劉忠祥,徐大鵬,姚澤恩,寇思榮,王曉娟,楊彥忠,連曉榮,周玉乾,何海軍,李志明

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 作物研究所,甘肅 蘭州 730070;2.蘭州大學(xué) 核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,甘肅 蘭州 730000;3.蘭州大學(xué)教育部中子應(yīng)用技術(shù)工程研究中心,甘肅 蘭州 730000)

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252Cf裂變中子輻照玉米種子生物學(xué)效應(yīng)初步研究

劉忠祥1,徐大鵬2,3,姚澤恩2,3,寇思榮1,王曉娟1,楊彥忠1,連曉榮1,周玉乾1,何海軍1,李志明1

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 作物研究所,甘肅 蘭州 730070;2.蘭州大學(xué) 核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,甘肅 蘭州 730000;3.蘭州大學(xué)教育部中子應(yīng)用技術(shù)工程研究中心,甘肅 蘭州 730000)

為了探索快中子輻照玉米種子的生物學(xué)效應(yīng),篩選適宜的中子輻照劑量,以獲得基因定位、克隆及其功能分析的突變體材料,采用252Cf 裂變中子源對(duì)玉米自交系LY8405和PH6WC種子進(jìn)行輻照,結(jié)果表明,低吸收劑量(0.36～4.19 Gy)的中子輻照玉米干種子后,對(duì)自交系LY8405的出苗率有一定的抑制作用,對(duì)自交系PH6WC的出苗率有一定的促進(jìn)作用;2份材料M1畸變率、變異率、遺傳總變異率,隨著輻照劑量的增加有逐步升高的趨勢(shì),其中輻照劑量為4.19 Gy時(shí)對(duì)LY8405最為有效,畸變率、變異率、遺傳總變異率分別為27.8%,38.9%,66.7%;輻照劑量為2.48 Gy時(shí)對(duì)PH6WC最為有效,畸變率、變異率、遺傳總變異率分別為7.1%,14.3%,21.4%;M2株高、穗位、葉片數(shù)、雄穗分枝數(shù)、穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、軸粗等主要農(nóng)藝性狀變異隨輻照劑量的增加,其變異系數(shù)也隨之增加。研究表明,不同基因型玉米種子對(duì)快中子輻射劑量的敏感性不同,初步認(rèn)為2.00～4.19 Gy的輻照劑量是玉米252Cf裂變中子輻照處理的適宜劑量。

玉米;252Cf;中子;生物學(xué)效應(yīng);輻射劑量

玉米在全球三大谷物中,總產(chǎn)量和平均單產(chǎn)均居于世界首位。玉米育種的主要手段是雜交育種,誘變育種是常規(guī)育種的補(bǔ)充,是1種新的育種技術(shù),它是指人為地利用各種物理、化學(xué)和生物等因素誘導(dǎo)植物遺傳性狀發(fā)生變異,從變異后代中選擇優(yōu)異變異培育新品種或創(chuàng)制新種質(zhì)的過程。誘變?cè)粗饕形锢砗突瘜W(xué)因素,物理因素主要有α射線、β射線、γ射線、Χ射線、紫外輻射、微波輻射、激光、中子輻射、離子注入、太空誘變等;化學(xué)因素主要是化學(xué)誘變劑,如烷化劑、亞硝基化合物、疊氮化物、堿基類似物、抗生素、羥胺和吖啶等,尤以甲基磺酸乙酯(EMS)使用最廣和使用效果最好。2009年,據(jù)FAO/IAEA數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)[1],世界上有60多個(gè)國(guó)家在170多種植物上育成的植物突變品種總數(shù)已達(dá)3 088個(gè),其中突變體直接利用品種1 984個(gè),占突變品種總數(shù)的64.2%。我國(guó)玉米誘變育種研究始于20世紀(jì)60年代末,經(jīng)過長(zhǎng)期的不懈努力,已在誘變劑量的篩選、誘變的生物學(xué)效應(yīng)、優(yōu)良品種及自交系的選育等方面取得了重要成果。周柱華等[2]利用250～350 Gy60Co-γ射線照射原武02×齊31 F1干玉米種子,選育出具有早熟、株型緊湊、配合力高、抗病、抗倒伏、抗旱等突出優(yōu)點(diǎn)的自交系魯原92,發(fā)現(xiàn)用60Co-γ射線輻射玉米自交系,劑量以130～210 Gy為宜,雜交種則以250～350 Gy較合適;韓金龍等[3]采用(0～200 Gy)的60Co-γ射線輻照玉米自交系的幼苗和種子,認(rèn)為玉米幼苗最佳的輻照劑量是75～100 Gy,種子的最佳輻照劑量為100～150 Gy。祁永紅[4]用60Co-γ射線105 Gy劑量照射雜交組合鐵13×C103 F1干種子,用系譜法選育出配合力高、抗病性強(qiáng)、早熟、品質(zhì)優(yōu)良的玉米自交系輻746,用輻746作親本育成龍輻玉1號(hào)、龍輻玉2號(hào)、龍高1號(hào)、龍單16等玉米雜交種。

