60Co輻射高羊茅變異株系生物學(xué)性狀分析

郭先龍 張彥琴 曲俊民

摘要[目的]研究60Co輻射高羊茅變異株系生物學(xué)性狀的變異趨勢。[方法]以自育的6個穩(wěn)定且抗旱性不同的60Co輻射高羊茅變異株系G-4、G-6、G-8、G-9、G-12、G-13 和引進(jìn)品種愛瑞3號高羊茅（CK）為材料，采用DPS統(tǒng)計分析方法，對生物學(xué)性狀（葉長、葉寬、冠徑、株高、穗長、分蘗數(shù)和抽穗數(shù)）進(jìn)行方差分析，初步揭示了60Co輻射高羊茅變異株系生物學(xué)性狀的變異趨勢。[結(jié)果]選出4個觀賞價值高且符合育種目標(biāo)的變異株系。變異株系葉長多數(shù)變短、葉寬變小，但影響程度因變異差異而不同；變異株系的冠徑、株高、穗長在不同程度上變小， 其中G-12、G-13和G-4變化較大，而G-9與其他變異株系不同，不抽穗；變異株系的分蘗數(shù)和抽穗數(shù)均發(fā)生了變化，其中G-9不抽穗，但分蘗數(shù)變化最大。[結(jié)論]綜合對7個生物學(xué)性狀的分析，6個變異株系中G-6、G-8、G-12和G-13的表現(xiàn)更符合育種目標(biāo)要求。

關(guān)鍵詞 高羊茅；變異株系；生物學(xué)性狀；抗旱性

中圖分類號 S688.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）22-0078-03

Abstract[Objective]To study the variation trend of biological traits about 60Co radiationinduced mutant strains of Festuca arundinacea.[Method]The test was based on the six stable and different drought resistance 60Co radiationinduced mutant strains G-4， G-6， G-8， G-9， G-12， G-13 and introduced variety Airui No. 3（control） as the materials， using the DPS statistical analysis method， the variance analysis was conducted on the test data of seven biological traits： leaf length， leaf width， crown diameter， plant height， ear length， tiller numbers and spikelets numbers.[Result]Four mutant strains with high ornamental value and meeting the breeding target were selected. The leaf length of mutated strains became shorter and the leaf width became smaller， but the influence degree was different with the variation. The crown diameter， plant height and ear length of mutant strains had become smaller to the varying degrees， of which G-12， G-13 and G-4 had the greater changes. But G-9 had no spikelets which was different from the other mutant strains. And the number of tillers and spikelets of the mutant strains all changed， of which G-9 had no spikelets， but the number of tillers had the largest change.[Conclusion]Through the comprehensive analysis of seven biological traits， the performance of the six mutant strains G-6， G-8， G-12 and G-13 was more in line with the breeding target requirements.

Key words Festuca arundinacea；Mutant strains；Biological traits；Drought resistance

草坪在城市環(huán)境保護(hù)、生態(tài)建設(shè)中具有重要的作用。20世紀(jì)80年代以來，我國的草坪植物研究和育種工作主要停留在引種和選擇上，草坪草育種工作遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于草坪業(yè)的發(fā)展，因此利用60Co誘變選育優(yōu)良新品種和品系具有重要的現(xiàn)實意義。由于草坪群體性狀是由個體生物學(xué)性狀所決定的，因此在育種選擇中確定主要性狀及選擇方向是非常重要的，這些性狀包括種子千粒重、發(fā)芽速率、分蘗數(shù)、抽穗數(shù)、抽穗前后的株高、葉片寬度、散粉期、成熟期等。20世紀(jì)70年代以前學(xué)者對上述性狀的表現(xiàn)型及其與環(huán)境之間關(guān)系做了大量研究[1-5]；20世紀(jì)70年代末到80年代末， Watson等[6] 和De Battista等[7]對這些性狀遺傳規(guī)律以及在群體中選擇效率的研究明顯增加。筆者利用60Co輻射處理高羊茅種子，對高羊茅變異株系的生物學(xué)形態(tài)特征進(jìn)行觀察、統(tǒng)計，旨在為其輻射誘變育種效果的選擇提供依據(jù)，獲得分蘗多、不開花或花期滯后、抗逆性強的草坪草新種質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料

以山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究中心2001年以來創(chuàng)制的6個穩(wěn)定且抗旱性不同的60Co輻射高羊茅變異株系G-4、G-6、G-8、G-9、G-12、G-13和引進(jìn)品種愛瑞3號高羊茅（CK）為材料。

