⁶⁰Co—γ射線對山藥零余子的輻射效應(yīng)

劉艷芝　徐祥文　王淑霞　馬井玉

摘要：以4個(gè)山藥品種的零余子為材料，用不同劑量的⁶⁰Co-γ射線進(jìn)行輻照處理，并調(diào)查統(tǒng)計(jì)各處理的出苗率及地下小塊莖的重量。結(jié)果表明：隨著輻射吸收劑量的增加，供試材料的輻射損傷效應(yīng)也逐漸增大，出苗率下降；出苗率與輻射吸收劑量呈一元一次線性關(guān)系，其線性方程為：Y=-ax+b（a>0，b>0）；不同吸收劑量處理對山藥M₂代塊莖的效應(yīng)品種間表現(xiàn)不同：輻射可以增加嘉祥細(xì)毛長山藥地下塊莖的長度，增加橫截面直徑，提高單株重；輻射對米山藥塊莖長度的影響規(guī)律不明顯，18000rad處理的單株重明顯增大；隨輻射劑量增加牛腿山藥地下塊莖重量呈先增加后降低趨勢；輻射對鐵棍山藥地下塊莖的影響無明顯規(guī)律。

關(guān)鍵詞：山藥零余子；⁶⁰Co-γ射線；輻射效應(yīng)

中圖分類號：S632.1 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001-4942（2016）04-0054-04

誘變育種是人為地利用物理、化學(xué)和生物因素誘導(dǎo)植物遺傳性狀發(fā)生變異，并根據(jù)育種目標(biāo)從變異后代中選育新品種或獲得有利用價(jià)值的種質(zhì)資源的一項(xiàng)現(xiàn)代育種技術(shù)。輻射誘變屬于物理誘變，其具有突變率高、突變譜寬、后代性狀穩(wěn)定快、育種周期短等優(yōu)點(diǎn)，易于創(chuàng)造新的資源材料與類型，且方法簡便，可在短時(shí)間內(nèi)改變植物的某一性狀。我國自20世紀(jì)50年代后期開始進(jìn)行植物輻射誘變育種技術(shù)的研究，經(jīng)過不懈努力，在植物突變品種的育成數(shù)量、突變品種的種植面積和經(jīng)濟(jì)效益等方面，均以較大優(yōu)勢領(lǐng)先于世界其它國家。

山藥學(xué)名薯蕷（Dioscorea opposita Thunb.），為薯蕷科薯蕷屬，廣泛分布在我國華北、西北及長江流域各省區(qū)，并形成許多地方品種，且糧、菜、藥兼用，營養(yǎng)十分豐富，單產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，發(fā)展前景較好。加強(qiáng)山藥的研究與開發(fā)，無疑可以為保障我國糧食安全、增加農(nóng)民收入發(fā)揮積極作用。傳統(tǒng)的薯塊留種栽培方式，造成種性退化和產(chǎn)量下降，影響山藥的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。缺少高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病的山藥新品種已成為山藥生產(chǎn)中亟需解決的一個(gè)重大問題。山藥一般為雌雄異株，種子多具不稔性，所以搞雜交育種十分困難，多年來只集中于山藥良種的收集和篩選上，根據(jù)這一實(shí)際，我們利用輻射誘變的方法來誘導(dǎo)突變性狀、擴(kuò)大變異、創(chuàng)新種質(zhì)、豐富基因庫，為選育山藥新品種打下良好基礎(chǔ)。

由于植物種子在半致死輻射劑量處理下輻射的誘變率最高，因此一般輻射育種中劑量的選擇通常采用半致死劑量或臨界劑量以內(nèi)。目前尚未見到關(guān)于山藥輻射育種中合適輻射誘變劑量的報(bào)道。為此我們以4個(gè)山藥品種的零余子為材料，研究不同輻射劑量對山藥零余子出苗率和田間生長情況的影響，以試圖找出山藥零余子的適宜輻射劑量，為山藥的輻射育種提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為：嘉祥細(xì)毛長山藥、濟(jì)寧米山藥、牛腿山藥、鐵棍山藥的零余子。

1.2 試驗(yàn)方法

2010年3月23日，選大小均勻、表面光滑無殘眼、無病蟲害、飽滿健康的零余子，每500粒裝一紗網(wǎng)袋，每品種裝7袋，待其快要萌發(fā)時(shí)（3月28日）送至山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院原子能研究所用⁶⁰Co-γ射線進(jìn)行輻照。輻射所用的吸收劑量為3000～30000rad，每隔5000rad設(shè)一個(gè)處理，分別為3000、8000、13000、18000、23000rad及30000rad，以未輻照的零余子為對照。

