-(60)Co-γ射线对春谷的诱变效应研究_董扬

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2023.1试验研究60Co-γ射线对春谷的诱变效应研究董扬（黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院黑龙江齐齐哈尔161006）60摘要：为了研究不同剂量Co-γ射线对春谷种子的辐射诱变效应，以春谷品种嫩选17为材料，采60用0、150Gy、200Gy、250Gy、300Gy和350Gy的Co-γ射线辐射谷种，探究辐射对谷子的种子萌发、幼苗生长及生理生化指标的影响。结果表明，嫩选17在低辐射剂量（150～200Gy）下对种子发芽、出苗有显著的促进作用，随着辐射剂量升高种子萌发及幼苗生长逐渐受到抑制，350Gy剂量下对谷子种子的损伤较大，严重影响其出苗及幼苗生长，幼苗成苗率急剧降低。根据半致死剂量回归方程计算出嫩选17的半致死剂量为284.1Gy。60关键词：春谷；Co-γ射线；诱变效应[4]60谷子（SetariaitalicaBeauv.）起源于中国，古时又育、早熟、优质）的突变体。钴60-γ（Co-γ）是目前称粟，据考古发现在我国已经有7000多年的栽培历最常用的辐射源，具有突变率高、突变谱宽、后代性[5][6][7][8]史，是一种营养价值丰富且具有耐旱、耐瘠薄等优良状稳定快等优点，已经在甘薯、花生、柱花草、糜[1]子[9]等作物上得到了广泛应用。我国谷子辐射诱变育特性的粮饲兼用作物。我国谷子产量占世界谷子总产量的80%左右，主要种植于黄河以北各省、自治种始于20世纪60年代，取得了显著的成绩，到区，因谷子具有较强耐逆性，是干旱、半干旱区的优2002年利用辐射诱变技术共选育出谷子新品种（系）[2]241个，如郑矮2号、豫谷6号、嫩选18、龙谷33等[10]。势作物。建国初期我国谷子种植面积为1000万hm60左右，是北方三大主粮作物之一，但是由于在政策、目前关于Co-γ辐射在谷子上的诱变效应研究鲜见环境及技术的影响下，谷子种植面积锐减，近几年稳报导，本研究选用春谷品种嫩选17为参试材料，开定在80万hm2左右[3]。近年来随着人民群众健康饮展不同60Co-γ射线辐射剂量对谷子种子萌发、幼苗食意识逐步提高，作为营养丰富、保健作用强的谷子生长、幼苗生理等指标的影响研究，以期确定适宜谷越来越受到关注，市场上急需品质优、适口性好、产子辐射诱变的剂量范围，为进一步开展谷子辐射诱量高的谷子新品种。由于长期人工育种选择，育种家变育种提供理论基础。们对优良谷子的判定标准日益趋同化，导致大量具1材料与方法有某些特异性的谷子资源遗失，谷子种质资源遗传1.1参试材料与种子辐射处理基础愈发狭窄，遗传多样性降低。目前进行谷子种质供试谷子品种嫩选17为黑龙江省农业科学院资源创新的手段主要为有性杂交，但由于谷子是典齐齐哈尔分院育成品种，该品种2019年通过国家非型的自花授粉作物，该手段导致杂交率低且后代变主要农作物品种登记［登记编号：GDP谷子（2019）60异类型少，育种周期长。220071］；Co-γ辐射源由黑龙江省农业科学院原子60辐射诱变育种是利用各种放射性射线使植物产能研究所提供。Co-γ射线处理共设置150Gy、生基因突变，在短时间内获得突变体的育种方法，是200Gy、250Gy、300Gy、350Gy5个水平，剂量率为获得新种质资源的有效途径之一，利用辐射诱变手1.1Gy/min，每个处理辐射100g干种子，以未辐射干段已成功的在多种作物上获得了各种类型（矮化、不种子为对照（CK）。基金项目：国家谷子高粱产业技术体系建设项目（CARS-06-14.5-B21）；农业科技创新跨越工程杂粮杂豆科技创新专项（HNK2019CX05-06）；黑龙江省杂粮产业技术协同创新推广体系谷糜病虫害绿色防控岗位专家项目。作者简介:董扬（1982-），女，硕士，助理研究员，从事杂粮作物遗传育种工作。E-mail:dongyang0717@126.com-24-

