60Co-γ輻射對波斯菊種子萌發(fā)的影響

李丕睿，陳玉林，顧永華，胡乾軍

（江蘇省中國科學(xué)院植物研究所，江蘇南京 210014）

波斯菊（Cosmos bipinnata Cav.）為菊科（Asteraceae）秋英屬一年生草本植物，原產(chǎn)墨西哥等南美地區(qū)，花色有白色、粉色、玫紅和粉暈雙色等，鮮艷亮麗，植株高度一致性較好，細(xì)莖直立，且花期較齊，花期長。目前，波斯菊在城市園林綠化中的應(yīng)用越來越廣泛，常用于花壇、花境和花海的布置。但由于其頭狀花序的外輪舌狀花為無性花，即沒有雌蕊和雄蕊，內(nèi)輪管狀花為兩性花，應(yīng)用雜交育種難以進(jìn)行去雄的工作，因此嚴(yán)重影響了波斯菊雜交育種工作的開展。

輻射誘變育種是利用γ射線等誘發(fā)植物基因和染色體畸變，以期獲得有價值的突變體，從而育成優(yōu)良品種[1]。輻射誘變育種在我國觀賞植物育種中已經(jīng)廣泛應(yīng)用，并取得了顯著成果[2-4]，但在波斯菊新品種選育中還未見應(yīng)用。輻射劑量的選擇是輻射誘變育種成功的關(guān)鍵因素之一[5]，本研究以波斯菊種子為供試材料，觀察60Co-γ射線不同輻射劑量對3個波斯菊品種種子的萌發(fā)情況的影響，以期為其輻射誘變育種適宜劑量的選擇提供依據(jù)，為波斯菊新品種選育工作奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

選擇波斯菊‘奏鳴曲’系列（‘Sonata’）的3個品種，其品種花色分別為粉色、白色和玫紅。

1.2 輻射處理

波斯菊干種子用自封袋裝好，送至南京航空航天大學(xué)進(jìn)行輻射處理。鈷源放射劑量率為1.3Gy/min，輻射劑量分別為：0 Gy（CK）、50 Gy、100 Gy、150 Gy、200 Gy和250 Gy。每個劑量共處理300粒種子，設(shè)置3個重復(fù)。輻射后，于4℃冷藏室冷藏。

1.3 種子萌發(fā)狀況統(tǒng)計

3個波斯菊品種種子在4℃放置1周后，進(jìn)行培養(yǎng)皿萌發(fā)試驗。將種子放置于墊有2層濕潤濾紙的培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿放置30粒，每個輻射處理組設(shè)置3個培養(yǎng)皿重復(fù)。萌發(fā)試驗過程中一直保持濾紙濕潤，分別于第 1、2、3、4、5、6 天統(tǒng)計種子的發(fā)芽情況。種子出現(xiàn)破皮露白現(xiàn)象即為萌發(fā)。

1.4 線性回歸分析

以萌發(fā)實驗6天后種子的發(fā)芽率來計算相對發(fā)芽率，即各輻射處理組發(fā)芽率占對照區(qū)發(fā)芽率的百分?jǐn)?shù)。以輻射劑量x為自變量；不同劑量下的相對發(fā)芽率y為因變量，應(yīng)用SPSS19.0軟件進(jìn)行直線回歸方程分析y=a+bx，如果相對發(fā)芽率與輻射劑量呈線性關(guān)系，即可計算出該品種種子萌發(fā)的輻射半致死劑量（LD50），即種子發(fā)芽率為對照50%時的輻射劑量。半致死劑量既是確定輻射敏感性的主要指標(biāo)，也是輻射育種適宜引變劑量的參考。

