不同劑量12C6+離子束輻照對苦瓜種子發(fā)芽和生物學(xué)性狀的影響

劉振昌 魏文文

摘要 [目的]探討不同劑量12C6+離子束輻照對苦瓜種子的影響，選出優(yōu)良的變異單株。[方法]利用重離子加速器采用輻照能量為100 MeV/u的碳離子對1 500粒純系苦瓜種子進(jìn)行貫穿性輻照，種子分5份，分別是100、200、300、400和500粒，輻照劑量分別為100、200、300、400和500 Gy，劑量率30 Gy/min，輻照時間5.6 h。將輻照過的苦瓜種子進(jìn)行田間比較試驗(yàn)，按廣東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站規(guī)定的《廣東省農(nóng)作物品種試驗(yàn)辦法》進(jìn)行。[結(jié)果]隨著輻照劑量的增大，苦瓜的出苗率和成苗率明顯下降，對形態(tài)特征、產(chǎn)量及田間抗性也有很大影響。[結(jié)論]不同劑量12C6+離子束輻照對苦瓜種子有明顯的損傷效應(yīng)，隨著輻照劑量的增大對苦瓜種子造成的損傷越大。

關(guān)鍵詞 苦瓜;12C6+離子束;貫穿性輻照;比較試驗(yàn)

Abstract [Objective] The effects of 12C6+ ion beams irradiation on seeds of Momordica charantia L. were investigated to select the excellent mutant individual plant. [Method] Through irradiation of 1 500 pills seeds of Momordica charantia L. with carbon ion with irradiation energy of 100 MeV/u by using heavy ion accelerator， the seed numbers were set to 100， 200， 300， 400 and 500 pills， radiation dose gradients were 100， 200， 300， 400 and 500 Gy， the radiation dose rate was set to 30 Gy/min， the irradiation time was set to 5.6 h. The irradiated seeds of Momordica charantia L. were compared in the field， according to the provisions of Guangdong Agricultural Technology Extension Station Guangdong Province Crop Varieties Test Measures. [Result] The seedling emergence rate and seedling formation rate of Momordica charantia L. decreased obviously with the increase of irradiation， which had great influence on morphological characteristics， yield and field resistance. [Conclusion] 12C6+ ion beams irradiation had obvious damage effect on seeds of Momordica charantia L.， with the increase of irradiation dose， the damage to seeds of Momordica charantia L. was greater.

Key words Momordica charantia L.;12C6+ ion beams irradiation;Penetrating irradiation;Comparison test

重離子束輻照誘變育種作為我國首創(chuàng)的一種育種手段，表現(xiàn)為突變率高、突變譜廣、突變體穩(wěn)定、育種周期短等優(yōu)點(diǎn)[1-2]。建立重離子束輻照育種技術(shù)，培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)多抗植物新品種，對確保國家糧食安全、能源安全、生態(tài)安全和促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整及農(nóng)民增收具有重大戰(zhàn)略意義。近年來，已經(jīng)廣泛利用重離子束輻照使種子發(fā)生突變來改良和誘變作物達(dá)到選育目標(biāo)，在植物誘變育種領(lǐng)域取得了較高的經(jīng)濟(jì)和社會效益[3-4]。筆者調(diào)查不同劑量12C6+離子束輻照對苦瓜種子發(fā)芽和生物學(xué)性狀的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料是惠州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所經(jīng)7代以上連續(xù)自交的早熟純系苦瓜種子（編號：HY18-6），輻照劑量100、200、300、400和500 Gy 5份材料編號依次為HY18-1、HY18-2、HY18-3、HY18-4和 HY18-5，對照種為沒有輻照的HY18-6。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1

輻照方法。在蘭州重離子加速器國家實(shí)驗(yàn)室采用100 MeV/u的碳離子對苦瓜種子進(jìn)行貫穿輻射處理，輻照劑量分別為100、200、300、400和500 Gy，流強(qiáng)5 nA，劑量率30 Gy/min，輻照時間5.6 h，研究方法為吸收。

1.2.2 浸種育苗。 播種前先在50～55 ℃恒溫下保持20 min，不僅能殺死種子所攜帶的部分病菌，還能讓種子從休眠中蘇醒利于種子出芽，然后不斷攪拌使其水溫降至20～30 ℃，再將苦瓜種子繼續(xù)浸泡8～10 h，最后取出用清水洗干凈播入育苗盤，苗盆選用100穴孔徑3.8 cm的塑料育苗盤。2月28日播種，溫室玻璃大棚苗盤育苗。