1.2 試驗設(shè)計

2007年4月中旬將各株系的蘗生苗分區(qū)種植于太原市小店區(qū)山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究中心試驗基地，每個小區(qū)種植1個株系，小區(qū)面積1 m2，株距、行距分別是20 cm，隨機排列，重復(fù)3次，當(dāng)供試材料單株生長到90 d后，待高羊茅進(jìn)入抽穗前期（2007年8月8日），對其生物學(xué)性狀進(jìn)行測定，隨機在每個株系內(nèi)選取5株，用直尺量取第2片展開葉的葉長、葉寬（該葉片最寬處），同時量取冠徑、株高、穗長，2007年10月22日對分蘗數(shù)與抽穗數(shù)進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 將要測的數(shù)據(jù)輸入電腦Excel表格，計算出最終結(jié)果，采用DPS統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同株系的葉長、葉寬變化

草坪可供人們觀賞、運動、憩息等用，因此對草的形態(tài)，特別是對葉片形態(tài)有特別的要求和選擇。CK高羊茅的葉片較長、較寬，植株高大，與之比較，輻照變異株系的葉片性狀發(fā)生變化（表1）。由表1可知，不同變異株系的葉長除G-4外均變小，但變化幅度有所不同，其葉長由大到小的順序是G-4、CK、G-13、G-9、G-8、G-6、G-12。變異株系的葉寬均小于CK，G-4的葉寬與CK僅差0.10 cm，從外觀上難以分辨。其他變異株系葉寬減小幅度是0.18～0.33 cm，葉寬由大到小的順序是CK、G-4、G-8、G-6、G-13、G-12、G-9。

方差分析可知，G-13、G-9、G-8、G-6和G-12的葉長與CK在0.01水平上差異極顯著，G-4的葉長和CK相似，沒有差異；G-13、G-9、G-6、G-12 和G-8的葉寬與CK在0.01水平上差異極顯著，G-4與CK相似，沒有差異。

草坪草葉片的長短、寬窄、厚薄以及葉片質(zhì)地直接影響到草坪的品質(zhì)。作為草坪草來說，人們均喜歡低矮密集的草坪，既美觀也易于管理。從葉片外觀上來看：G-8、G-13和G-12的葉長、葉寬較為相似，葉片質(zhì)地柔軟、薄，適合作為草坪草品種；而G-9的葉片質(zhì)地柔軟、薄、葉長較長，有待進(jìn)一步改良；G-6的葉長、葉寬略微變小，在外觀上表現(xiàn)不明顯，且葉片質(zhì)地硬，與CK相似。通過誘變，可以改變植株的葉片性狀，從中挑選性狀良好的作為草坪品種以提高植株的觀賞效果。

2.2 不同株系的冠徑、株高和穗長變化

選用株型大的草坪草品種會帶來諸多問題，如修剪困難和因冠徑大而使植株之間葉片密集，易染病害，且觀賞效果差。通過輻照改變植株的不良性狀，可提高高羊茅的觀賞價值。從表2可以看出，變異株系的冠徑明顯小于CK，變異株系G-8、G-9、G-12、G-13和G-4的冠徑與CK在0.01水平差異極顯著，G-6與CK沒有差異，其大小順序為CK、G-6、G-8、G-9、 G-12、G-13、G-4；變異株系的株高在不同程度上有所下降，G-9不抽穗，只有抽穗前的株高，因而它的株高明顯低于其他變異株系；變異株系G-8、G-9、G-13、G-12和 G-4的株高與CK在0.01水平差異極顯著；變異株系的穗長普遍降低，G-12、G-13和G-4降低幅度較大， G-9不抽穗，明顯不同于CK和其他變異株系；變異株系G-9、G-12、G-13和G-4的穗長與CK在0.01水平上有極顯著差異，G-8在0.05水平上與CK有顯著差異，而G-6與CK沒有差異，在田間可明顯看出CK和G-6的株型較大，而其他變異株系的株型較小。

結(jié)果表明：輻照對植株的冠徑、株高、穗長均產(chǎn)生影響，多數(shù)變異株系的冠徑、株高、穗長在不同程度上變小，綜合冠徑、株高、穗長可以看出G-12、G-13和G-4的變化最大，G-6基本上沒有變化，而G-9與其他變異株系不同，不抽穗，其具體原因有待進(jìn)一步研究。