1试验研究2023.11.2试验设计表1辐射剂量对种子萌发及出苗的影响1.2.1种子发芽指标测定将不同辐射剂量处理的辐射剂量（Gy）发芽率（%）出苗率（%）成苗率（%）谷种用75%乙醇消毒3min后再用清水连续冲洗0（CK）95.2b94.5b94.0a5min，取出置于滤纸上晾干水分。每个处理选取饱满15098.7a97.9a94.2a的种子100粒置于铺有3层滤纸直径10cm的培养20094.8b91.9c88.7b皿内，设置3次重复。将培养皿置于28℃人工气候箱25090.0c82.6d66.6c中培养，并计算发芽率，计算公式如下:30086.4d73.3e45.4d发芽率GP=n/N（n为第7天时的种子发芽数，35075.1e50.1f18.5eN为供试种子总数）。注:不同小写字母表示辐射处理间在0.05水平差异显著。1.2.2幼苗形态指标测定将辐射处理及对照的种下同。子于2021年5月11日播种于大田，每个处理单行播后，成苗率总体呈下降趋势，在150Gy辐射剂量时，种，行长5m，播种量200粒/行，3次重复，于出苗5d嫩选17的成苗率与对照无显著差异，随着辐射剂量后计算出苗率（出苗数/种子数×100%）、于出苗25d逐渐增加，嫩选17的成苗率直线下降，在辐射剂量后计算成苗率（成苗数/种子数×100%），并在每个处理为300Gy时成苗率已低于50.0%，当剂量为350Gy随机选取10株幼苗，用于测定叶长、苗高、苗鲜重。时，成苗率只有18.5%。以成苗率为因变量（Y）、辐射[11]1.2.3半致死剂量（LD50）的确定参照王兆玉等剂量为自变量（X），通过回归分析统计出嫩选17辐的回归分析方法，对谷子成苗率与辐射剂量间进行2射剂量与成苗率的线性回归方程:Y=-0.0012X+相关回归分析。600.1863X+93.932，根据回归方程计算出嫩选17Co-γ1.3数据分析辐射处理的半致死剂量为284.1Gy。试验数据处理采用Excel统计，采用DPS7.05软件分析处理。2结果与分析2.1辐射剂量对谷子发芽特性的影响2.1.1辐射剂量对发芽率的影响将不同辐射剂量的种子在室内做发芽试验，在种子发芽数不再变化时计算发芽率。由表1可知，发芽率随辐射剂量的不同而变化，嫩选17的发芽率随着辐射剂量的增加整体呈先升高后降低的趋势。嫩选17在150Gy辐射剂量附图辐射剂量对嫩选17谷子成苗率的影响时，发芽率达到最高（98.7%），显著高于对照；辐射剂量为200Gy时，发芽率与对照基本持平，而后随着辐2.2辐射剂量对谷子幼苗生长的影响射剂量的加大，发芽率逐渐下降，显著低于对照。由表2可知，随着辐射剂量的增大，嫩选17的2.1.2辐射剂量对出苗率的影响由表1可知，嫩苗高、叶长、苗鲜重均呈现出不同程度的下降趋势。选17种子经过不同剂量的辐射处理后，出苗率表现不同辐射剂量对谷子幼苗的生长产生的影响不同，出明显的差异，通过比较可以发现，出苗率的变化规当辐射剂量为150Gy时，嫩选17的苗高、叶长、苗律与发芽率基本相同。嫩选17出苗率呈先升高后下鲜重与对照差异不显著，当辐射剂量升高到350Gy降的变化趋势，在辐射剂量为150Gy时，出苗率达时，苗高、叶长、苗鲜重均下降到最低，分别比对照降到最大（97.9%），显著高于对照。在辐射剂量为350Gy低33.2%、29.8%、39.2%，从结果来看低剂量的γ射时，出苗率最低（50.1%）。由此可知，较低的辐射剂量线辐射对谷子幼苗生长影响不大。对嫩选17的出苗有一定的促进作用，随着其辐射剂3讨论与结论量的加大对嫩选17出苗率的抑制作用逐渐增强。3.1讨论2.1.3辐射剂量对成苗的影响及半致死剂量的确定3.1.1辐射对谷子种子萌发及幼苗生长发育的影响60由附图可知，嫩选17种子经过5种剂量γ射线辐射前人利用Co-γ射线辐射植物干种子进行种质资源-25-

22023.1试验研究表2辐射剂量对谷子幼苗生长的影响度、湿度等环境条件有关，鉴于本研究中只采用了辐射剂量(Gy)苗高（cm）叶长（cm）苗鲜重（g）1.1Gy的辐射剂量率，可在后续工作中对不同剂量0（CK）20.2a17.1a12.5a率在辐射诱变的影响展开研究，以对本试验结果加15019.7a17.8a12.1a以验证、完善。20017.4b15.3b10.7b3.2结论嫩选17在低剂量辐射下发芽受到促进，幼苗生25015.9c13.4c9.2c长未受到明显影响。随着辐射剂量升高，种子萌发及30013.7d13.5c8.9c幼苗生长受到明显抑制，尤其是高剂量（350Gy）辐射35013.5d12.0d7.6d对谷子种子损伤较大，严重影响幼苗存活率及幼苗创新或探究植物对辐射的生理响应，已做过大量研生长。