董亞茹　聶玉霞　陳月霞　趙東曉　陳傳杰

摘 要：以二月蘭種子為材料，采用室內培養(yǎng)皿發(fā)芽方法，統(tǒng)計其萌發(fā)指標并測量幼苗生長指標，以研究60Co-γ 射線對二月蘭種子萌發(fā)及早期幼苗生長的影響。結果表明：在0～4 000 Gy范圍內，隨著輻射劑量的增加，種子萌發(fā)指標和幼苗地上生長均呈現(xiàn)下降趨勢，在0～2 000 Gy范圍內變化幅度較小，至2 500 Gy時出現(xiàn)急劇下降；地下生長則呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，在500 Gy時地下生長略高于對照，根冠比顯著提高?？傮w而言，輻射對地下部分的抑制作用顯著高于地上部分。

關鍵詞：二月蘭；60Co-γ 射線；種子萌發(fā)；生長指標

中圖分類號：Q644.9 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.08.003

Abstract： The effects of 60Co-γ ray on the seed germination and early seedling growth of Orychophragmus violaeeus were studied by using the method of indoor petri dish， the germination index and the seedling growth index were measured. The results showed that the germination index and aboveground growth of the seedlings decreased with the increase of radiation dose in the range of 0～4 000 Gy， and the change range was very small in the range of 0～2 000 Gy， but decreased sharply at 2 500 Gy. Underground growth showed a trend of increasing at first and then decreasing. The underground growth was higher than that of the control at 500 Gy， and the root / shoot ratio was significantly increased. Overall the inhibition of radiation on the underground part was significantly higher than that of the aboveground part.

Key word： Orychophragmus violaeeus； 60Co-γ rays； seed germination； growth index

二月蘭（Orychophragmus violaeeus）為十字花科諸葛菜屬植物，其種子含油量高達35.8%，以棕櫚酸、亞油酸和油酸的含量較高，是優(yōu)質的油料作物[1]。二月蘭苗期干物質中粗蛋白含量為21.50%[2]，含有豐富的氨基酸，包括7種人體必需氨基酸，還含有豐富的維生素和礦質元素，可作為優(yōu)質蔬菜。除此之外，二月蘭具有藥用、園林綠化和牧草飼料等用途。

輻射誘變育種是獲得新種質資源和選育新品種的有效途徑之一[3]，利用輻射誘變已使多種作物成功地獲得了包括早熟、矮化、抗逆、優(yōu)質在內的突變體，該項技術具有突變率高、突變譜寬、后代性狀穩(wěn)定快、育種周期短等優(yōu)點[4]。作為最廣泛的輻射誘變方法，60Co-γ射線主要應用在糧食及經(jīng)濟作物上[5-6]，目前已在花卉、農(nóng)作物、草坪草育出了多個新品種[7]，取得了可喜的成果。本試驗以不同劑量60Co-γ射線對二月蘭種子進行輻射處理，對種子萌發(fā)和生長指標進行了研究，旨在探明二月蘭種子有效的輻射誘變劑量，為今后進一步篩選耐鹽型二月蘭突變體提供參考，對今后新品種培育工作具有非常重要的理論和實踐意義。

1 材料和方法

1.1 材 料

供試種子為2016年采收的二月蘭種子，種子凈度≥98. 0%。將二月蘭種子裝入自封袋內，在山東省農(nóng)業(yè)科學院輻射中心進行輻射處理，共設8個輻射劑量處理， 0，500，1 000，1 500，2 000，2 500，3 000，4 000 Gy，輻射劑量率為2.75 Gy·min-1。

1.2 方 法

1.2.1 種子發(fā)芽指標測定 選取健壯、飽滿、大小一致的二月蘭輻射種子，用75%乙醇消毒3 min，蒸餾水沖洗5～6次，25 ℃下蒸餾水浸種24 h，將種子用無菌濾紙瀝干水， 備用。每個培養(yǎng)皿（90 mm）鋪兩層無菌濾紙， 放置50粒種子， 每個處理設置3個重復。 將培養(yǎng)皿置于光照培養(yǎng)箱中， 培養(yǎng)條件為25 ℃， 光照12 h·d-1，光照強度為450 μmol·m-2·s-1。每天觀察種子萌發(fā)情況，并統(tǒng)計發(fā)芽數(shù)，突破種皮的胚軸長度2 mm時視為種子發(fā)芽。各項發(fā)芽指標計算公式如下：

發(fā)芽率GP=n/N（n為第10天時的種子發(fā)芽數(shù)，N為供試種子總數(shù)）；

發(fā)芽勢GE= n2/N（n2為第3天時的種子發(fā)芽數(shù)，N為供試種子總數(shù)）；

發(fā)芽指數(shù)GI= Σ（Gt/Dt） （Gt為第t天的種子發(fā)芽數(shù)，Dt為對應Gt的發(fā)芽天數(shù)）；

活力指數(shù)VI=GI×SW（SW為植株鮮質量）

1.2.2 幼苗生長指標測定 14 d后， 每個重復隨機選取10株幼苗， 測定幼苗株高、 根長、 地上和地下鮮質量。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所有數(shù)據(jù)均用 Excel統(tǒng)計并制圖，應用SPSS20.0統(tǒng)計分析軟件對不同處理下的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、根長和株高等各項指標進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 60Co-γ輻射對二月蘭種子萌發(fā)的影響