快中子作為高傳能線密度(LET-linear energy transfer)射線,與γ射線等光子低LET射線輻照育種相比,具有輻照生物效應(yīng)強(qiáng)、變異率高、變異譜寬、變異體后代性狀穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。近年來,國(guó)內(nèi)外學(xué)者已在豌豆[5]、煙草[6]、棉花[7]、小麥[8]、水稻[9]、大豆[10]、小豆[11]、洋蔥[12]、花生[13]、紫花苜蓿[14]、禾草[15]等生物上開展快中子輻照生物學(xué)效應(yīng)及輻照育種工作,大多數(shù)研究主要集中在種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)、細(xì)胞學(xué)、酶活性等生理生化方面,而在誘變及分子機(jī)理方面的研究相對(duì)較少。玉米作為主要的農(nóng)作物,目前面臨種質(zhì)資源貧乏的困境,而利用快中子進(jìn)行玉米種子輻照誘變及輻射生物學(xué)效應(yīng)的研究目前國(guó)內(nèi)未見報(bào)道。本試驗(yàn)利用252Cf快中子源輻照了玉米干種子,并對(duì)其誘變生物學(xué)效應(yīng)及規(guī)律進(jìn)行研究,其目的是篩選適宜的快中子輻照劑量,為玉米種質(zhì)創(chuàng)新,獲得基因定位和克隆及其基因功能分析的突變體材料奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所選材料為甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所自育玉米自交系LY8405和美國(guó)玉米自交系PH6WC,PH6WC從甘肅隴玉種業(yè)科技有限公司引進(jìn)。

1.2 輻照試驗(yàn)

輻照試驗(yàn)在蘭州大學(xué)中子物理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。試驗(yàn)所用的放射源為252Cf 同位素裂變中子源。252Cf 在裂變過程中不僅會(huì)產(chǎn)生大量中子,而且還會(huì)發(fā)射大量的γ射線。其中,快中子的強(qiáng)度為2.01×106n/s,γ射線的強(qiáng)度為1.13×107γ /s,即輻射場(chǎng)為中子-γ混合場(chǎng)。試驗(yàn)時(shí)將選用的2種玉米干種子封裝在8個(gè)培養(yǎng)皿中,種子單層隨機(jī)擺放于培養(yǎng)皿底部。培養(yǎng)皿尺寸為95 mm×19.5 mm,玻璃壁厚1 mm。將8組樣品依次放入252Cf 中子源屏蔽體孔道中進(jìn)行輻照,8組樣品的編號(hào)為1～8。以同一批次相同數(shù)量未經(jīng)快中子輻照的種子作為對(duì)照。

