李 瑜,王 萍,耿興敏,楊秀蓮,李 娜,王良桂

(南京林業(yè)大學(xué) 風(fēng)景園林學(xué)院，南京 210037)

60Co-γ輻射對桂花幼苗生長及生理指標(biāo)的影響

李 瑜,王 萍,耿興敏,楊秀蓮,李 娜,王良桂

(南京林業(yè)大學(xué) 風(fēng)景園林學(xué)院，南京 210037)

為了研究核輻射技術(shù)在桂花誘變育種上的應(yīng)用，以60Co-γ射線輻照‘潢川金桂’與‘籽銀桂’種子，測定不同劑量對2個桂花品種M1代的影響，確定桂花種子的適宜誘變劑量，為開展桂花誘變育種工作奠定理論基礎(chǔ)。結(jié)果表明：隨著輻射劑量的增加，幼苗出苗率、苗高、地徑、干質(zhì)量顯著下降；葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少；SOD活性及POD活性都呈先升后降的趨勢，在50 Gy時達到峰值。60Co-γ射線對‘籽銀桂’的影響程度大于‘潢川金桂’，表明‘籽銀桂’的輻射敏感性大。通過對桂花種子出苗率的回歸分析知：低劑量率60Co-γ射線輻照‘潢川金桂’的半致死劑量和臨界致死劑量分別為135.94 Gy和170.12 Gy，‘籽銀桂’半致死劑量與臨界致死劑量分別為86.27 Gy和114.68 Gy。綜合上述各指標(biāo)，低劑量率條件下(2 Gy/min)‘潢川金桂’的種子以135～155 Gy的誘變劑量較適宜，而‘籽銀桂’以80～100 Gy較適宜。

潢川金桂；籽銀桂；60Co-γ射線；誘變育種

桂花(OsmanthusfragransLour.)為木犀科(Oleaceae)木犀屬(Osmanthus)常綠灌木或喬木，是一種集綠化、香化、美化、觀賞于一體的優(yōu)良園林綠化樹種，也是香精工業(yè)、食品工業(yè)、輕工業(yè)、藥材工業(yè)等寶貴的原料[1]。因其花期正值中國傳統(tǒng)中秋佳節(jié)，開花時數(shù)里飄香，有“獨占三秋壓群芳”之美譽。目前，有關(guān)桂花的研究主要集中在品種分類[2]、開花進程中生理生化變化[3]、光合作用[4]及抗逆性[5-6]等方面，鮮有桂花育種相關(guān)的研究。隨著觀賞園藝業(yè)的迅速發(fā)展，人們對植物的觀賞要求日益提高。在桂花長期的栽培歷史進程中，盡管經(jīng)人類不斷地選擇和天然雜交豐富其品種類型，但變異性小，育種目標(biāo)時間長、成本高、觀賞性過于單一。

輻射誘變育種是利用γ射線等射線誘發(fā)植物基因和染色體畸變，突變率高，可引起植物形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理生化等多方面的變異，可在較短的時間內(nèi)育出新品種[7]。1928年植物育種學(xué)家Stadler[8]證實X射線對玉米和大麥有誘變效應(yīng)，揭開了植物誘變育種的新篇章。輻射劑量與植物的形態(tài)變化和生物學(xué)響應(yīng)有密切的聯(lián)系，低劑量(1～5 Gy)輻射促進種子的萌發(fā)及幼苗的生長，高劑量(50 Gy)有顯著的抑制作用，且影響細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和代謝的變化，如：引發(fā)植物類囊體擴張，改變光合作用，調(diào)節(jié)抗氧化系統(tǒng)[9-11]。Breslavets(1946)證實，低劑量輻照能刺激種子的萌發(fā)、植物的生長和開花[12]，此種現(xiàn)象被稱為“毒物興奮效應(yīng)”[13]。