1.2.3 田間設(shè)計(jì)。 試驗(yàn)地屬砂質(zhì)壤土，肥力中等，地力均勻，排灌方便，前茬作物是水稻。小區(qū)設(shè)置為包溝每畦長5.9 m，寬1.7 m，高18 cm，面積10 m2，各品種在同一重復(fù)內(nèi)隨機(jī)排列，設(shè)3次重復(fù)，畦用黑色地膜覆蓋，肥水采用滴灌式，試驗(yàn)地前后各設(shè)置2畦保護(hù)行。

1.2.4 田間管理。 ①移苗定植。3月20日移苗定植，小區(qū)每畦單株雙行植，行距60 cm，株距50 cm，每行12株，2行共栽植24株。②肥水管理。定植后根據(jù)植株生長情況追肥。用鄉(xiāng)喜壯根（N∶P∶K=11∶16∶9）、鄉(xiāng)喜旺苗（N∶P∶K=14∶9∶12）、鄉(xiāng)喜壯果（N∶P∶K=2∶1∶4）液體肥追肥，肥料配成水溶液，用滴管滴施。開花前追施鄉(xiāng)喜壯根和旺苗，開花掛果期追施鄉(xiāng)喜壯果和旺苗，晴旱天用滴灌淋水保持畦土濕潤，雨天注意排水，整個季度雨水偏多。③病蟲害防治。堅(jiān)持“預(yù)防為主，綜合防治”的植保方針，以農(nóng)業(yè)防治為基礎(chǔ)，協(xié)調(diào)利用生物防治和物理防治，科學(xué)合理地應(yīng)用化學(xué)防治技術(shù)，將病蟲危害控制到最低[5-7];霜霉病、白粉病、枯萎病、炭疽病、疫病用百菌清600倍液、鏈霉素1 000萬單位、拿敵穩(wěn)3 000倍液、露娜森3 000倍液、春雷王銅800倍液霧噴;瓜實(shí)蠅、瓜絹螟、地老虎、瓜蚜以及白粉虱等用艾綠士1 000倍液、辛硫磷1 500倍液、阿維菌素1 000倍液、吡蚜酮1 000倍液霧噴。

1.2.5

相關(guān)性狀調(diào)查。性狀調(diào)查包括出芽率、出苗率、成苗率、生育期、形態(tài)特征、產(chǎn)量和田間抗性，調(diào)查嚴(yán)格按廣東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站規(guī)定的《廣東省農(nóng)作物品種試驗(yàn)辦法》進(jìn)行[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同劑量12C6+離子束輻照對苦瓜種子出芽率、出苗率和成苗率的影響

由圖1可知，在相同的環(huán)境和管理方式下，對照品種HY18-6的出芽率、出苗率和成苗率均為98%，輻照品種HY18-1、HY18-2、HY18-3、HY18-4和 HY18-5的出芽率分別為95%、88%、86%、88%和84%，出苗率分別為91%、76%、37%、21%和16%，成苗率分別為85%、71%、26%、15%和2%。由此可知，不同劑量12C6+離子束輻照對苦瓜種子的出芽率影響不大，但隨著輻照劑量的增大種子出芽后幼苗真葉出現(xiàn)葉緣皺縮、頂芽無法生長和葉色花斑等，造成出苗率和成苗率逐漸降低（圖2），因HY18-5的成苗率極低只有2%不具備田間比較試驗(yàn)的要求，故取消輻照劑量為500 Gy 編號為HY18-5的田間比較試驗(yàn)。

2.2 不同劑量12C6+離子束輻照對苦瓜生育期的影響

由表1可知，在相同播種期、移栽期下，HY18-1、HY18-2、HY18-3和HY18-4的生育期與對照品種HY18-6有顯著差異，其中HY18-1的始花期、盛花期、始收期和盛收期都比對照品種HY18-6早3 d左右，末收期晚3 d;隨著劑量增大HY18-2、HY18-3和HY18-4的始花期、盛花期、始收期和盛收期均比對照品種HY18-6晚，HY18-2、HY18-3的末收期比對照品種HY18-6早3 d結(jié)束，HY18-4的末收期比對照品種HY18-6晚2 d結(jié)束。