1.3 吸收劑量計(jì)算

玉米種子樣品的吸收劑量由中子吸收劑量和γ射線(光子)吸收劑量?jī)刹糠纸M成。根據(jù)252Cf 中子源屏蔽體孔道、培養(yǎng)皿、及玉米種子的幾何和材料成分,建立了輻照劑量模擬幾何和材料模型[16];根據(jù)文獻(xiàn)[17]中給出的252Cf自發(fā)裂變時(shí)產(chǎn)生的中子及γ射線能譜數(shù)據(jù)建立了中子及γ射線發(fā)射模型。采用MCNP程序分別模擬了中子及γ射線的通量及能譜,再結(jié)合中子的比釋動(dòng)能因子(Kerma 因子)和伽馬射線的質(zhì)量能量吸收系數(shù)等數(shù)據(jù)[18],計(jì)算給出了8個(gè)樣品中中子和γ射線(光子)的吸收劑量(表1)。

表1 玉米樣品中的中子和光子吸收劑量

由表 1 數(shù)據(jù)看出,樣品接受的劑量較低,屬于低吸收劑量輻照。另外,γ光子吸收劑量和劑量率略高于中子吸收劑量和劑量率,樣品距離源越遠(yuǎn),γ光子吸收劑量與中子吸收劑量的比值越大。盡管每個(gè)樣品中γ光子吸收劑量略大于中子吸收劑量,但早先一些研究已表明,單位中子吸收劑量比單位γ射線吸收劑量的生物學(xué)效應(yīng)要高10～150倍,如文獻(xiàn)[12]中用252Cf 裂變中子照射洋蔥干種子后根尖細(xì)胞內(nèi)微核誘發(fā)率的研究顯示,252Cf 裂變中子相對(duì)于60Co-γ光子的RBE值為124,即單位中子吸收劑量的生物學(xué)效應(yīng)是單位60Co-γ光子吸收劑量的124倍。由此可以確定,本試驗(yàn)玉米種子的生物學(xué)效應(yīng)主要貢獻(xiàn)來自于中子。

1.4 田間種植及突變體篩選

田間試驗(yàn)于2013-2015年在甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院張掖玉米試驗(yàn)站進(jìn)行。2013年將輻射處理的種子按不同處理隨機(jī)排列,3次重復(fù)。行距0.6 m,株距0.2 m,行長(zhǎng)5 m,3行區(qū),小區(qū)面積9 m2,每行單粒點(diǎn)播25粒種子。在全生育時(shí)期內(nèi),觀察出苗情況、調(diào)查出苗率、輻射損傷狀況,記錄株型、葉色、葉形、葉鞘色、花絲色、花藥顏色、生育期、株高、穗位、雄穗分枝數(shù)、單株葉片數(shù)等各種植株性狀變異,篩選突變體,記錄變異特征并編號(hào)。開花授粉期間,分單株套袋自交,成熟后分單株收獲,風(fēng)干后室內(nèi)考種,項(xiàng)目包括穗長(zhǎng)、穗粗、軸粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量、穗型、粒型、粒色、粒質(zhì)等。

2014年將M1篩選到的形態(tài)變異的植株種子按M2株系播種。在植株生長(zhǎng)期內(nèi),根據(jù)M1變異株的特點(diǎn),在M2跟蹤觀測(cè)突變體性狀,對(duì)突變性狀的遺傳穩(wěn)定性和分離狀況進(jìn)行詳細(xì)觀測(cè)和記載。M2株高、穗位、雄穗分枝數(shù)、單株葉片數(shù)等性狀變異的標(biāo)準(zhǔn)(即如何判別變異株)以對(duì)照平均數(shù)±3倍標(biāo)準(zhǔn)差作為兩向變異的判別標(biāo)準(zhǔn)。

出苗率、畸變率、變異率、遺傳總變異率的統(tǒng)計(jì)計(jì)算公式如下:

出苗率=(播種后出苗的總株數(shù)/播種的總種子數(shù))×100%；

畸變率=(播種出苗后發(fā)生畸變的株數(shù)/播種出苗后的總株數(shù))×100%；

變異率=(播種出苗后發(fā)生變異的株數(shù)/播種出苗后的總株數(shù))×100%；

遺傳總變異率=(播種出苗后發(fā)生畸變和變異的株數(shù)/播種出苗后的總株數(shù))×100%。

1.5 數(shù)據(jù)分析及作圖

本試驗(yàn)利用SPSS 軟件對(duì)試驗(yàn)獲得的M2株高、穗位、單株葉片數(shù)、雄穗分枝數(shù)、穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、軸粗等數(shù)據(jù)進(jìn)行了LSD多重比較分析。利用 Excel軟件對(duì)M1出苗率、畸變率、變異率、遺傳總變異率進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1252Cf 裂變中子輻照對(duì)自交系LY8405和PH6WC出苗率的影響

252Cf 裂變中子輻照玉米自交系LY8405和PH6WC種子的出苗率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見圖1所示。從圖1可以看出,252Cf 裂變中子輻照自交系LY8405和PH6WC對(duì)出苗率的影響存在差異。對(duì)自交系LY8405種子,LSD多重比較表明,各處理與對(duì)照之間差異均達(dá)到極顯著水平,輻照劑量0.46 Gy與0.81 Gy差異不顯著,輻照劑量1.61 Gy與4.19 Gy差異達(dá)顯著水平,輻照劑量0.46,0.81 Gy與1.61,4.19 Gy差異達(dá)極顯著水平。隨著輻照劑量的增加,出苗率有逐步降低的趨勢(shì),對(duì)應(yīng)于輻照劑量0.46,0.81,1.61,4.19 Gy時(shí),種子的出苗率分別為76.67%,76.67%,63.33%,60.00%,均低于對(duì)照(86.67%),即低劑量輻照,對(duì)LY8405種子出苗產(chǎn)生了抑制作用;對(duì)自交系PH6WC種子,LSD多重比較表明,各處理與對(duì)照之間差異均達(dá)到極顯著水平,輻照劑量0.36 Gy與0.60 Gy差異不顯著,輻照劑量1.11 Gy和2.48 Gy差異達(dá)極顯著水平,輻照劑量0.36,0.60 Gy與1.11,2.48 Gy差異均達(dá)極顯著水平。隨著輻照劑量的增加,出苗率有逐步升高的趨勢(shì),對(duì)應(yīng)于輻照劑量0.36,0.60,1.11,2.48 Gy,種子的出苗率分別為83.33%,86.67%,86.67%,93.33%,均高于對(duì)照(80.00%),即低劑量輻照,對(duì)PH6WC種子出苗產(chǎn)生了促進(jìn)作用。兩者之間的差異是基因型差異所引起,還是輻照劑量不同所引起有待進(jìn)一步研究。

圖1 252Cf 裂變中子輻照對(duì)自交系LY8405

2.2252Cf 裂變中子輻照LY8405、PH6WC玉米自交系M1變異情況分析

252Cf 裂變中子輻照玉米自交系LY8405和PH6WC的M1變異情況統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見圖2。從圖2可以看出,252Cf 裂變中子輻照后,玉米自交系LY8405和PH6WC田間成株期M1變異情況明顯不同。

對(duì)LY8405種子,M1隨著輻照劑量的增加,其畸變率、變異率、遺傳總變異率有逐步升高的趨勢(shì)。LSD多重比較表明,輻照劑量4.19 Gy與0.46,0.81,1.61 Gy在畸變率、變異率、遺傳總變異率方面差異均達(dá)極顯著水平;輻照劑量1.61,0.81 Gy在變異率方面差異達(dá)極顯著水平,畸變率方面達(dá)顯著水平;輻照劑量0.46,0.81 Gy在變異率方面差異不顯著。輻照劑量為4.19 Gy時(shí),畸變率、變異率、遺傳總變異率分別為27.8%,38.9%,66.7%,為最高;輻照劑量為1.61 Gy時(shí),畸變率、變異率、遺傳總變異率分別為5.3%,21.1%,26.4%;輻照劑量0.46,0.81 Gy時(shí),輻照效應(yīng)不明顯。