近年來輻射農(nóng)作物、觀賞花卉、果樹類等，篩選出大量的優(yōu)良品種，但關(guān)于木本植物輻射育種的報道僅見于觀賞桃[14]、水蠟[15]、紫薇[16]、榆[17]等。而有關(guān)桂花輻射育種的研究極少。桂花花粉收集困難，生活力低，去雄、授粉操作精細(xì)，致使人工雜交育種十分困難，因此對桂花開展新方式的育種尤為重要。本試驗以‘潢川金桂’和‘籽銀桂’成熟種子為材料，開展不同劑量的60Co-γ射線輻射處理對桂花種子出苗率和幼苗生長及生理指標(biāo)的研究，以確定適宜桂花輻射誘變的劑量范圍，旨在為進一步開展桂花輻射育種奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及處理

‘潢川金桂’和‘籽銀桂’的成熟種子于2013年5月初采自南京林業(yè)大學(xué)校園。將采集的桂花種子送至江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院原子能農(nóng)業(yè)利用研究所輻射，照射源為60Co-γ射線，劑量率2 Gy/min，輻照劑量為50、100、150、200、250 Gy，以未輻射種子為對照。將上述種子用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的赤霉素浸泡24 h[18]，4 ℃低溫沙藏5個月，沙藏過程中有種子萌發(fā)[18](胚根長度大于種子長度)現(xiàn)象，于10月初隨機挑選萌發(fā)的桂花種子在溫室中播種。每個處理的播種量為70粒，設(shè)置3個重復(fù)。并對播種苗進行常規(guī)管理。

1.2 形態(tài)指標(biāo)及生理指標(biāo)測定

出苗率：播種后，每周統(tǒng)計各處理的出苗情況，連續(xù)8周不再有出苗時終止。各處理以不再增加時的出苗率為最終出苗率。出苗率=(出苗數(shù)/播種數(shù))×100%，出苗以子葉平展為標(biāo)準(zhǔn)。

苗高：用直尺測定播種1 a后的幼苗苗高。

地徑：用千分尺測定播種1 a后的幼苗地徑。

生物量：每處理隨機選定3株，挖取整株植株，在根部剪斷，將植株分為根、莖2部分，沖洗干凈，再將植株置烘箱內(nèi)105 ℃殺青15 min，然后于90 ℃恒溫烘干至恒量，最終的質(zhì)量即為干質(zhì)量，地下部分與地上部分質(zhì)量的比值即為根冠比。

葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)：待各處理幼苗長出6片以上真葉時，采用丙酮乙醇混合液的方法[19]測定。

SOD活力測定采用NBT光還原法[20]。POD活力測定采用愈創(chuàng)木酚比色法[20]?？扇苄缘鞍踪|(zhì)量分?jǐn)?shù)測定采用考馬斯亮藍法[19]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003軟件處理數(shù)據(jù)，SPSS 19.0軟件進行方差分析及Duncan’s新復(fù)極差法進行顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 輻射對桂花種子出苗率的影響

出苗率是種子活力的直接表現(xiàn)，反映種子發(fā)芽并可正常破土生長的能力。不同輻射劑量處理桂花種子對其出苗率具有不同程度的影響。各處理的最終出苗率如圖1所示，‘潢川金桂’出苗率隨著輻射劑量的增加其總體趨勢為先升后降，對照組出苗率為60.95%，各輻射處理中以100 Gy的出苗率最高，達到65.24%，較對照提高7.04%，250 Gy種子出苗率為0。低輻射劑量(50～100 Gy)與對照出苗率的差異不顯著，高輻射劑量(150～250 Gy)與對照差異均顯著。

‘籽銀桂’隨著輻射劑量的增加，其出苗率呈遞減的趨勢，對照的出苗率為80.00%，當(dāng)輻照劑量為200 Gy時，種子幾乎不出苗。各處理間的出苗率差異均顯著。60Co-γ輻射對桂花種子有損傷作用，且隨著輻射劑量的增加損傷加劇，‘籽銀桂’出苗率的輻射敏感性大于‘潢川金桂’。

小寫字母代表差異顯著(P<0.05)，下同。

Different lowercase letters in same row means significant differences (P<0.05)，the same as below.