2 結(jié)果與分析

2.1 輻射處理對波斯菊種子萌發(fā)的影響

由圖1可見，波斯菊品種經(jīng)輻射處理后種子的萌發(fā)率與對照組相比均有所下降，但不同品種經(jīng)不同輻射劑量處理后種子的萌發(fā)情況存在差異。粉色波斯菊150Gy輻射后種子萌發(fā)率在第4天達(dá)到30%以上，第5、6天有一些小幅增長；其次是100Gy和50Gy輻射處理組，萌發(fā)率在第6天達(dá)到約30%。而大劑量的輻射（200Gy和250Gy）對粉色波斯菊品種種子的影響相對較大，萌發(fā)率只有約20%（圖1A）。白色波斯菊種子經(jīng)輻射后的萌發(fā)情況與粉色品種有些不同，所有輻射處理組中萌發(fā)率受影響最小的組是50Gy，且其萌發(fā)速度較快，第2天統(tǒng)計出的萌發(fā)率已達(dá)到近20%，第6天時達(dá)到25%；其余輻射劑量組的萌發(fā)率均不高，第6天仍未達(dá)到20%（圖1B）。3個不同顏色波斯菊品種相比，玫紅色品種的種子萌發(fā)率受輻射影響最大，萌發(fā)率最低，輻射處理組中150Gy相對萌發(fā)率最大，也只有10%（圖1C），其余輻射處理組更低且差別不大。

圖1 不同劑量的輻射處理對不同波斯菊品種種子萌發(fā)速度和萌發(fā)率的影響

2.2 相對發(fā)芽率與輻射劑量的線性回歸分析

應(yīng)用SPSS19.0軟件進(jìn)行直線回歸方程分析，結(jié)果表明3個波斯菊品種的相對發(fā)芽率與輻射劑量的線性回歸關(guān)系均沒有達(dá)到顯著水平，R2均大于0.05，因此不能通過直線回歸方程y=a+bx計算得到種子萌發(fā)的輻射半致死劑量（LD50）。

3 討論

在輻射育種中，選擇適宜的輻射劑量是育種成功的關(guān)鍵和前提條件，適宜的輻射劑量在保證材料處理后仍有足夠成活率的同時，又能夠使其產(chǎn)生較多的、有選擇價值的突變類型。目前用于測定半致死劑量的指標(biāo)還沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，可采用的指標(biāo)包括種子發(fā)芽率、植株成活率、生長抑制程度和植株不育程度等[6]。一般常用輻射后種子發(fā)芽率為50%時的半致死劑量作為該植物材料適宜的輻射劑量。本研究中，發(fā)芽率受輻射影響顯著，輻射后能夠萌發(fā)的種子大部分能存活并繼續(xù)生長。但所選擇的輻射劑量梯度范圍并不合適，整體偏大，未能獲得波斯菊種子的萌發(fā)率半致死劑量。且所用種子質(zhì)量一般，尤其是枚紅色和白色品種，未經(jīng)輻射處理組的萌發(fā)率也較低，在一定程度上影響了試驗結(jié)果。輻射處理后種子發(fā)芽率高于對照組的現(xiàn)象在前人研究中有過報道[7,8]，這可能與輻射引起種子內(nèi)部生物自由基或有關(guān)酶的活性變化有關(guān)，從而提高了種子的新陳代謝水平，促進(jìn)了種子的萌發(fā)[9]。本實驗觀察到粉色和枚紅色波斯菊品種在150Gy輻射處理后的萌發(fā)率比100Gy和50Gy處理組的萌發(fā)率略高。

本研究僅僅是對少量種子在實驗室里所做的初步實驗結(jié)果，在以后的輻射育種實驗中，還應(yīng)適量提高試驗種子數(shù)量及質(zhì)量，同時結(jié)合種子出苗情況和田間表現(xiàn)等進(jìn)一步明確相應(yīng)輻射劑量的輻射效果，以提高研究的準(zhǔn)確性，確定波斯菊種子輻射育種的最適輻射劑量，從而更好地指導(dǎo)波斯菊輻射育種工作的開展。

[1]楊再強(qiáng),王立新.觀賞植物輻射誘變育種研究進(jìn)展[J].四川林業(yè)科技,2006,27(3)：19-23.

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[5]杜曉華,張菊平.園林植物遺傳育種學(xué)[M].北京：中國水利水電出版社,2013.

[6]楊兆民,張璐.輻射誘變技術(shù)在農(nóng)業(yè)育種中的應(yīng)用與探析[J].基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué),2011,30(1)：87-91.

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