唐 蜻，臧鞏固，趙立寧，李育君，程超華

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所，湖南長沙410205）

大麻(Canaabis sativa L.)，中國俗稱火麻，漢麻[1]。大麻具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，大麻纖維是紡織、造紙的重要原料；大麻籽可直接食用，也可加工食用油脂和各種類食品；籽、枝、葉是中國傳統(tǒng)中草藥配方常用的藥材[2]。特別值得一提的是在中國古代大麻種子還是五谷之一。但是由于大麻開花期植株頂部葉片和花穗中含有四氫大麻酚(THC)，20世紀(jì)初以來被一部分人當(dāng)毒品利用，以致目前全球?qū)Υ舐榉N植采取限制乃至禁種。為了合理利用大麻，歐盟及一些國家根據(jù)THC含量把大麻分為藥用型(THC>0.5%)、中間型(0.3%

通常而言大麻是雌雄異株植物，自交困難；而且大麻是短日照植物，因此大麻遺傳育種較為困難[4]。輻射能使植物產(chǎn)生較高的變異頻率和大的變異范圍，因此輻射育種易于創(chuàng)造新的種質(zhì)材料與類型，且方法簡便，可在短時(shí)間內(nèi)改變作物的某一性狀[5]。對于常規(guī)雜交育種困難的大麻，輻射育種是一個(gè)值得嘗試的方法。本文通過60Coγ射線照射4個(gè)大麻品種，研究了它們的輻射敏感性，為今后進(jìn)一步誘變育種，篩選原麻產(chǎn)量更高、THC含量更低等有利突變體提供了參考。

1 材料和方法

1.1 材料

供試的材料包括云麻1號、皖大麻1號、金刀15、尤紗31等四個(gè)品種的成熟種子。

1.2 方法

以湖南省農(nóng)科院原子能所的60Coγ 射線為照射源，以 400、800、1200、1600、2000、2500、3000、3500、4000、4500Gy劑量輻照干種子，劑量率2Gy/min，每個(gè)品種每個(gè)劑量處理種子約150克，重復(fù)3次。從各處理及對照中隨機(jī)挑選100粒種子播于直徑60 mm的培養(yǎng)皿內(nèi)，以一層濾紙為發(fā)芽床，置于25±1℃的恒溫恒濕培養(yǎng)箱內(nèi)，每天通氣并注意保濕。連續(xù)3天沒有種子繼續(xù)萌發(fā)時(shí)統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率[（發(fā)芽種子數(shù)/總種子數(shù)）×100%]。每個(gè)輻射處理及對照各取100粒種子播于裝有砂質(zhì)土壤的播種盤內(nèi)，置于溫度25±1℃，光照強(qiáng)度為200μmol／(m2·s)的溫室內(nèi)，第10天計(jì)算各處理的相對出苗率[（實(shí)際出苗率/對照出苗率）×100%]并測量株高。利用SAS軟件進(jìn)行方差分析和多重比較分析。參照馬健中等[6]的方法通過線性回歸方程計(jì)算出四個(gè)大麻品種的半致死劑量。

2 結(jié)果與分析

2.1 輻射對大麻種子萌發(fā)的影響

四個(gè)大麻品種種子的發(fā)芽時(shí)間相差不到一天，在第2-3天就出芽萌發(fā)，輻射處理后萌發(fā)時(shí)間與對照相比也無明顯差異。但是各輻射處理種子發(fā)芽率較對照有明顯變化，隨著輻射劑量的加大種子發(fā)芽率逐漸降低，結(jié)果見圖1。品種云麻1號和皖大麻1號在1600Gy～2000Gy內(nèi)隨輻射劑量加大種子發(fā)芽率明顯下降，到4500 Gy時(shí)已經(jīng)沒有種子發(fā)芽，但是金刀15、尤紗31的發(fā)芽率卻有14%以上。

圖1 不同劑量輻射對發(fā)芽率的影響Fig.1 Effect of radiation dose on seed germination rate

2.2 相對出苗率與輻射劑量的相關(guān)性

從圖2可以看出，在一定劑量范圍內(nèi)不同的大麻品種種子相對出苗率與輻照劑量呈負(fù)相關(guān)。當(dāng)輻射劑量為400Gy時(shí)，各品種相對出苗率都下降，下降幅度最大的是云麻1號，下降了35%。當(dāng)劑量為時(shí)4500Gy，品種云麻1號、皖大麻1號種子全部死亡，沒有出苗。方差分析的結(jié)果表明，輻照劑量處理對相對出苗率的影響因品種的不同而存在明顯的差異（F=8.19，P＜0.0001），云麻1號、皖大麻1號與金刀15、尤紗31間有極顯著差異，但是云麻1號與皖大麻1號，金刀15與尤紗31間差異不顯著（根據(jù)顯著水平為0.05檢驗(yàn)而得）。