圖1 ‘潢川金桂’與‘籽銀桂’在不同輻射劑量下的出苗率
Fig.1 Eemergence rate of ‘Huangchuan Jingui’ and ‘Zi Yingui’ at different degrees of radiation

2.2 輻射對桂花幼苗生長的影響

2.2.1 苗 高 輻射處理后桂花的幼苗高度如表1所示，輻射處理對2種桂花的苗高生長均有顯著的抑制作用，苗高隨劑量的增大呈遞減趨勢。幼苗的生長對輻射很敏感，輻射劑量的大小明顯影響生長速率，150 Gy以上劑量明顯抑制幼苗的生長。‘潢川金桂’各處理與對照的差異均顯著，分別比對照減少33.05%、38.14%、46.61%、55.60%，處理50 Gy、處理100 Gy、處理150 Gy之間差異不顯著，處理200 Gy與處理150 Gy差異不顯著。

‘籽銀桂’各處理與對照的差異均顯著，分別比對照減少30.18%、40.18%、54.11%，處理50 Gy與處理100 Gy之間差異不顯著，但均與處理150 Gy差異顯著。

2.2.2 地 徑 統(tǒng)計各組桂花幼苗地徑的結(jié)果見表1，輻射處理對桂花幼苗莖稈的粗細(xì)的影響較大，有顯著的減小效應(yīng)，各處理幼苗莖粗均顯著低于對照?！甏ń鸸稹魈幚砼c對照的差異均顯著，各處理間差異不顯著，各處理分別比對照減少18.28%、27.24%、27.93%、31.38%。

‘籽銀桂’各處理與對照的差異均顯著，分別比對照減少18.79%、20.57%、36.52%。處理50 Gy與處理100 Gy之間差異不顯著，但均與處理150 Gy差異顯著。

2.2.3 干質(zhì)量 如表1所示，2種桂花種子幼苗的干質(zhì)量隨輻射劑量的增加呈遞減趨勢，各處理均明顯小于對照，幼苗的生長量受到抑制?！甏ń鸸稹魈幚砼c對照相比，干質(zhì)量差異均顯著，各處理干質(zhì)量分別比對照減少45.87%、66.73%、79.27%、87.15%。

‘籽銀桂’50、100 Gy處理與對照相比，干質(zhì)量差異均顯著，150 Gy處理與對照差異顯著，各處理干質(zhì)量分別比對照減少36.01%、38.73%、68.97%。

2.2.4 根冠比 植物根冠比的大小反映植物地下部分與地上部分的相關(guān)性。輻射處理后，‘潢川金桂’幼苗根冠比除100 Gy處理比對照小以外，其他處理均大于對照，但與對照間的差異均不顯著?！雁y桂’各處理的根冠比均大于對照，但與對照間的差異也不顯著。說明輻射可以增大根冠比，但作用效果并不顯著。

表1 不同劑量輻射后‘潢川金桂’與‘籽銀桂’群體幼苗生長的形態(tài)指標(biāo)(±s)Table 1 Morphological indicators of ‘Huangchuan Jingui’ and ‘Zi Yingui’ seedlings at different degrees of radiation

表1 不同劑量輻射后‘潢川金桂’與‘籽銀桂’群體幼苗生長的形態(tài)指標(biāo)(±s)Table 1 Morphological indicators of ‘Huangchuan Jingui’ and ‘Zi Yingui’ seedlings at different degrees of radiation

品種Cultivar輻射劑量/GyRadiationdose苗高/cmHeight地徑/cmDiameter干質(zhì)量/gDrymass根冠比Root/shootratio潢川金桂011．80±0．79a0．29±0．02a1．59±0．33a0．71±0．18aHuangchuanJingui507．90±0．60b0．24±0．01b0．86±0．09b1．17±0．19a1007．30±0．43b0．21±0．01b0．53±0．06bc0．62±0．02a1506．30±0．82bc0．21±0．02b0．33±0．03c0．90±0．15a2005．24±0．46c0．20±0．01b0．20±0．03c0．72±0．22a250----籽銀桂011．20±2．34a0．28±0．04a0．88±0．15a0．65±0．02aZiYingui507．82±1．86b0．23±0．03b0．54±0．26bc0．86±0．15a1006．70±1．89b0．22±0．04b0．33±0．09c0．71±0．11a1505．14±1．14c0．18±0．03c0．27±0．09c0．97±0．31a200----250----

注：同列小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

Note:The different small letters mean significant difference(P<0.05).