根据半致死剂量回归方程可以得出嫩选17的60究。种子辐射处理后最直观的生理损伤是发芽率降半致死剂量为284.1Gy，可作为Co-γ辐射诱变进低、幼苗长势弱，辐射剂量过高还会造成种子不能萌行种质创新的适宜剂量。发或幼苗生长受到严重抑制，大量研究也印证了辐参考文献[12-14][1]刁现民.中国谷子产业与产业技术体系[M].北京:中国农业科射剂量与种子萌发及幼苗生长呈负相关，但有些学与技术出版社,2011.研究表明，较低剂量的辐射有利于种子萌发，较高剂[2]智慧,牛振刚,贾冠清,等.谷子干草饲用品质性状变异及相关量的辐射对种子萌发有抑制作用，且随着辐射剂量性分析[J].作物学报,2012,38（5）:800-807.[15]的提高抑制作用加强。本研究中在150Gy剂量下[3]李顺国,刘斐,刘猛,等.中国谷子产业和种业发展现状与未来嫩选17的发芽率、出苗率均比对照显著提高，随着展望[J].中国农业科学,2021,54（3）:459-470.[4]杨震,彭选明,彭伟正.作物诱变育种研究进展[J].激光生物学辐射剂量升高，发芽率、出苗率、成苗率逐渐降低，这报,2016,25（4）:302.[22]60种变化趋势与赵丽娟等的利用Co-γ射线辐射谷60[5]原蒙蒙,李妍,王献.Co-γ辐射对紫薇种子生物学效应的影子干种子的诱变效应研究结果较一致。辐射剂量对响[J].河南农业科学,2015,44（1）:101-104.[6]张聪,冯俊彦,李明,等.60Co-γ辐射诱变选育菜用甘薯耐旱材幼苗生长的诱变效应与谷种萌发规律大体相同，嫩料[J].分子植物育种,2021,19（20）:6827-6833.选17在150Gy辐射剂量下反应不敏感，苗高、叶片[7]陈静,胡晓辉,苗华荣,等.60Co-γ射线辐照花生种子后代的长、苗鲜重与对照差异不显著，随着辐射剂量的增SSR分析[J].华北农学报，2010,25（3）:68-72.加，嫩选17各项指标均呈现下降趋势，且与对照差[8]罗铭欣,刘凤民,陈纪言,等.60Co-γ辐射柱花草M3代的农艺异显著。性状及遗传多样性分析[J].草地学报,2021,29（9）:1992-2000.[9]闫锋,李清泉,董扬,等.60Co-γ辐射对糜子种子萌发及幼苗生3.1.2适宜诱变剂量的确定由于植物自身生物学长的影响[J].作物杂志,2021（4）:202-205.特性不同，对辐射剂量的敏感度也不尽相同。一般情[10]伊虎英,鱼红斌,马建中.中国谷子辐射育种的成就和展望[J].况下所受到的辐射剂量越大，M1代中出现变异个体核农学报,2002,16（2）:125-128.的概率会加大，存活率也会下降;相反，辐射剂量过[11]王兆玉,林敬明,萝莉,等.小油桐种子的60Co-γ射线辐射敏小，出现变异个体的概率也随之降低，从而不能达到感性及半致死剂量的研究[J].南方医科大学学报,2009,29（3）:506-508.辐射处理预期的目标，因此辐射剂量的确定极为重[12]李志能,刘国锋,包满珠.悬铃木种子60Co-γ辐照及其苗期[16]要。根据多年的育种实践表明，将M1代的成苗率及生物学性状调查[J].核农学报,2006,20（4）:299-302.半致死剂量作为确定谷子适宜诱变剂量的依据更为[13]敖妍,张国盛,鲁韧强,等.扶芳藤种子与枝条的60Co-γ辐射合理。效应[J].核农学报,2006,20（3）:202-204.[14]王瑞静,王瑞文,沈宝仙.60Co-γ射线对杨树种子的辐射效关于辐射诱变适宜剂量的确定，不同的研究结应[J].核农学报,2009,23（5）:762-765.[17]60论有一定差异，赵丽娟利用Co-γ辐射4个春谷[15]蔡春菊,高健,牟少华.60Co-γ射线对毛竹种子活力及早期幼型谷子品种，对诱变效应进行了研究，结果表明苗生长的影响[J].核农学报,2007,21（5）:436-440.4个春谷品种半致死剂量在250～300Gy之间，本研[16]谭美莲,汪磊,严明芳,等.辐射对蓖麻种子生长及生理指标究中同为春谷型的嫩选17半致死剂量为284.1Gy，的影响[J].作物研究,2012,26（1）:35-42.[17]赵丽娟,马金丰,李延东,等.60Co-γ射线辐射谷子干种子诱这与赵丽娟研究结果差异不大。另外，辐射诱变效变效应的研究[J].作物杂志，2017（1）:38-43.应不仅与品种自身特性有关，也与辐射处理时温-26-