2.3 不同劑量12C6+離子束輻照對苦瓜形態(tài)特征的影響

由表2可知，HY18-1和HY18-2的生長勢和分枝性與對照品種HY18-6差異不顯著，隨著輻照劑量的增大HY18-3和HY18-4的生長勢和分枝性明顯減弱;HY18-1的第一雌花著生節(jié)位最高，HY18-2的第一雌花著生節(jié)位最低;HY18-1、HY18-2、HY18-3和HY18-4的第一個瓜著生節(jié)位都比對照品種HY18-6略高，其中HY18-3的第一瓜著生節(jié)位最高;HY18-1的瓜長比HY18-6略長，隨著輻照劑量增大HY18-2、HY18-3、HY18-4的瓜長逐漸變短，其中HY18-4最短;HY18-1、HY18-2橫徑比HY18-6略大，HY18-3、HY18-4橫徑比HY18-6略小;各品種肉厚差異不顯著。

2.4 不同劑量12C6+離子束輻照對苦瓜產(chǎn)量的影響

由表3可知，HY18-1折合產(chǎn)量為2 211.4 kg/hm2，平均單株產(chǎn)量1.38 kg，比對照品種HY18-6增產(chǎn)1.62%，增產(chǎn)不顯著，HY18-2折合產(chǎn)量為1 968.1 kg/hm2，平均單株產(chǎn)量1.23 kg，比對照品種HY18-6減產(chǎn)9.56%，減產(chǎn)不顯著，HY18-3折合產(chǎn)量為1 296.1 kg/hm2，平均單株產(chǎn)量0.81 kg，比對照品種HY18-6減產(chǎn)40.44%，減產(chǎn)顯著，HY18-4折合產(chǎn)量為1 152.1 kg/hm2，平均單株產(chǎn)量0.72 kg，比對照品種HY18-6減產(chǎn)47.06%，減產(chǎn)顯著。

2.5 不同劑量12C6+離子束輻照對苦瓜田間抗性的影響

田間抗性等級分0～5級。由表4可知，HY18-1和HY18-2與對照品種HY18-6霜霉病和白粉病的抗性等級相同，差異不顯著;HY18-3和HY18-4比對照品種HY18-6霜霉病和白粉病的抗性差;各品種抗炭疽病、枯萎病、疫病強(qiáng)。

3 結(jié)論與討論

該研究結(jié)果表明，不同劑量12C6+離子束輻照對苦瓜種子的出芽率影響不大，但隨著輻照劑量的增大種子出芽后幼苗真葉出現(xiàn)葉緣皺縮、頂芽無法生長和葉色花斑等，造成出苗率和成苗率逐漸降低，特別是輻照劑量超過300 Gy影響更大，與對照品種差異顯著，這表明高劑量輻照給苦瓜幼苗造成較大的生理損傷，Yamaguchi等[9]在離子輻照薔薇科植物和玉米的生物學(xué)效應(yīng)研究中也發(fā)現(xiàn)類似結(jié)果。重離子輻照能改變植物的一些生物學(xué)性狀，且對植物生命活動的影響具有雙重效應(yīng)，低劑量表現(xiàn)為刺激效應(yīng)，而高劑量則具有抑制效應(yīng)[10]。隨著輻照劑量的增大HY18-2、HY18-3和HY18-4產(chǎn)量逐漸下降，其中 HY18-3、HY18-4產(chǎn)量比對照品種HY18-6顯著下降，對其生育期、形態(tài)特征和抗性也產(chǎn)生不同程度的影響，表明不同劑量12C6+離子束輻照對苦瓜種子有明顯的損傷效應(yīng)，隨著輻照劑量的增大對苦瓜種子造成的損傷越大。

作物品種經(jīng)過長期定向選擇，種質(zhì)基礎(chǔ)日漸狹窄，傳統(tǒng)育種手段受制于資源瓶頸而在優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高抗等方面難以取得突破性進(jìn)展，因此借助重離子輻射探討適宜的輻射誘變劑量，進(jìn)而獲得優(yōu)良的變異材料，創(chuàng)新種質(zhì)、培育良種，促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品的品牌化建設(shè)。在田間試驗(yàn)過程中HY18-1和HY18-2這2個輻照品種有個別單株的長勢、分枝性、抗性、瓜形和雌性等表現(xiàn)比對照品種的選育特征特性優(yōu)異許多的正突變異株，其中在HY18-1品種選出2株優(yōu)良變異單株，編號為HY18-1A和HY18-1B，在HY18-2品種選出1株優(yōu)良變異單株，編號為HY18-2A，選出的變異單株是否具有穩(wěn)定的遺傳基因在后續(xù)的大田試驗(yàn)中還有待觀察。

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