2.3 輻射對葉片葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

葉綠素是衡量植物光合作用的一個重要指標(biāo)，在一定范圍內(nèi)，光合速率隨著葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而增大。輻照對葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響如圖2所示：相同劑量處理情況下，對2個品種苗期葉片葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響程度類似。低劑量的輻射處理對桂花幼株葉片的葉綠素影響不大，2個品種桂花的葉綠素a、葉綠素b和葉綠素a+b 隨著輻射劑量的增加均呈遞減趨勢。‘潢川金桂’的各處理間的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b均與對照差異顯著，質(zhì)量分?jǐn)?shù)最少的處理(200 Gy)分別比對照減少43.00%、31.61%、39.91%。‘籽銀桂’在50 Gy劑量處理下，葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b均與對照差異均不顯著，在100 Gy以上劑量處理下差異顯著，最少的處理(150 Gy)分別比對照減少26.61%、23.51%、25.72%。葉綠素a/b隨著輻射劑量的增加也呈現(xiàn)遞減的趨勢，但處理間的差異不顯著。

2.4 輻射對葉片生理特征的影響

2.4.1 POD酶活性 在正常情況下，保護酶和一些抗氧化物質(zhì)能消除細(xì)胞內(nèi)的活性氧，降低細(xì)胞內(nèi)活性氧，使植物免遭傷害。由圖3可知，‘潢川金桂’與‘籽銀桂’幼苗期葉內(nèi)的POD酶活性都呈先升后降的趨勢，在50 Gy劑量下POD酶活性最大，分別比對照增加83.07%和128.79%，隨后快速下降，但各處理均大于對照?！甏ń鸸稹?0～100 Gy處理下，POD活性與對照相比均差異顯著，50 Gy處理與其他處理均差異顯著；‘籽銀桂’各處理與對照相比均差異顯著，50 Gy處理與其他處理均差異顯著?？梢缘贸觯旱蛣┝枯椛淠茱@著增強POD酶活性，但隨著輻射劑量的增大，POD酶活性顯著下降。

圖2 不同劑量輻射后‘潢川金桂’和‘籽銀桂’苗期葉片葉綠素指標(biāo)Fig.2 Chlorophyll indicators of ‘Huangchuan Jingui’ and ‘Zi Yingui’ seedlings at different degrees of radiation

2.4.2 SOD酶活性 由圖3可知，‘潢川金桂’與‘籽銀桂’幼苗期葉內(nèi)的SOD酶活性都呈先升后降的趨勢，在50 Gy劑量下SOD酶活性最大，分別比對照增加16.54%和9.91%?！甏ń鸸稹?0～100 Gy處理下，SOD活性與對照相比差異顯著，當(dāng)輻射劑量達到150 Gy及以上時，SOD酶活性均小于對照；‘籽銀桂’在50 Gy劑量處理下，SOD酶活性大于對照，但差異不顯著，當(dāng)輻射劑量達到100 Gy及以上時，SOD酶活性均小于對照。說明低輻射劑量能提高桂花幼苗的防御能力，這表現(xiàn)在SOD酶活性的增強上，隨著輻射劑量的增高，幼苗損傷嚴(yán)重，SOD酶已經(jīng)失去了防御和修復(fù)的能力，酶活性逐步下降，導(dǎo)致幼苗生長不正常。

圖3 不同劑量的60Co-γ輻射后‘潢川金桂’和‘籽銀桂’的生理指標(biāo)Fig.3 Physiology indexes of ‘Huangchuan Jingui’ and ‘Zi Yingui’ among 60Co-γ ray of different doses

2.4.3 可溶性蛋白 由圖3可知，在輻射處理下，‘潢川金桂’與‘籽銀桂’幼苗的可溶性蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均顯著小于對照，說明輻射顯著減少了可溶性蛋白，‘潢川金桂’在150 Gy劑量下，可溶性蛋白最少，為0.220 mg/g；‘籽銀桂’在100 Gy劑量下，可溶性蛋白最少，為0.221 mg/g。

