汕油紅2號(hào)為汕頭市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所育成的珍珠豆型品種，具有產(chǎn)量高、含油量較高(53.72%～53.93%)、種皮深紅色等特點(diǎn)，2021年獲得植物新品種權(quán)，2022年通過(guò)非主要農(nóng)作物品種登記[24-25]。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2020年8月至2022年12月進(jìn)行,60Co-γ射線輻照誘變育種技術(shù)路線見(jiàn)圖1。委托廣州華大生物科技有限公司進(jìn)行60Co-γ射線輻照；突變第1世代M1(受照射后的種子長(zhǎng)成的植株)～突變第5世代M5種植于汕頭市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所潮州市官塘試驗(yàn)基地，M1～M3單粒穴播、7行區(qū)、行株距14 cm×23 cm，M4～M5雙粒穴播、5行區(qū)、行株距20 cm×23 cm，按常規(guī)方法進(jìn)行田間管理。

圖1 60Co-γ射線輻照誘變育種技術(shù)路線

1.2.160Co-γ射線輻照和M1處理 基于前期試驗(yàn)結(jié)果：汕油紅2號(hào)干種子受300、450 Gy劑量的60Co-γ射線輻照后，相對(duì)出苗率分別為84.50%、20.12%(相對(duì)出苗率=輻照處理出苗率/未經(jīng)輻照出苗率×100%)。2020年8月上旬，利用60Co-γ射線分別以350、400 Gy劑量輻照種子(處理350、處理400)，以未經(jīng)輻照的種子作為對(duì)照(CK)，播植于大田。每個(gè)處理150粒種子，3次重復(fù)。調(diào)查苗開始出土所需時(shí)間；播種3周后，統(tǒng)計(jì)出苗率和相對(duì)出苗率。計(jì)算公式：出苗率=出苗數(shù)/播種的種子數(shù)×100%；相對(duì)出苗率=處理出苗率/對(duì)照出苗率×100%。

收獲時(shí)，統(tǒng)計(jì)存活植株數(shù)量，對(duì)照組每個(gè)植株隨機(jī)留取1個(gè)莢果，輻照處理的莢果全部留存。

1.2.2M2和M3的檢測(cè)篩選 2021年春季，輻照后代種子全部播植于大田，處理350、處理400分別播種685、237粒種子；對(duì)照(CK)設(shè)3個(gè)重復(fù)，均播植49粒種子。單株收獲，并統(tǒng)計(jì)收獲的植株數(shù)量。曬干后剝?nèi)∽讶?，取?次，檢測(cè)單株粗脂肪含量。CK設(shè)3個(gè)重復(fù)，均檢測(cè)15個(gè)單株，取平均值為對(duì)照(CK)粗脂肪含量；M2植株逐個(gè)進(jìn)行檢測(cè)，篩選粗脂肪含量較對(duì)照(CK)提高3.79%以上的植株。入選植株按來(lái)源分組進(jìn)行單株編號(hào)，處理350入選植株編為輻汕油紅2號(hào)350/1…輻汕油紅2號(hào)350/102，處理400入選植株編為輻汕油紅2號(hào)400/1…輻汕油紅2號(hào)400/19(第16～17號(hào)種皮為淺紅色)。

2021年秋季，對(duì)照設(shè)置3組，各入選單株種成株系進(jìn)行鑒定，各株系選擇5個(gè)典型株混收成品系(典型株不足5個(gè)的全留)。2022年3月，剝?nèi)∽讶?，取?次，檢測(cè)粗脂肪含量；篩選粗脂肪含量較對(duì)照(CK)提高3.19%以上的品系(入選品系)。

1.2.3M4與M5的鑒定篩選 2022年春季，以汕油紅2號(hào)作為對(duì)照，對(duì)入選品系進(jìn)行鑒定、篩選，小區(qū)按順序排列。分別取5個(gè)典型株考查主莖高、單株結(jié)果數(shù)、籽仁粗脂肪含量、種皮顏色等性狀；稱量小區(qū)干莢果產(chǎn)量，折算為相同面積產(chǎn)量后計(jì)算增產(chǎn)率，篩選粗脂肪含量高的優(yōu)良油用型花生品系。