對(duì)PH6WC種子,變異情況與玉米自交系LY8405有同樣的趨勢(shì),M1畸變率、變異率、遺傳總變異率也隨著輻照劑量的增加逐步升高。LSD多重比較表明,輻照劑量2.48 Gy與0.36,0.60,1.11 Gy在畸變率、變異率、遺傳總變異率方面差異均達(dá)極顯著水平;輻照劑量1.11 Gy與0.60 Gy畸變率、變異率、遺傳總變異率方面差異均不顯著;輻照劑量1.11 Gy和0.36 Gy在變異率、遺傳總變異率方面差異達(dá)極顯著水平。輻照劑量為2.48 Gy時(shí)最為有效,畸變率、變異率、遺傳總變異率分別為7.1%,14.3%,21.4%;輻照劑量為1.11 Gy次之,畸變率、變異率、遺傳總變異率分別為3.8%,7.7%,11.5%;輻照劑量0.36 Gy和0.60 Gy輻照效應(yīng)在變異率和總變異率方面差異極顯著。

圖2 252Cf 裂變中子輻照玉米自交系LY8405

M1田間生長(zhǎng)觀察記載發(fā)現(xiàn),微劑量的252Cf 裂變中子輻照對(duì)玉米自交系LY8405和PH6WC產(chǎn)生了一定的生理?yè)p傷。苗期出現(xiàn)了黃化苗、花葉苗、白化苗、卷葉苗,成株期出現(xiàn)了雙頭苗、返祖苗、老小苗、矮稈株、不育株等(圖3)。

2.3252Cf 裂變中子輻照LY8405、PH6WC玉米自交系M2各主要農(nóng)藝性狀變異分析

表2給出了252Cf 裂變中子輻照后,玉米自交系LY8405、PH6WC的M2各主要農(nóng)藝性狀變異統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。從表2數(shù)據(jù)中可以看出,252Cf 裂變中子輻照LY8405玉米自交系M2各主要農(nóng)藝性狀變異較為一致,除處理1.61 Gy外，其余各處理在株高、穗位高、葉片數(shù)、穗粗、穗行數(shù)、軸粗等性狀隨著輻照劑量的增加,其變異系數(shù)也隨之增高,但材料PH6WC在各處理與性狀間，其變異系數(shù)變化規(guī)律不明顯。

LSD多重比較分析表明,玉米自交系LY8405在株高、穗位高、葉片數(shù)、穗長(zhǎng)、穗粗等性狀上,第1處理(即4.19 Gy)均與其他處理差異達(dá)顯著標(biāo)準(zhǔn)。第1處理輻照變異最為明顯,其株高的變異系數(shù)為31.2%,比對(duì)照組的3.8%提高了約27.4個(gè)百分點(diǎn);穗位高的變異系數(shù)為45.0%,比對(duì)照組的13.1%提高了約31.9個(gè)百分點(diǎn);葉片數(shù)的變異系數(shù)為16.0%,比對(duì)照組的3.5%提高了約12.5個(gè)百分點(diǎn);雄穗分枝數(shù)的變異系數(shù)為34.8%,比對(duì)照組的26.1%提高了約8.7個(gè)百分點(diǎn);穗長(zhǎng)的變異系數(shù)為24.4%,比對(duì)照組的7.0%提高了約17.4個(gè)百分點(diǎn);穗粗的變異系數(shù)為11.8%,比對(duì)照組的1.7%提高了約10.1個(gè)百分點(diǎn);穗行數(shù)的變異系數(shù)為9.1%,比對(duì)照組的7.2%提高了約1.9個(gè)百分點(diǎn);軸粗的變異系數(shù)為8.3%,比對(duì)照組提高了約8.3個(gè)百分點(diǎn)。

1.黃化苗;2.花葉苗;3.老小苗;4.變異株;5.矮稈株;6.返祖株;7.不育株;8.雙頭株;9.對(duì)照株。

表2 252Cf 裂變中子輻照玉米自交系LY8405、PH6WC的M2各主要農(nóng)藝性狀變異分析

注:不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05),平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