2.5 ‘潢川金桂’與‘籽銀桂’輻射誘變劑量的選擇

不同植物的種子對輻射劑量的敏感性不同，因此所產(chǎn)生的效應(yīng)就會有差異，一般而言，輻射劑量增大，變異率增加，出苗率降低；反之，劑量過小，變異率也小，達不到試驗預(yù)期的目標(biāo)。因此，在輻射誘變育種時，劑量的選擇十分重要。通常以半致死劑量作為既能保持后代群體數(shù)量，又能產(chǎn)生有益變異的輻射劑量。

本試驗中，依據(jù)桂花出苗率(y)與輻射劑量(x)的相關(guān)性進行回歸分析，擬合曲線見圖4，得到‘潢川金桂’和‘籽銀桂’的回歸方程分別為y=-0.001 3x2+0.105 3x+59.71，其中R2=0.833；y=0.000 2x2-0.392 2x+82.347，其中R2=0.971。從回歸方程中計算出‘潢川金桂’和‘籽銀桂’的理論半致死劑量(LD50)分別為135.94 Gy和86.27 Gy；理論臨界劑量(LD40)分別為170.12 Gy和114.68 Gy?！雁y桂’的半致死劑量要低于‘潢川金桂’，說明輻射處理后‘籽銀桂’較‘潢川金桂’更敏感。

圖4 桂花出苗率與劑量的回歸曲線Fig.4 Regression curve of radiating dose and emergence rate

3 討 論

3.1 輻射對桂花生長量的影響

幼苗的生長狀況是輻射生物學(xué)效應(yīng)的重要參考指標(biāo)[21]。苗高能作為輻射處理后種子活力早期生長的良好指標(biāo)[22]。研究表明：γ射線輻照會引起植物形態(tài)的改變，通常低劑量輻照會促進種子的萌發(fā)、幼苗的生長；高劑量反之[9，23-25]。Kim等[23]研究發(fā)現(xiàn)：低劑量(1～2 Gy)γ輻射擬南芥種子，其幼苗苗高較對照組有輕微的增加，當(dāng)劑量大于50 Gy時，幼苗的生長抑制顯著。盡管目前還未得出低劑量的刺激效應(yīng)是如何產(chǎn)生的這一結(jié)論，但多數(shù)研究者一致得出低劑量的輻照可能改變植物信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，刺激植物激素的合成，增強植物細(xì)胞的抗氧化能力，使其更好的抵御外界的干擾。反之，高劑量產(chǎn)生的抑制作用是由于體細(xì)胞分裂時細(xì)胞周期G2/M受阻，整個基因組受損傷[26]。本試驗中,從對桂花種子的處理結(jié)果來看，60Co-γ射線照射對桂花均有不同程度的損害：抑制苗高、地徑的生長、阻礙干物質(zhì)的積累、提前分枝、致變率明顯提高、生長點停止生長等特征。Zaka等[12]研究發(fā)現(xiàn)豌豆在大于6 Gy的劑量下，其生長受到嚴(yán)重的抑制。王瑞玲[15]得出水蠟種子在30 Gy劑量輻射下，其幼苗鮮質(zhì)量明顯下降。以上表明：植物種類不同，其敏感性有差異，這與植物本身基因組的差異有關(guān)，基因組小的物種可能更具抗輻射性[27]。因此,植物種類差異及輻射劑量高低均會影響植物的生長。

3.2 輻射對桂花光合色素的影響

本試驗中，桂花處理組的葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均顯著低于對照，輻射抑制葉綠素的產(chǎn)生。此結(jié)果與范菁[28]研究茭白、Thiede等[29]研究金蕎麥得出的結(jié)論一致。輻射抑制桂花葉綠素的產(chǎn)生，可能與輻射后葉綠素酶促進葉綠素的分解有關(guān)。相關(guān)研究表明：輻射能引發(fā)植物類囊體擴張，阻礙葉內(nèi)同化產(chǎn)物的轉(zhuǎn)運及葉綠素的合成，改變光合作用[29-30]。此外，葉綠素中的激發(fā)能可直接轉(zhuǎn)化為單線態(tài)氧，PSI中Mehler’s反應(yīng)中的單價氧的減少會產(chǎn)生ROS，導(dǎo)致葉綠體成為氧化脅迫的來源[31]，所以，葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的減少可能與葉綠體中產(chǎn)生大量的ROS及抗氧化系統(tǒng)平衡遭到破壞有關(guān)。Fan等[32]研究100 Gy60Co-γ輻照茭白時，葉綠素a顯著減少，電子傳遞速率下降，Kim等[11]研究擬南芥也得出一致的結(jié)論。以上表明：植物在適應(yīng)高劑量輻射時，植物葉片會產(chǎn)生一種保護機制，如葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少，光合作用能力增強的光合作用保護機制。

