蘇婷婷 楊婷婷 紀國宏 項興佳 陳學濤 王 鈺 吳躍進

1（安徽大學生命科學學院 合肥 230039）

2（中國科學院合肥物質科學研究院離子束生物工程學重點實驗室 合肥 230031）

甜葉菊(Stevia Rebaudiana Bertoni)又名甜菊、甜草，菊科甜菊屬，系多年生、短日照、草本植物。原產(chǎn)于南美巴拉圭東北部與巴西接壤的阿曼拜/百山脈。甜葉菊糖苷具有高甜度、低熱能、易溶解、耐熱和穩(wěn)定等優(yōu)點，其甜度為蔗糖的200–300倍，熱量卻僅為蔗糖的1/200–1/300，且無毒副作用，是有益于人體健康的安全糖科，可代替糖和糖精等化學合成的甜味劑，被稱為“第三糖源”[1–6]。

離子束誘變已廣泛應用于小麥、玉米、大豆、棉花、甘薯、煙草、果樹、蔬菜等多種作物的新品種選育。丁亮等用 RAPD(Random Amplified Polymorphic DNA), 隨機擴增的多態(tài)性 DNA)技術分析 N離子注入后甜葉菊幼苗基因組變化，從DNA水平確定低能離子注入對甜葉菊的生物學效應[7–11]。舒世珍等[11]用N+離子注入提高甜葉菊當代的R-A糖苷組分含量。

為進一步研究離子束輻照甜葉菊種子的當代效應，本實驗通過離子注入甜菊種子，分析其當代發(fā)芽勢及發(fā)芽率變化以及不同劑量間差異及變化規(guī)律。探討離子注入甜菊種子的最佳處理條件。為進一步探明離子注入甜葉菊的生物學效應，培育甜葉菊新品種奠定理論基礎。

1 材料及方法

1.1 種子與處理

甜葉菊種子，由明光市科技局提供。離子束輻照在中國科學院等離子體物理研究所離子束注入機進行，注入離子為 20 keV氮離子，注量分別為100×2500、400×2500、1000×2500 N+/cm2。對照組CK置于靶室內(nèi)，但未離子注入。每組種子2000粒左右。

1.2 實驗方法

對于實驗組和對照組各選取籽粒飽滿的種子，約500粒。將種子輕輕揉搓，去冠毛。蒸餾水中浸泡2 h，去除上浮的不實種子。收集飽實種子，用蒸餾水沖洗干凈。

種子發(fā)芽條件：輻照后種子表面消毒，每組種子均先經(jīng)75%酒精處理30 s，無菌水沖洗1–2次，再用0.1% HgCl2溶液浸泡10 min，無菌水反復沖洗4–5次。取已滅菌的培養(yǎng)皿(墊有兩層濾紙)，用無菌水濕潤，每組種子放100粒于培養(yǎng)皿中，設3個重復。于25℃溫室中讓其發(fā)芽，每天記錄發(fā)芽種子數(shù)直至發(fā)芽完全。試驗于無菌條件下，在超凈工作臺上進行。

1.3 測定指標與統(tǒng)計分析

發(fā)芽勢以統(tǒng)計第3天發(fā)芽種子情況計算，發(fā)芽勢=(規(guī)定天數(shù)內(nèi)發(fā)芽種子粒數(shù)/供試種子粒數(shù))×100%。發(fā)芽率以統(tǒng)計第8天發(fā)芽種子情況計算，發(fā)芽率=(正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%。本實驗數(shù)據(jù)均采用SPSS軟件分析。

2 結果與討論

2.1 甜葉菊種子發(fā)芽趨勢分析

統(tǒng)計結果列于表 1。隨時間變化，各劑量處理的甜葉菊種子發(fā)芽數(shù)不斷上升，前幾天增長速度較快，后來達到穩(wěn)定。第3天增長趨勢最大，在第3天測定甜葉菊種子的發(fā)芽勢。第8天起發(fā)芽數(shù)保持穩(wěn)定，在第8天測定甜葉菊種子的發(fā)芽率。

表1 發(fā)芽試驗統(tǒng)計結果(發(fā)芽平均數(shù))Table 1 Statistical results for germination testing (mean germination number).