輻照處理后，統(tǒng)一播種在肥水條件一致、排灌良好的山藥選種田，記為輻射圃M₁代。將每一紗網(wǎng)袋內(nèi)的500粒山藥零余子按行距0.2m、株距0.15m播種成小區(qū)，小區(qū)之間留有走道，不設(shè)重復(fù)，對輻射圃進(jìn)行統(tǒng)一管理，并及時(shí)調(diào)查出苗及田問生長情況，在完全出苗后統(tǒng)計(jì)出苗率。出苗率（%）=（出苗數(shù)/播種的零余子數(shù)量）×100。對選出的變異株及時(shí)掛牌標(biāo)記并調(diào)查其性狀。秋收小塊莖存好，于翌年4月3日栽植，每小區(qū)栽植量是上年秋實(shí)收的小塊莖數(shù)量（剔除壞的），按行距0.8m、株距0.16m統(tǒng)一播種在打好的山藥溝中，每小區(qū)之間留有走道，記為M₂代，管理按常規(guī)進(jìn)行，并對出苗及田問長勢進(jìn)行調(diào)查，注意找尋變異株，并掛牌標(biāo)記。變異株單收零余子及塊莖，重點(diǎn)調(diào)查塊莖性狀。

應(yīng)用Microsoft Excel對不同劑量處理的出苗率進(jìn)行回歸分析并作圖，計(jì)算半致死劑量（LD₅₀）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同輻射劑量對山藥零余子出苗率的效應(yīng)

由圖1看出，隨著輻射吸收劑量的增加，供試材料的出苗率整體呈下降趨勢，但下降的幅度不同，說明不同基因型材料對輻射強(qiáng)度的敏感度不同。將輻射吸收劑量作為因變量（X），不同劑量處理下的出苗率作為依變量（Y），建立回歸方程并計(jì)算出苗率為50%時(shí)的半致死劑量LD₅₀。

回歸方程及LD₅₀如下：

嘉祥細(xì)毛長山藥零余子：Y=-0.0024X+95.515（R²=0.9515），LD₅₀=18964.8；

濟(jì)寧米山藥零余子：Y=-0.0025X+108.97（R²=0.7832），LD₅₀=23588.0；

牛腿山藥零余子：Y=-0.0026X+110.76（R²=0.8066），LD₅₀=23369.2；

鐵棍山藥零余子：Y=-0.0026X+102.4（R²=0.7111），LD₅₀=20153.8。

2.2 不同輻射吸收劑量對山藥塊莖的效應(yīng)

2.2.1 不同輻射吸收劑量對M₁代山藥塊莖的效應(yīng) 10月底，當(dāng)山藥葉片枯黃時(shí)，收獲輻射圃的山藥零余子和山藥的地下塊莖，每個(gè)品種每個(gè)輻射處理的零余子和塊莖都單收單存，山藥單株塊莖重見表1。從表1中看出，隨著吸收劑量的增大，山藥塊莖重多呈逐漸減小趨勢，但細(xì)毛長山藥23000rad處理的小塊莖明顯大，米山藥18000rad處理的小塊莖也明顯比其它處理的要大，將其分別編號為XFS23000和MFS18000，以便后續(xù)深入研究。

2.2.2 不同輻射吸收劑量對M，代山藥塊莖的效應(yīng) 由表2可以看出，⁶⁰Co-γ射線輻射可以增加嘉祥細(xì)毛長山藥地下塊莖的長度，增加橫截面直徑，提高單株重，30000rad處理的單株重較小應(yīng)該與種薯塊莖較小有關(guān)。⁶⁰Co-γ射線對米山藥塊莖長度的影響規(guī)律不明顯，18000rad處理的單株重明顯增大（表3）；隨輻射劑量增大牛腿山藥地下塊莖重量呈先增加后降低趨勢（表4）；輻照對鐵棍山藥地下塊莖的影響無明顯規(guī)律（表5）。

3 結(jié)論

3.1 根據(jù)本研究結(jié)果可知：輻射誘變后的零余子出苗率與輻射劑量呈一元一次線性關(guān)系，其線性方程為：Y=-aX+b（a>0，b>0），出苗率隨輻射劑量的增加而降低。

3.2 不同基因型山藥對輻射敏感程度不同，因此輻射育種實(shí)踐中首先要確定適宜的輻射劑量。只有使M，代有足夠的植株成活率，才能保證M₂代產(chǎn)生足夠多的可供選擇的群體及突變體。

3.3 通過田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)，隨著⁶⁰Co-γ射線吸收劑量的增大，山藥小塊莖M₁代有逐漸減小的趨勢，但細(xì)毛長山藥23000rad處理的明顯大，米山藥18000rad處理的小塊莖也明顯比其它處理的大，說明輻射處理后產(chǎn)生了一些地下塊莖增大的變異，但它能否遺傳還需進(jìn)行深入研究。

3.4 不同吸收劑量處理對山藥M₂代塊莖的效應(yīng)品種問表現(xiàn)不同。輻射可以增加嘉祥細(xì)毛長山藥地下塊莖的長度，增加橫截面直徑，提高單株重；輻射對米山藥塊莖長度的影響規(guī)律不明顯，18000rad處理的單株重明顯增大；隨輻射劑量增大牛腿山藥地下塊莖重量呈先增加后降低趨勢；輻射對鐵棍山藥地下塊莖的影響無明顯規(guī)律。