3.3 輻射對桂花酶活性的影響

在逆境環(huán)境中，植物的抗氧化劑和抗氧化酶能有效的清除活性氧的毒害，調(diào)節(jié)植物正常生理生化過程，維持細(xì)胞內(nèi)氧化還原平衡。在植物細(xì)胞保護酶系統(tǒng)中，SOD可清除超氧自由基對細(xì)胞膜帶來損傷，但SOD和POD保護酶有一定的限度。低劑量輻射條件下，SOD活性的上升是植物對輻射脅迫的自我保護現(xiàn)象；高劑量輻射時，SOD活性下降，超氧自由基大量積累，膜透性受損。POD能降解細(xì)胞中的H2O2，避免細(xì)胞中過量的H2O2氧化細(xì)胞中蛋白質(zhì)和脂類，對細(xì)胞膜產(chǎn)生傷害。本試驗中‘潢川金桂’與‘籽銀桂’的POD、SOD酶活性均隨著輻射劑量的增加呈現(xiàn)先增后減的趨勢，在50 Gy劑量下達到最大。此結(jié)論與Zaka等[33]研究針茅、Vandenhove等[34]研究擬南芥、王瑞玲[15]研究水蠟得出低劑量輻射促進幼苗酶活性增加，高劑量起抑制作用的結(jié)論相似。POD活性先升后降，但依舊維持在較高的水平，此為桂花對低劑量輻射脅迫的一種主動適應(yīng)方式；但輻射劑量高于100 Gy時，桂花細(xì)胞體內(nèi)的酶活性系統(tǒng)損害，POD活性迅速降低。

3.4 輻射對桂花可溶性蛋白的影響

可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)與植物的抗逆性有密切的聯(lián)系，在一定范圍內(nèi)，植物可主動積累可溶性蛋白以適用外界環(huán)境的改變，對自身起保護作用。此外，蛋白質(zhì)也是細(xì)胞的重要組成物質(zhì)，且促進植物生理生化反應(yīng)的酶多為蛋白質(zhì)。本試驗在供試劑量范圍內(nèi)，桂花的可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有所下降，與鄭賓國等[35]研究魚腥藻得出的結(jié)論一致，可能是由于輻射增強桂花蛋白質(zhì)分解與代謝，造成蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、蛋白酶活性上升，可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降。

3.5 桂花半致死劑量的確定

種子的敏感性與品種、種子的生理狀態(tài)有關(guān)，輻射處理劑量應(yīng)綜合種子的生理狀態(tài)等具體情況確定。通常將半致死劑量[36-37]作為進行輻射育種的適宜劑量，具體以何種指標(biāo)來確定半致死劑量目前還未有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，近年來多以相對出苗率[36]、出苗率[38]、相對萌發(fā)率[39]、成苗率[40]等作為計算半致死劑量指標(biāo)。蔡春菊等[41]認(rèn)為，出苗率、M1植株生長和形態(tài)等性狀指標(biāo)、內(nèi)源物質(zhì)、酶活性等生理指標(biāo)及染色體變異等細(xì)胞學(xué)效應(yīng)均可作為輻射劑量確定的依據(jù)。本試驗參照前人的研究結(jié)果，并依據(jù)實際情況選擇50～250 Gy的輻射劑量,以出苗率作為指標(biāo)確定半致死劑量。在實際應(yīng)用中，可在預(yù)測劑量的基礎(chǔ)上依據(jù)不同的育種目標(biāo)對輻射劑量作相應(yīng)的調(diào)整。