2.3 不同株系的抽穗數(shù)、分蘗數(shù)變化

草坪草分蘗數(shù)的多少是衡量成坪速度的重要指標(biāo)。分蘗數(shù)多成坪快，而抽穗數(shù)多則容易引起植株過早衰老，也給管理帶來不便；通過輻照可使高羊茅草植株分蘗數(shù)、抽穗數(shù)發(fā)生改變。從表3可以看出，變異株系的分蘗數(shù)和抽穗數(shù)與CK比較均發(fā)生了變化，G-9的分蘗數(shù)最高達(dá)12.72個，與CK和其他變異株系在0.01水平上有極顯著差異，但不抽穗，明顯不同于CK和其他變異株系，其余變異株系均有降低， CK與G-4在0.05水平上差異顯著，但G-6、G-8、G-12、G-13與CK差異不顯著，從大到小順序是G-9、CK、G-6、G-8、G-13、G-12、G-4； 在各變異株系中，抽穗數(shù)發(fā)生變化，其中G-4、G-8、G-13的抽穗數(shù)大于CK，在0.01水平上為極顯著差異；而G-6、G-12抽穗數(shù)小于CK，在0.01水平上也為極顯著差異，變異株系G-9抽穗數(shù)是0，從大到小順序是G-4、G-8、G-13、CK、G-6、G-12、G-9，其中G-9只進(jìn)行營養(yǎng)生長，不進(jìn)入生殖生長階段。

結(jié)果表明：通過輻照處理可以改變植株的生物學(xué)性狀，但是在變異的表現(xiàn)型上具有一定差異，結(jié)合抽穗數(shù)和分蘗數(shù)的情況來看，變異株系中G-13、G-8、G-6、和G-12的表現(xiàn)較好。

3 結(jié)論與討論

（1）不同變異株系葉長由大到小的順序為G-4、CK、G-13、G-9、G-8、G-6、G-12；葉寬由大到小的順序為CK、G-4、G-8、G-6、G-13、G-12、G-9，說明通過輻照誘變引起相應(yīng)性狀的改變，表現(xiàn)在變異株系葉長多數(shù)變短，葉寬變小，但影響程度因變異差異而不同。

（2）60Co輻射誘變對植株的冠徑、株高、穗長均產(chǎn)生影響，變異株系的冠徑、株高、穗長均不同程度變小，綜合冠徑、株高、穗長可知，G-4、G-12和G-13變化較大，G-6基本上沒有變化，而G-9與其他變異株系不同，不抽穗。

（3）通過60Co輻射誘變，變異株系的分蘗數(shù)和抽穗數(shù)也發(fā)生了變化：其中G-9分蘗數(shù)變化最高，從大到小順序是G-9、CK、G-6、G-8、G-13、G-12、G-4；變異株系的抽穗數(shù)發(fā)生變化，從大到小順序是G-4、G-8、G-13、CK、G-6、G-12、G-9，結(jié)合抽穗數(shù)和分蘗數(shù)的情況來看，變異株系中G-6、G-8、G-12和G-13的表現(xiàn)符合育種目標(biāo)。

（4）草坪群體性狀是由個體生物學(xué)性狀所決定的，所以在輪回選擇中如何確定主要性狀及選擇方向是非常重要的。李德穎等[8]對高羊茅品種生物學(xué)性狀：出苗期、分蘗期、分蘗數(shù)、株高、葉寬、抽穗期及散粉期等進(jìn)行聚類分析，結(jié)合品種種子蛋白電泳圖譜的聚類分析結(jié)果，對高羊茅品種進(jìn)行分類雜交，并根據(jù)性狀的相關(guān)性，選擇代表性強的性狀作為育種選擇指標(biāo)，比較雜交或輪回選擇后代中主要草坪性狀的選擇效果。

（5）筆者對草坪草的生物學(xué)性狀進(jìn)行分析對比，發(fā)現(xiàn)通過輻照處理，草坪草葉長、葉寬、冠徑、株高、穗長、分蘗數(shù)和抽穗數(shù)與對照愛瑞3號比較，均具有不同程度的變化，說明通過60Co輻射誘變處理可導(dǎo)致高羊茅生物學(xué)性狀發(fā)生變異，即通過輻照誘變改良高羊茅草的不良生物學(xué)性狀，提高高羊茅的觀賞價值是可行的。

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