同樣,LSD多重比較分析表明,玉米自交系PH6WC在株高、穗長(zhǎng)、穗粗等性狀上,第1處理均與其他處理差異達(dá)顯著標(biāo)準(zhǔn)。第1處理(即2.48Gy)輻照變異較為明顯,其株高的變異系數(shù)為11.4%,比對(duì)照組的4.4%提高了約7.0個(gè)百分點(diǎn);穗位高的變異系數(shù)為13.7%,比對(duì)照組的6.5%提高了約7.2個(gè)百分點(diǎn);葉片數(shù)的變異系數(shù)為4.5%,比對(duì)照組的2.5%提高了約2.0個(gè)百分點(diǎn);雄穗分枝數(shù)的變異系數(shù)為36.0%,比對(duì)照組的34.2%提高了約1.8個(gè)百分點(diǎn);穗長(zhǎng)的變異系數(shù)為10.1%,比對(duì)照組的4.9%提高了約5.2個(gè)百分點(diǎn);穗粗的變異系數(shù)為11.4%,比對(duì)照組的3.6%提高了約7.8個(gè)百分點(diǎn);軸粗的變異系數(shù)為7.0%,比對(duì)照組提高了約7.0個(gè)百分點(diǎn)。

3 討論

快中子(Fast neutron)是1種高能量輻射源,在植物中已經(jīng)被證明是非常有效的誘變劑,可以導(dǎo)致基因的失活[19]。 Li、Men等[20-21]的研究表明,快中子誘變的突變體大多為從幾個(gè)至數(shù)個(gè)不等堿基的缺失。本試驗(yàn)采用252Cf中子源對(duì)玉米干種子進(jìn)行了低劑量輻照,M1出現(xiàn)了黃化苗、花葉苗、雙頭苗、返祖苗、老小苗、矮稈株、不育株等變異,說明微劑量的252Cf 裂變中子輻照對(duì)玉米自交系產(chǎn)生了一定的生理?yè)p傷,以上生理?yè)p傷是由染色體缺失或是堿基突變引起有待后續(xù)試驗(yàn)進(jìn)一步探討。

本試驗(yàn)以低吸收劑量(0.36～4.19 Gy)的252Cf 裂變中子輻照玉米干種子,M1田間出苗率受到了一定的影響,對(duì)PH6WC產(chǎn)生了促進(jìn)作用,對(duì)LY8405產(chǎn)生了抑制作用,與徐大鵬等[5]用微劑量的中子輻照促使 M1豌豆出苗率升高;陶巧靜等[22]用37Cs-γ輻射葡萄種子使種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、出苗率、成苗率下降;與楊震等[23]用60Co-γ射線誘導(dǎo)小麥?zhǔn)褂酌绲拿绺吆透L(zhǎng)降低;與羅紅兵等[24]用60Co-γ射線輻照玉米自交系478的出苗率降低的研究結(jié)果相一致,究其原因可能與材料基因型之間差異有關(guān),也可能是研究方法和手段不同所致。

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)快中子輻照自交系LY8405和PH6WC的輻照敏感性不同,自交系LY8405反應(yīng)較為敏感,自交系PH6WC反應(yīng)較為遲鈍。在LY8405自交系M1后代中,出現(xiàn)了雙頭苗、返祖苗、老小苗、不育株,而PH6WC自交系M1后代中并未出現(xiàn)。

羅紅兵等[25]經(jīng)重離子輻射誘導(dǎo)玉米農(nóng)大108種子的后代材料出現(xiàn)雄性不育突變體,該突變體花粉敗育徹底,育性表現(xiàn)穩(wěn)定,是1種可遺傳的“無花粉型”雄性不育,不育性狀是由隱性單基因控制,表現(xiàn)為典型的孟德爾式遺傳。本試驗(yàn)在玉米材料LY8405自交系M1中也出現(xiàn)了不育株,田間觀察發(fā)現(xiàn)屬半不育類型,不育性狀是由顯性或隱性單基因控制,還是多基因控制有待進(jìn)一步研究。