4 結(jié) 論

試驗結(jié)果表明，60Co-γ輻射對桂花種子的輻射效應(yīng)明顯，種子出苗率下降，幼苗生長緩慢，株高矮化，莖稈變細(xì)。輻射對幼苗葉綠素、SOD、POD酶等生理指標(biāo)的影響小于種子效應(yīng)，這可能是隨著幼苗的生長，植株修復(fù)部分損傷，但高劑量的輻射影響仍顯著。植物種類不同，其輻射敏感性也不同，本試驗中，‘籽銀桂’的敏感性大于‘潢川金桂’。綜合分析種子出苗、幼苗生長及生理指標(biāo)的結(jié)果表明：在γ射線誘變育種中，‘潢川金桂’種子以135～155 Gy較適宜，而‘籽銀桂’以80～100 Gy較適宜。

本試驗僅僅比較同一劑量率條件下不同劑量對桂花種子的輻射差異，而不同劑量率對桂花的輻射效應(yīng)有待進一步研究。此外，為了加快桂花輻射育種進程，還可選取桂花的其他材料進行輻射，如莖干、枝條、花粉等，并將現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)與輻射技術(shù)相結(jié)合，以期提高對有利變異的篩選和利用。

Reference：

[1] 尚富德,韓遠記,袁王俊,等.木犀屬及桂花品種分類研究進展[J].河南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2012,42(5):608-612.

SHANG F D,HAN Y J,YUAN W J,etal.Review on classification ofOsmanthusandOsmanthusfragranscultivars[J].JournalofHenanUniversity(NaturalScienceEdition),2012,42(5):608-612(in Chinese with English abstract).

[2] 臧德奎.桂花品種分類研究[D].南京:南京林業(yè)大學(xué),2004.

ZANG D K.Studies on the cultivar classification of sweetOsmanthusmedia[D].Nanjing:Nanjing Forestry University,2004(in Chinese with English abstract).

[3] 朱 誠,曾廣文.桂花衰老過程中的某些生理生化變化[J].園藝學(xué)報,2000,27(5):356-360.

ZHU CH,ZENG G W.Physiological and biochemical changes in flower senescence ofOsmanthusfragransLour.[J].JournalofActaHorticulturaeSinica,2000,27(5):356-360(in Chinese with English abstract).

[4] 張曉琳.桂花光合特性的研究[D].山東泰安:山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2010.

ZHANG X L.Research on photosynthetic characteristics ofOsmanthusfragransmedia[D].Taian Shandong:Shandong Agricultural University,2010(in Chinese with English abstract).

[5] 俞建妹,唐樹生,王凌暉.水分脅迫對桂花幼苗生長及生理特性的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(4):2107-2109.

YU J M,TANG SH SH,WANG L H.Effects of water stress on the seedling growth and physiological characteristics ofOsmanthusfragrans(Thunb.) Lour.[J].JournalofAnhuiAgriculturalSciences,2010,38(4):2107-2109(in Chinese with English abstract).

[6] 韓瑞超,邱乾棟,臧德奎,等.低溫脅迫下桂花品種的生理變化及耐寒性評價[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,12(25):27-30.

HAN R CH,QIU Q D,ZANG D K,etal.Physiological variation and cold resistance evaluation of different sweetOsmanthuscultivars under low temperature stress [J].JournalofShandongAgriculturalSciences,2011,12(25):27-30(in Chinese with English abstract).

[7] 楊再強,王立新.觀賞植物輻射誘變育種研究進展[J].四川林業(yè)科技,2006,27(3):19-23.

YANG Z Q,WANG L X.Advancces in radiation-induced mutation breeding of ornamental plants [J].JournalofSichuanForestryScienceandTechnology,2006,27(3):19-23(in Chinese with English abstract).

[8] STADLER L J.Genetic effects of X-rays in maize[J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica,1928,14(1):69.

[9] KIM J H,CHUNG B Y,KIM J S,etal.Effects of in plant a gamma-irradiation on growth,photosynthesis,and antioxidative capacity of red pepper (CapsicumannuumL.) plants[J].JournalofPlantBiology,2005,48(1):47-56.

[10] JIA C F,LI A L.Effect of gamma radiation on mutant induction ofFagopyrumdibotrysHara [J].Photosynthetica,2008,46(3):363-369.