2022年秋季，優(yōu)良油用型品系與對(duì)照汕油紅2號(hào)進(jìn)行品比試驗(yàn)，小區(qū)按順序排列，小區(qū)面積6.67 m2。稱量小區(qū)干莢果產(chǎn)量，計(jì)算增產(chǎn)率；按照姜慧芳等[26]的方法考查百果重、百仁重和出仁率，均取樣3次。收獲后1個(gè)月內(nèi)剝?nèi)∽讶?，檢測(cè)籽仁的粗脂肪含量，重復(fù)5次。

1.2.4籽仁粗脂肪含量的檢測(cè) 運(yùn)用近紅外光譜分析法檢測(cè)籽仁粗脂肪含量，檢測(cè)儀器為DA7250近紅外分析儀(瑞典Perten公司)。

1.2.5數(shù)據(jù)分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)運(yùn)用PASW Statistics 18.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，多重比較采用LSD法。

2 結(jié)果與分析

2.1 60Co-γ射線輻照對(duì)種子出苗和M1的影響

由表1可知，與CK相比，60Co-γ射線輻照處理對(duì)汕油紅2號(hào)的出苗情況有極顯著影響(P<0.01)，且隨著輻照劑量的增大，苗開始出土所需時(shí)間增加，出苗率降低。處理350的花生出苗率和相對(duì)出苗率最接近50%；收獲時(shí)，存活植株49.7個(gè)，為對(duì)照(CK)存活植株數(shù)的46.6%，接近半致死。以半致死劑量為選擇標(biāo)準(zhǔn)，則花生汕油紅2號(hào)干種子60Co-γ射線輻照誘變的適宜劑量為350 Gy。

表1 60Co-γ輻照對(duì)汕油紅2號(hào)種子出苗和M1的影響

2.2 M2的檢測(cè)與篩選

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，對(duì)照(CK)、處理350、處理400各收獲115、419、113個(gè)植株，成活率分別為78.23%、61.17%、47.68%。經(jīng)檢測(cè)，對(duì)照(CK)粗脂肪含量52.73%。故此，M2入選植株的粗脂肪含量>54.73%。由圖2可知，處理350有102個(gè)植株入選，入選率24.34%；入選植株的粗脂肪含量為54.74%～58.01%，其中44個(gè)植株的粗脂肪含量在55.74%～57.73%(較CK提高5.71%～9.48%)，占比43.14%。處理400有19個(gè)植株入選，入選率16.81%；入選植株的粗脂肪含量54.74%～58.78%，其中4個(gè)植株的粗脂肪含量在55.74%～57.73%，占比21.05%(圖3)。可見(jiàn)，處理350粗脂肪含量較對(duì)照(CK)提高3.79%以上的植株入選率高于處理400，粗脂肪含量較CK提高5.71%～9.48%的植株占入選植株的比率是處理400的2倍。處理350的入選植株種皮均為深紅色；處理400的17個(gè)入選植株種皮深紅色，2個(gè)入選植株種皮淺紅色。

圖2 處理350M2入選植株粗脂肪含量的分布

圖3 處理400M2入選植株粗脂肪含量的分布

2.3 M3的檢測(cè)與篩選

處理350第15、16、17、19、38、59、83、86、87株系失收，收獲93個(gè)品系；處理400收獲19個(gè)品系。經(jīng)檢測(cè)，對(duì)照(CK)粗脂肪含量46.97%。因此，入選品系的粗脂肪含量>48.47%。由表2可知，處理350有13個(gè)品系入選，入選率13.98%；其中，輻汕油紅2號(hào)350/51的粗脂肪含量最高，為50.65%，比對(duì)照(CK)提高7.83%。處理400有2個(gè)品系入選，入選率10.53%；其中，輻汕油紅2號(hào)400/16的粗脂肪含量最高，為49.42%，比對(duì)照(CK)提高5.22%。