以低吸收劑量(0.36～4.19 Gy)的252Cf 裂變中子輻照玉米自交系LY8405和PH6WC干種子生物學(xué)效應(yīng)研究表明:不同基因型的玉米對(duì)快中子輻射劑量的敏感性不同,初步認(rèn)為2.00～4.19 Gy的輻照劑量是玉米252Cf 裂變中子輻照處理的適宜劑量,可以產(chǎn)生豐富的變異類型,創(chuàng)造特異新種質(zhì)應(yīng)用于玉米育種及種質(zhì)改良。

[1] 劉錄祥,郭會(huì)君,趙林姝,等.植物誘發(fā)突變技術(shù)育種研究現(xiàn)狀與展望[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2009,23(6):1001-1007.

[2] 周柱華,徐立華,王麗麗,等.玉米自交系魯原92的選育及應(yīng)用[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2009,23(6):986-989.

[3] 韓金龍,邢燕菊,王同燕,等.玉米自交系幼苗與種子輻照效應(yīng)的比較研究[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué),2010(9):10-12.

[4] 祁永紅.輻射誘變培育玉米自交系輻746及其應(yīng)用[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2006,20(3):174-176.

[5] 徐大鵬,姚澤恩,馮虎元,等.252Cf裂變中子輻照豌豆種子生物學(xué)效應(yīng)的初步研究[J].核技術(shù),2013,36(11):35-39.

[6] Murty G S,Krishnamurty K V,Rao K A.Cytogenetics of neutronic mutants inNicotianatabacum[J].Euphytica,1963,12(1):57-68.

[7] Rakhmatullina E M,Sanam′ian M F.Estimation of efficiency of seed irradiation by thermal neutrons for inducing chromosomal aberration in M2of cottonGossipiumhirsutumL[J].Genetika,2007,43(5):639-646.

[8] 楊漫宇,符書蘭,陳曉明,等.小麥-黑麥小片段易位的快中子輻照誘導(dǎo)[J].麥類作物學(xué)報(bào),2014,34(5):609-614.

[9] 謝崇華,王 丹,鄭 春,等.中子輻照及其與赤霉素復(fù)合處理水稻種子對(duì)水稻苗期生的影響[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2007,21(3):212-216.

[10] Bolon Y T,Haun W J,Xu W W,et al.Phenotypic and genomic analyses of a fast neutron mutant population resource in soybean[J].Plant Physiology,2011,156(1):240-253.

[11] 張 李,趙 波,萬 平,等.快中子誘變小豆京農(nóng)6號(hào)突變體篩選[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2012,28(18):53-58.

[12] 張文藝,焦 玲,星正治.252Cf裂變中子照射洋蔥干種子后根尖細(xì)胞內(nèi)微核誘發(fā)率的研究[J].輻射研究與輻射工藝學(xué)報(bào),2005,23(1):15-18.

[13] 王莉莉,趙明霞,喬利仙,等.快中子輻照對(duì)花生胚小葉體細(xì)胞胚胎發(fā)生的影響[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2011,25(4):652-656.

[14] 韓微波,張?jiān)聦W(xué),唐鳳蘭,等.快中子輻照紫花苜蓿的生物學(xué)效應(yīng)與RAPD分析[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2011,25(4):704-707.

[15] 潘多鋒,張?jiān)聦W(xué),申忠寶,等.快中子輻射對(duì)3種禾草種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響[J].草業(yè)科學(xué),2012,29(8):1240-1244.

[16] Los Alamos National Laboratory,MCNP4C-Monte Carlon-particle transport code system[R].2000

[17] 丁厚本,王乃彥.中子源物理[M].北京:科學(xué)出版社,1984:121-122.

[18] International Commission on Radiation Units & Measurements,Inc.ICRU Report-44[R].1989:119.