圖2 不同劑量輻射對相對出苗率的影響Fig.2 Effect of radiation dose on relative emerged seedling rate(%)

2.3 不同劑量輻射對苗期株高的影響

結(jié)果表明60Coγ射線對幼苗株高有明顯的抑制作用，且抑制程度隨劑量的加大而增加。方差分析表明大麻品種的各不同劑量輻射處理的株高與對照的株高之間達(dá)到極顯著水平。株高與輻射劑量間并不是線性關(guān)系，圖3的四折線都存在一個(gè)相對平緩的區(qū)段，如皖大麻1號在800～2000Gy間株高變化幅度較小。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著幼苗子葉的展開，在1200Gy以上劑量處理中幼苗生長出現(xiàn)畸形、扭曲、白化的現(xiàn)象，特別是高劑量時(shí)出現(xiàn)的頻率更大。

圖3 不同劑量輻照對苗期株高的影響Fig.3 Effect of radiation dose on plant height

2.4 半致死劑量的確定

以相對出苗率為y，輻射劑量為x進(jìn)行直線回歸方程的擬合，四個(gè)擬合方程的參數(shù)估計(jì)的T檢驗(yàn)概率均小于0.01，達(dá)到極顯著水平。通過擬合的回歸方程計(jì)算四個(gè)大麻品種的種子輻射半致死劑量，結(jié)果見表1。四個(gè)大麻品種的半致死劑量都在1400Gy以上，而且不同品種的半致死劑量相差較大。其中半致死劑量最低的云麻一號為1420Gy；金刀15最高，達(dá)到3502Gy，兩者相差2.47倍。

表1 輻射半致死劑量的線性回歸方程Tab.1 The linear regression equation of LD50 according to the relative rate of emerged seedlings

3 討論

輻射誘變用于植物育種其目的主要是擴(kuò)大變異、提高育種效率，因此選擇適宜的輻射劑量就顯得非常必要[7]。半致死劑量是選擇大麻輻射誘變育種適宜劑量的重要依據(jù)之一。實(shí)驗(yàn)中的四個(gè)大麻品種種子的半致死劑量均大于1400Gy，明顯高于苧麻（250～350Gy）[8][9]、水稻[10]（200～400Gy）、小麥[11]（250～350Gy）、棉花[12]（200～400Gy）、甘藍(lán)型油菜[13]（800～1200Gy）等作物。在400～4500Gy劑量范圍內(nèi)，輻射對大麻種子的發(fā)芽、幼苗的前期生長起抑制作用，且隨劑量的增加抑制作用增強(qiáng)。輻射后部分幼苗葉片扭曲畸形、葉片變厚變小并出現(xiàn)了白化苗，說明高輻射劑量在一定程度上引起了大麻生物學(xué)特征的改變。

從圖1和圖2的結(jié)果可以看出，在相同劑量下測得的出芽率和出苗率存在一定的差異。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)測定發(fā)芽過程中有些種子雖然發(fā)芽，但是卻沒有正常的生長成苗，由此篩選出的半致死劑量將會有較大的誤差甚至錯(cuò)誤[14]。因此在進(jìn)行半致死劑量的確定時(shí)，采用相對出苗率50%左右時(shí)的劑量比相對出芽率更合適。

輻照劑量處理對相對出苗率的影響因品種的不同而存在明顯的差異，云麻1號、皖大麻1號與金刀15、尤紗31間有極顯著差異，云麻1號與皖大麻1號，金刀15與尤紗31間差異不顯著。而半致死劑量從小到大依次為云麻一號（品種來源地云南昆明：北緯25°02＇）、皖大麻1號（安徽六安：北緯31°26＇）、尤紗31（烏克蘭Hlukhiv：北緯51°40＇）、金刀15[15]（烏克蘭蘇梅Sumy：北緯50°55＇）。四個(gè)品種依照半致死劑量的排序與依照種源地緯度大小排序基本相同。由此推測大麻種子對輻射劑量的敏感程度可能與種源地的緯度有關(guān)，半致死劑量隨緯度的增高而增大。

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