表2 粗脂肪含量>48.47%的M3品系

2.4 M4的鑒定與篩選

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，輻汕油紅2號(hào)400/16種皮淺紅色，其他試驗(yàn)材料種皮均為深紅色。以粗脂肪含量顯著提高為首選指標(biāo)，并考慮干莢果增產(chǎn)率等因素，選擇2個(gè)油用型品系進(jìn)入下一輪試驗(yàn)。其中，輻汕油紅2號(hào)350/51的粗脂肪含量為54.21%，較對(duì)照(CK)提高3.43%，達(dá)顯著水平；干莢果產(chǎn)量較對(duì)照(CK)減少7.41%。輻汕油紅2號(hào)350/57的粗脂肪含量為54.33%，較對(duì)照(CK)提高3.66%，達(dá)顯著水平；干莢果產(chǎn)量較對(duì)照(CK)減少5.93%，主莖高顯著高于對(duì)照(CK)(表3)。

表3 汕油紅2號(hào)和15個(gè)品系的主要性狀

2.5 M5的鑒定與篩選

品比試驗(yàn)鑒定結(jié)果表明，各試驗(yàn)材料的種皮顏色與上一代保持一致，2個(gè)油用型品系在品質(zhì)、產(chǎn)量等方面均有較好的表現(xiàn)(表4)。輻汕油紅2號(hào)350/51的粗脂肪含量為51.82%，較對(duì)照(CK)提高3.21%，達(dá)極顯著水平；干莢果產(chǎn)量較對(duì)照(CK)增加3.01%；出仁率70.2%，與對(duì)照(CK)相當(dāng)。輻汕油紅2號(hào)350/57的粗脂肪含量為51.69%，較對(duì)照(CK)提高2.95%，達(dá)極顯著水平；干莢果產(chǎn)量較對(duì)照(CK)增加10.84%；出仁率71.1%，顯著高于對(duì)照(CK)；百果重也顯著高于對(duì)照(CK)。

表4 汕油紅2號(hào)和油用型品系的主要經(jīng)濟(jì)性狀與產(chǎn)量

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，以半致死劑量為選擇標(biāo)準(zhǔn)，花生汕油紅2號(hào)干種子60Co-γ射線輻照誘變的適宜劑量為350 Gy；創(chuàng)制的M5品系輻汕油紅2號(hào)350/51和輻汕油紅2號(hào)350/57，粗脂肪含量均極顯著高于誘變親本汕油紅2號(hào)，干莢果產(chǎn)量分別較汕油紅2號(hào)增加3.01%和10.84%。本研究創(chuàng)制的優(yōu)良油用型新品系為花生遺傳改良提供了優(yōu)良新種質(zhì)，輻照處理、后代鑒定選擇等方法為花生60Co-γ射線輻照誘變育種研究提供參考。

輻射誘變面臨的最主要問(wèn)題是如何確定最佳的輻照劑量。通常半致死劑量是植物誘變效果最佳的輻照劑量[3]。本研究結(jié)果表明，花生汕油紅2號(hào)干種子對(duì)不同劑量60Co-γ射線輻照的誘變響應(yīng)存在極顯著差異，隨著輻照劑量的增大，M1存活率下降；350 Gy輻照處理的M1存活率接近50%，M2植株入選率(24.34%)高于400 Gy輻照處理(16.81%)，M3品系入選率(13.98%)也高于400 Gy輻照處理(10.53%)，并獲得粗脂肪含量顯著高于對(duì)照(CK)的M4品系2個(gè)；而400Gy輻照處理未獲得粗脂肪含量顯著高于對(duì)照(CK)的M4品系。可見(jiàn)，60Co-γ射線輻照汕油紅2號(hào)干種子，誘發(fā)創(chuàng)造含油量提高的突變體的適宜劑量為350Gy。

本研究通過(guò)多代定向選擇，篩選獲得粗脂肪含量極顯著高于誘變親本汕油紅2號(hào)的M5品系2個(gè)，表明60Co-γ射線輻照花生可創(chuàng)造含油量提高的突變體，這與侯蕾等[11]、彭振英等[12]、姜德鋒等[13]、徐赫[14]的研究結(jié)果一致。接下來(lái)，將對(duì)這2個(gè)優(yōu)良品系的品質(zhì)、豐產(chǎn)性、抗病性、抗逆性和適應(yīng)性等性狀進(jìn)行更加全面的鑒定，力爭(zhēng)育成新品種供生產(chǎn)應(yīng)用。