由表1可以看出，在0～4 000 Gy劑量范圍內，隨著輻射劑量的增加，二月蘭種子的萌發(fā)指標均呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。在500 Gy時，發(fā)芽率雖與對照無顯著差異，但發(fā)芽勢下降了36個百分點，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)分別下降了18.45%和18.02%，顯著差異；在2 000 Gy時，發(fā)芽率雖顯著低于0～1 500 Gy處理，但僅較對照組下降了13.34個百分點，而發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和發(fā)芽勢卻分別下降了39.91， 52.96， 55.33個百分點；在2 500， 3 000，4 000 Gy時，處理間各萌發(fā)指標差異均不顯著，均較0～2 000 Gy急劇下降。因此，推測二月蘭種子輻射半致死劑量在2 000～2 500 Gy之間。

2.2 60Co-γ輻射對二月蘭幼苗生長指標的影響

從圖1可以看出，在0～4 000 Gy劑量范圍內，隨著輻射劑量的增加，二月蘭幼苗株高和根長均呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。在500 Gy時，株高較對照降低而根長卻略有增加，但差異均不顯著；在1 000～2 500 Gy，根長顯著下降，而在2 500，3 000，4 000 Gy三個處理間差異不顯著；在1 000～4 000 Gy時，二月蘭幼苗株高呈緩慢下降的趨勢，至4 000 Gy時，仍可達到對照的一半。由此可以推斷，60Co-γ輻射對根長的抑制作用顯著大于株高。

從圖2可以看出，在0～4 000 Gy劑量范圍內，除500 Gy二月蘭幼苗地下鮮質量略有增加但差異不顯著外，隨著輻射劑量的增加，二月蘭幼苗地上和地下鮮質量總體呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。在0～1 500 Gy劑量范圍內，地上和地下鮮質量與對照相比差異不顯著；在2 000～3 000 Gy，幼苗地下鮮質量呈顯著下降趨勢，4 000 Gy與3 000 Gy處理間差異不顯著；在2 500～4 000 Gy時，地上鮮質量雖有下降但處理間差異不顯著，均顯著低于0～1 500 Gy處理，至4 000 Gy時，二月蘭幼苗地上鮮質量仍達到對照組的一半以上。由此可以看出，60Co-γ輻射對地下鮮質量的影響顯著大于地上鮮質量。

2.3 60Co-γ輻射對二月蘭幼苗根冠比的影響

由圖3可以看出，在0～4 000 Gy劑量范圍內，隨著輻射劑量的增加，二月蘭幼苗根冠比呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，在500～1 500 Gy的范圍內，根冠比均比對照有所提高，其中在500 Gy時達到最大，較對照提高5.1個百分點，差異顯著；當輻射劑量≥2 000 Gy時，根冠比均較對照顯著下降。由此可以看出，低劑量60Co-γ輻射可以提高二月蘭幼苗的根冠比。

3 結論和討論

60Co-γ射線可對植物的生長發(fā)育產(chǎn)生一定的抑制或促進作用，不同輻射劑量對不同植物的影響不同[8]。有研究表明，低劑量輻射處理對種子發(fā)芽具有促進作用，而高劑量輻射抑制種子發(fā)芽且對種胚產(chǎn)生傷害[9-11]。在一定范圍內增加輻射劑量可以增加突變率，但過高的輻射劑量會使植株正常的代謝受到干擾，同時降低成活率、增加畸變率。半致死劑量是植物細胞容易發(fā)生誘變而又不會致死的臨界點，是輻射育種劑量的臨界值[12]，在該劑量輻射下，對輻射材料的傷害較輕，而且易獲得變異性狀。因此，育種學上通常以半致死劑量作為輻射育種的適宜輻射劑量[13]，這也是提高輻射誘變育種成功率的關鍵。

輻射后植物可能出現(xiàn)死亡或突變，主要表現(xiàn)在發(fā)芽率、植株生長等方面。在本研究中，隨著輻射劑量的增加，二月蘭種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)呈逐漸降低趨勢，2 000 Gy時發(fā)芽率仍達84.66%，至2 500 Gy時，發(fā)芽率急劇下降至30.66%，這或許與輻射造成的種胚組織受損，對細胞生長和分裂的抑制以及萌發(fā)過程的生理活動產(chǎn)生了不同程度的影響有關[14-15]。耿興敏等[13]結果亦顯示，6個品種桂花種子發(fā)芽率均與輻射劑量呈負相關；張玉等[16]結果也表明隨著輻射劑量的增加，菊苣種子發(fā)芽率逐漸降低，≤150 Gy時，與對照差異不顯著，≥200 Gy時與對照差異顯著。這與本文結果一致，說明60Co-γ射線抑制了種子的萌發(fā)。而王月華等[17]結果表明較低劑量的輻射有利于高羊茅種子萌發(fā)，較高劑量的輻射對種子萌發(fā)有抑制作用。這種差異可能是由物種的不同和所選擇的劑量范圍差異造成的。