2.2 不同注量處理對種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率的影響

2.2.1 不同注量離子束處理后甜菊種子的發(fā)芽勢與發(fā)芽率(表2)

由表 2，發(fā)芽勢基本隨氮離子注量上升，但其影響為400×2500 /cm2>1000×2500 /cm2>100×2200/cm2>CK；而氮離子注量對發(fā)芽率的影響為400×2500 /cm2> 100×2500 /cm2> CK > 2500 /cm2>1000×2500 /cm2。

表2 不同劑量離子束處理下甜葉菊種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率Table 2 Germinability and germination rate of Stevia seeds implanted with different doses of N+ ions.

表2結果表明， 1000×2500 /cm2的氮離子注入對發(fā)芽率的抑制作用強于對發(fā)芽勢的抑制作用。

2.2.2 甜葉菊發(fā)芽勢、發(fā)芽率差異顯著性分析

經(jīng)SPSS(社會科學統(tǒng)計軟件包)處理，采用方差分析以及 LSD(最小顯著差數(shù))檢驗，所得結果以柱形圖上字母表示，不同的字母表示在P<0.05水平上有顯著性差異。

(1) 不同注量離子束處理對甜葉菊種子的發(fā)芽勢影響(圖1)。

對發(fā)芽勢的多重比較結果表明，注量為400×2500 N+/cm2的實驗組與 CK 組和注量為100×2500 N+/cm2實驗組間差異顯著；與注量為1000×25 N+/cm2實驗組間差異不顯著。

(2) 不同劑量離子束處理對甜葉菊種子的發(fā)芽率影響(圖2)。

對發(fā)芽率的多重比較表明，注量為400×2500 N+/cm2的實驗組與其余三組間均有差異顯著。

圖1 不同注量離子束對甜葉菊種子發(fā)芽勢的影響Fig.1 Germinability of Stevia seeds under different doses of N+ ion beam implantation.

圖2 不同劑量離子束對甜葉菊種子發(fā)芽率的影響Fig.2 Stevia germination rate under different doses of N+ ion beam implantation.

3 結果與討論

(1) N+離子束注入對甜葉菊種子發(fā)芽能力的影響。結果表明，離子束輻照甜葉菊干種子可影響當代的發(fā)芽勢和發(fā)芽率，隨注量增大，發(fā)芽勢和發(fā)芽率均呈先升后降趨勢；這種變化可能與離子束對甜葉菊種子表面的濺射刻蝕作用有關，在離子刻蝕作用下種子表面的通透性改變，萌發(fā)過程中吸水透氣性變強，提高了種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率，隨著注量增加，這種過程加劇，離子束的種子的損傷作用增加，造成了種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率下降。所以可進一步優(yōu)化注量，篩選到更加適合的處理注量。

(2) 甜葉菊生產(chǎn)顯示，甜葉菊種子發(fā)芽率低下，整齊度差，是生產(chǎn)一個急待解決的問題。利用低能離子束注入可使當代種子出苗整齊一致，促進早生快發(fā)，有利于打下高產(chǎn)基礎。本實驗中 20 keV、400×2500 N+/cm2離子束輻照對提高發(fā)芽率、發(fā)芽勢有較好的效應，但需要進一步優(yōu)化輻照條件，特別是不同品種的適宜輻照條件。

(3) 舒世珍等[11]的研究表明，離子束輻照提高了當代甜葉菊R-A糖苷組分含量，這種變化與輻照提高發(fā)芽勢和發(fā)芽率之間是否有關，尚待深入研究；另外離子束注入具有較高的誘變效應，所以對輻照群體進行續(xù)代分析，篩選有益突變體也是甜葉菊品種改良的重要途徑。

1 馬磊, 石巖.中國糖科, 2009, 1: 68–70 MA Lei, SHI Yan.Sugar Crops of China, 2009, 1: 68–70

2 趙秀玲.中國調(diào)味品, 2009, 34(5): 110–113 ZHAO Xiuling.China Condiment, 2009, 34(5): 110–113

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4 宋耀遠.現(xiàn)代化農(nóng)業(yè), 2007, 10: 10–11 SONG Yaoyuan.Modernizing Agriculture, 2007, 10:10–11

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10 王鳴剛, 羅茂春, 張向紅.武漢植物學研究, 2001, 19(2):143–148 WANG Minggang, LUO Maochun, ZHANG Xianghong.Journal of Wuhan Botanical Research, 2001, 19(2):143–148

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