[19] Dellaert L M.EMS-and radiation-induced mutation frequencies at individual loci inArabidopsisthalianaL.Heynh[J].Res,1982(93):109-123.

[20] Li X,Song Y,Century K,et al.A fast neutron deletion mutagenesis-based reverse genetics system for plants[J].The Plant Journal,2001,27(3):235-242.

[21] Men A E,Laniya S T,Searle I R,et al.Fast neutron mutagenesis of soybean(GlycinesojaL.)produces a supernodulating mutant containing a large deletion in linkage group H[J].Genome Lett,2002，3(3):147-155.

[22] 陶巧靜,臧麗麗,劉 蓉,等.137Cs-γ輻射對(duì)葡萄種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)及葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊慬J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2015,29(4):761-768.

[23] 楊 震,郭會(huì)君,趙林姝,等.60Co-γ射線誘導(dǎo)的小麥基因組DNA的甲基化變異[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2015,29(1):1-9.

[24] 羅紅兵,趙 葵,郭繼宇,等.重離子輻照玉米種子M1誘變效應(yīng)研究[J].原子核物理評(píng)論,2004,21(3):238-242.

[25] 羅紅兵,趙 葵,周文新,等.重離子輻射誘導(dǎo)玉米雄性不育突變系的遺傳研究[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2008,22(3):296-299.

Preliminary Study on Biological Effects of Maize Seeds Irradiated Using252Cf Fission Neutron Source

LIU Zhongxiang1,XU Dapeng2,3,YAO Zeen2,3,KOU Sirong1,WANG Xiaojuan1,YANG Yanzhong1,LIAN Xiaorong1,ZHOU Yuqian1,HE Haijun1,LI Zhiming1

(1.Crops Research Institute,Gansu Academy of Agricultural Sciences,Lanzhou 730070,China;2.The School of Nuclear Science and Technology,Lanzhou University,Lanzhou 730000,China;3.Engineering Research Center of Neutron Application Technology of Education Ministry,Lanzhou University,Lanzhou 730000,China)

To study the biological effects and rules of neutron irradiation on maize seeds.Maize inbred lines LY8405 and PH6WC were irradiated by using252Cf fission neutron source,screening suitable neutron irradiation dose and creating mutants for gene mapping,cloning and its functional analysis.The results showed that the germination rate of LY8405 was descended after neutron irradiation at low absorbed doses(0.36-4.19 Gy),however that of PH6WC was increased.With irradiation dose increasing,the rates of distortion,mutation and total genetic variation of the two materials M1were all added.LY8405 showed the most sensitively biological effects at 4.19 Gy irradiation dose,the rates of distortion,mutation and total genetic variation were 27.8%,38.9% and 66.7%,respectively;PH6WC showed the most sensitive effect at 2.48 Gy irradiation dose,the rates of distortion,mutation and total genetic variation were 7.1%,14.3% and 21.4%,respectively.Besides,the coefficient of variation of the agronomic characters,including plant height,ear position,leaf number,tassel branch number,spike length,ear diameter,kernel rows per spike and axis width,were all raised with the rising of irradiation dose.The paper indicated that the sensitive degree of maize genotype was different to fast neutron radiation dose;initially considered that 2.00-4.19 Gy was suitable dose of irradiate maize seed using252Cf fission neutron source.

Maize;252Cf;Neutron;Biology effects;Irradiating doses

2016-07-16

甘肅省科技重大專項(xiàng)(0801NKDA016),甘肅省農(nóng)科院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新專項(xiàng)(2011GAAS07),蘭州大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(lzujbky-2015-bt07)

劉忠祥(1964-),男,甘肅清水人,副研究員,主要從事玉米遺傳育種研究。

姚澤恩(1966-),男,甘肅清水人,教授,博士,博士生導(dǎo)師,主要從事中子物理與技術(shù)研究。

S513.03

A

1000-7091(2016)05-0071-07

10.7668/hbnxb.2016.05.011