我國牧草輻射育種研究進(jìn)展

蘭秀紅，費永俊

(長江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北 荊州 434025)

我國牧草輻射育種研究進(jìn)展

蘭秀紅，費永俊

(長江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北 荊州 434025)

對我國近年來牧草輻射育種的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，主要涉及誘變劑選擇、輻射敏感性、適宜誘變劑量以及利用輻射進(jìn)行性狀改良等方面。

牧草；輻射育種；輻射敏感性；誘變劑量；性狀改良

自從1927年美國科學(xué)家Muller首先發(fā)現(xiàn)X射線能引起生物遺傳性變異以來，誘變育種已有70多年的歷史[1]。輻射育種在選育牧草新品種、創(chuàng)造新的種質(zhì)資源、改進(jìn)育種方法、提高誘變效率和基礎(chǔ)理論研究等方面不斷取得新的突破。最近幾年，國外牧草的輻射育種工作發(fā)展較快，育出了許多優(yōu)質(zhì)牧草新品種[2]。我國牧草輻射育種起步相對較晚[3，4]，但進(jìn)展較快。

1 誘變劑選擇的研究

目前應(yīng)用的誘變劑均屬于物理的范疇，種類繁多，除γ射線外，X射線、β射線、中子、電子束、離子束、激光、光子、軟X射線、微波、激光-核等也得到了廣泛的應(yīng)用，其中離子輻射誘變頻率在6.8%～12.0%之間，能誘導(dǎo)幾個性狀同時突變，應(yīng)用前景廣[5]。在草業(yè)上運用最多的是UV-B和60Coγ，如吳殿星[6]用60Coγ射線或疊氮化鈉進(jìn)行種子直接誘變或離體誘變處理，然后經(jīng)多重篩選和同步化育種培育成天然彩色草坪草。

2 輻射敏感性和適宜誘變劑量的研究

2.1 輻射敏感性的研究

牧草輻射敏感性指各種牧草受射線輻照后對射線反應(yīng)的敏感程度，即M1代所受輻射損傷效應(yīng)的大小[7]。魚紅斌等[8]對5個沙打旺品種的誘變規(guī)律和黃土高原25個苜蓿品種的輻射敏感性進(jìn)行了報道。馬建中等[9]對89個豆科牧草種子進(jìn)行了60Coγ射線適宜輻射劑量敏感性及生物學(xué)效應(yīng)的研究。馬鶴林等[10,11]利用60Coγ射線對我國北方主要牧草的誘變規(guī)律、輻射敏感性和輻射育種的適宜劑量進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)禾本科牧草最為敏感，半致死劑量在4.7～30 krad之間。馬建中等[12]將中國北方主要牧草品種的輻射敏感類型分為敏感型、中間型和遲鈍型3種類型。魚紅斌等[13]選用黃土高原54種牧草，用60Coγ射線照干種子，發(fā)現(xiàn)各種牧草對射線的反應(yīng)不同，且出苗率和幼苗高度與劑量呈負(fù)相關(guān)。吳關(guān)庭等[14]發(fā)現(xiàn)無菌培養(yǎng)條件下‘美洲虎3號’和‘可奇思’對輻射比較敏感，半致死劑量大約在150 Gy左右，而‘凌志’和‘獵狗5號’的輻射敏感性分別中等和較弱，用低劑量γ射線處理可促進(jìn)高羊茅成熟種子的愈傷形成。

2.2 適宜誘變劑量的研究

(1)豆科牧草適宜誘變劑量的研究 幾十年來，國內(nèi)外在研究豆科牧草植物的輻射引變過程中，探索出了許多品種的輻射適宜劑量。我國學(xué)者對沙打旺和少數(shù)幾種牧草的輻射誘變劑量進(jìn)行了研究[8]。海棠等[15]按多靶單擊模型擬合劑量效應(yīng)曲線，以計算機(jī)處理求得了三葉草的適宜輻射劑量。宣繼萍等[16]經(jīng)過輻射誘變得到的狗牙根誘變后代，發(fā)現(xiàn)低劑量的后代比高劑量的節(jié)間粗。

(2)禾本科牧草適宜誘變劑量的研究 張彥芹等[17]用60Coγ射線照射干種子和分化苗，發(fā)現(xiàn)高羊茅‘愛瑞3號’出苗率和植株存活率隨照射劑量增加而降低，干種子適宜誘變劑量為100～150 Gy，分化苗適宜誘變劑量為20～25 Gy。郭愛桂等[18]選用暖季型草狗牙根的營養(yǎng)器官甸旬莖(長7～10 cm左右)進(jìn)行60Coγ射線照射，栽培后證明狗牙根甸甸莖的γ射線的半致死劑量為9 000 rad。王月華等[19]發(fā)現(xiàn)50 Gy的輻射對高羊茅種子的萌發(fā)具有促進(jìn)作用，較高劑量的輻射對高羊茅種子的萌發(fā)有抑制作用，且隨著輻射劑量的加大抑制作用增強(qiáng)，適宜輻射誘變劑量為150 Gy。柴明良等[20]以葦狀羊茅栽培品種為材料，對干種子進(jìn)行不同劑量的60Coγ射線處理，發(fā)現(xiàn)200 Gy劑量是抑制早期生長減少剪草次數(shù)的最佳劑量。