本研究中，隨著輻射劑量的增加，二月蘭幼苗株高、地上鮮質量呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，而根長和地下鮮質量出現(xiàn)先增高后降低的趨勢，在500 Gy時均達到最大值，故其根冠比值也達到最大值，顯著高于對照，表現(xiàn)了一定的促進作用。輻射對二月蘭幼苗的效應主要表現(xiàn)在對地上和地下部分的抑制，其中地下部分受到的影響更大。廖安紅等[18]結果表明隨著輻射劑量的增加刺梨幼苗株高、根長、根冠比值均出現(xiàn)不同程度的下降，顯著或極顯著低于對照，蔡春菊等[15]結果也表明毛竹幼苗株高和根長與輻射劑量成反比，即濃度越高對幼苗生長抑制作用越明顯。

適宜輻射劑量的選擇是誘變成功的前提，種子萌發(fā)和幼苗早期生長可作為初步確定適宜輻射劑量的依據(jù)，為了更好地探究60Co-γ輻射對二月蘭的影響，還需繼續(xù)對二月蘭植株進行性狀觀察，測定生理指標，并收獲種子觀察F1代生長情況，也可在分子水平進行研究。

參考文獻：

[1]劉佳. 二月蘭的營養(yǎng)特性及其綠肥效應研究[D]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學院， 2010.

[2]李新華，賀善安，任冰如，等.諸葛菜的營養(yǎng)成分及作為新型蔬菜的評價[J].植物資源與環(huán)境，1997，6（3）：8-12.

[3]廖國春，黃永芳，劉天頤.生物技術在油茶育種上的應用研究進展[J].河南農(nóng)業(yè)科學，2009，38（3）：13-16.

[4]原蒙蒙，李妍，王獻.60Co-γ輻射對紫薇種子生物學效應的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學，2015，44（1）：101-104.

[5]韓亞楠，吳瓊，高睿，等.60Co-γ輻射對NaCl脅迫環(huán)境下烏拉爾甘草種子萌發(fā)的影響[J].種子，2014，33（12）：23-26， 29.

[6]陳靜，胡曉輝，苗華榮，等.60Co-γ射線輻照花生種子后代的SSR分析[J].華北農(nóng)學報，2010，25（3）：68-72.

[7]查錢慧，金俊，楊亞慧，等.60Co-γ輻射對3株南山茶種子發(fā)芽及幼苗生長的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學，2015，44（10）：61-64， 72.

[8]臺德強，田佶，耿惠，等.60Co-γ輻射對 3 種變色葉類觀賞海棠的誘變效應[[J].果樹學報，2015，32（5）：806-814.

[9]王文恩，包滿珠，張俊衛(wèi).60Co-γ輻射對日本結縷草干種子的輻射效應研究[[J].草業(yè)科學，2009，26（5）：155-160.

[10]吳茂力，劉勇強，張子龍.60Co-γ輻射對水稻陳種子活力復蘇的影響[[J].西南農(nóng)業(yè)學報，2010，23（4）：1013-1016.

[11]霍雅馨，王娜，張吉宇，等.3種誘變因子對箭筈豌豆種子萌發(fā)的影響[J].中國園藝文摘，2015，31（8）：232-232.

[12]杜若甫. 作物輻射遺傳與育種[D]. 北京： 科學出版社， 1981： 31-34.

[13]耿興敏，王良桂，李娜，等.60Co-γ輻射對桂花種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J].核農(nóng)學報，2016，30（2）：216-223.

[14]BORZOUEI A， KAFI M， KHAZAEI H， et al. Effects of gamma radiation on germination and physiological aspects of wheat （Triticum aestivum L.）seedlings[J]. Pakistan journal of botany， 2010， 42（4）： 2281-2290.

[15]蔡春菊，高健，牟少華.60Co-γ射線對毛竹種子活力及早期幼苗生長的影響[J].核農(nóng)學報，2007，21（5）：436-440.

[16]張玉，白史且，李達旭，等.60Co-γ輻射對菊苣種子發(fā)芽及幼苗生理的影響[J].草地學報，2013，21（1）：147-151.

[17]王月華，韓烈保，尹淑霞，等.60Co-γ射線輻射對早熟禾種子發(fā)芽及種子內酶活性的影響[J].中國草地學報，2006，28（1）：54-57.

[18]廖安紅，陳紅.60Co-γ射線輻射劑量對刺梨幼苗生長及生理特性的影響[J].分子植物育種，2016，14（3）：742-748.