3 利用輻射進(jìn)行性狀改良的研究

培育高產(chǎn)、品質(zhì)好、抗病和抗逆性強(qiáng)的新品種，是目前國際上在牧草輻射育種工作中比較重視的問題，人們也開始用突變育種的方法培育耐寒、耐鹽堿的品種。近年來，沙打旺、苜蓿等都有突變品種育成[21]。

3.1 生產(chǎn)能力

近年來，育出了一些高產(chǎn)新品種和突變體。翁伯琦等[22]發(fā)現(xiàn)經(jīng)過60Coγ射線輻射后的豆科決明屬牧草品種的種子農(nóng)藝性狀有不同程度的變異，輻射后代生物量分別比原種增加。魚紅斌等[23]研究發(fā)現(xiàn)，沙打旺在一定限度內(nèi)隨著始花序著生葉位的增加，出苗至開花的天數(shù)、株高和一級分枝數(shù)增加，而同一品種在同一密度下，株高和一級分枝數(shù)量是決定產(chǎn)草量高低的重要因子。

3.2 早熟性

有些牧草經(jīng)照射后獲得了提前開花和早熟的新品種。李紅[24]誘變育成了沙打旺早熟品種。魚紅斌等[23]認(rèn)為播種當(dāng)年輻射的沙打旺，始花序著生葉位以9～10個葉之間的植株為好，開花早，對選育超早熟沙打旺有指導(dǎo)意義。馬建忠等[7]研究發(fā)現(xiàn)，異花授粉牧草沙打旺輻照后，當(dāng)代的種子直接播種在≥10 ℃(年積溫2 308 ℃)的低溫下，而且能提高突變體的適應(yīng)性，增加選擇的準(zhǔn)確性，縮短育種周期。

3.3 品質(zhì)

有些品種雖具有抗性，但某些農(nóng)藝性狀欠佳，可以通過誘變加以改良。徐國忠等[25]利用60Coγ射線輻照豆科決明屬5個牧草品種的種子，輻照后變異株全K有顯著下降。翁伯琦等[22]利用60Coγ射線輻射豆科決明屬5個牧草品種的種子，結(jié)果表明植株的氨基酸營養(yǎng)成分呈現(xiàn)較大程度的變化。

3.4 適應(yīng)性

(1)形態(tài)學(xué)方面 葉片、莖、根、株形等均可作為鑒定指標(biāo)。宣繼萍等[16]研究表明，原始種源進(jìn)行多代的輻射誘變，可以使得葉片顯著變窄，草層高度顯著降低，節(jié)間變細(xì)變長。郭愛桂等[18]研究認(rèn)為不同產(chǎn)地的狗牙根種源對不同劑量的γ射線反應(yīng)不同，高劑量處理后數(shù)量性狀能夠產(chǎn)生較穩(wěn)定的理想變異；在色澤變異上，低劑量處理的有50%的葉色變深(變紅)，而高劑量處理的只有40%葉色變深。張彥芹等[17]研究表明60Coγ射線輻射可以獲得葉片變小、變細(xì)，且具有耐旱(寒)特性的高羊茅突變體。

(2)生理生化方面 在生理生化方面，保護(hù)酶活性、細(xì)胞膜透性、脯氨酸和丙二醛含量等可作為抗旱性鑒定指標(biāo)。王月華等[19]用60Coγ射線輻射處理高羊茅的3個品種‘千年盛世’、‘知音’和‘獵狗5號’的干種子，發(fā)現(xiàn)3種酶的活性均隨輻射劑量的增加先升高后降低。

(3)分子生物學(xué)方面 隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)能從分子水平對變異體進(jìn)行早期鑒定。翁伯琦[22]等對射線輻射豆科決明屬的RAPD分析表明，輻射后代與原種DNA指紋圖譜存在明顯差異。張彥芹等[16]以高羊茅‘愛瑞3號’為材料，用60Coγ射線照射干種子和分化苗后，RAPD分析顯示突變體在DNA水平上發(fā)生了變異。徐國忠等[25]利用60Coγ射線輻照豆科決明屬5個牧草品種的種子后，RAPD分析表明5個品種輻射后代在遺傳上都有明顯的變異。

4 展望

輻射誘變在牧草新品種的選育方面已取得了顯著的成就。隨著研究的不斷深入，如將輻射育種與生物技術(shù)、航天育種等相結(jié)合運用于牧草新品系的選育，將對具有中國特色的現(xiàn)代化牧草的發(fā)展具有重要意義。

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2009-09-15

國家科技支撐計劃 (2006BAD01A19-4-3)

蘭秀紅(1983-)，女，湖北十堰人，碩士研究生，研究方向為草坪種質(zhì)資源創(chuàng)新.

費永俊，E-mail: fyj2010@163.com.

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2009.04.010

S54

A

1673-1409(2009)04-S034-03