[11] KIM J H,MOON Y R,LEE M H,etal.Photosynthetic capacity ofArabidopsisplants at the reproductive stage tolerates γ irradiation [J].JournalofRadiationResearch,2011,52(4):441-449.

[12] ZAKA R,CHENAL C,MISSET M T.Effects of low doses of short-term gamma irradiation on growth and development through two generations ofPisumsativum[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2004,320(2):121-129.

[13] WI S G,CHUNG B Y,KIM J S,etal.Effects of gamma irradiation on morphological changes and biological responses in plants[J].Micron,2007,38(6):553-564.

[14] 李樹舉,涂超峰,周振林,等.觀賞桃輻射誘變育種研究初報[J].核農(nóng)學(xué)報,2010,24(2):287-291.

LI SH J,TU CH F,ZHOU ZH L,etal.Preliminary study on irradiation breeding of ornamental peach [J].JournalofNuclearAgriculturalSciences,2010,24(2):287-291(in Chinese with English abstract).

[15] 王瑞玲.水蠟種子輻射誘變及突變體篩選的研究[D].哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學(xué),2009.

WANG R L.The study on the radiation induced mutation of privetseeds and mutant selecting media[D].Harbin:Northeast Agricultural University,2009(in Chinese with English abstract).

[16] 原蒙蒙,李 妍,王 獻.60Co-γ輻射對紫薇種子生物學(xué)效應(yīng)的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,44(1):101-104.

YUAN M M,LI Y,WANG X.Biological effects of60Co-γ radiation on seed ofLagerstroemiaindica[J].JournalofHenanAgriculturalSciences,2015,44(1):101-104 (in Chinese with English abstract).

[17] 張 興.榆樹輻射誘變育種的研究[D].哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學(xué),2003.

ZHANG X.The research on the radiation induced mutation breeding of elm media[D].Harbin:Northeast Agricultural University,2003(in Chinese with English abstract).

[18] 楊秀蓮,郝其梅.桂花種子休眠和萌發(fā)的初步研究[J].浙江林學(xué)院學(xué)報,2010,27(2):272-276.

YANG X L,HAO Q M.Dormancy and germination ofOsmanthusfragransseeds [J].JournalofZhejiangForestryCollege,2010,27(2):272-276(in Chinese with English abstract).

[19] 李合生.植物生理生化實驗原理和技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2000.

LI H SH.Experimental Principle and Technology of Plant Physiology and Biochemistry[M].Beijing:Higher Education Press,2000:130-137(in Chinese).

[20] 陳建勛,王曉峰.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)(第2版)[M].北京:高等教育出版社,2006.

CHEN J X,WANG X F.The Experimental Guide for Plant Physiology(2nd)[M].Beijing:Higher Education press,2006(in Chines).

[21] 劉秀清,章 鐵.60Coγ射線低劑量輻射對生菜種子萌發(fā)、幼苗生長及酶活性的影響[J].核農(nóng)學(xué)報,2012,26(6):868-872.

LIU X Q,ZHANG T.Effect of low dose irradiation of60Co-γ rays on seed germination seedling growth and enzymes activity ofLactucasativa[J].JournalofNuclearAgriculturalSciences,2012,26(6):868-872 (in Chinese with English abstract).

[22] 李玉明,楊世梅,紀(jì)海波,等.60Coγ射線對西瓜種子萌發(fā)和幼苗生長的效應(yīng)[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報,2013,22(3):115-120.

LI Y M,YANG SH M,JI H B,etal.Effect of60Co-γ irradiation intensity on watermelon seed germination and seedling growth [J].ActaAgriculturaeBoreali-occidentalisSinica,2013,22(3):115-120 (in Chinese with English abstract).

[23] KIM J H,BAEK M H,CHUNG B Y,etal.Alterations in the photosynthetic pigments and antioxidant machineries of red pepper (CapsicumannuumL.) seedlings from gamma-irradiated seeds[J].JournalofPlantBiology,2004,47(4):314-321.

[24] KOVACS E,KERESZTES A.Effect of gamma and UV-B/C radiation on plant cells [J].Micron,2002,33(2):199-210.

[25] SEUNG G W,BYUNG Y C,KIM J H,etal.Ultrastructural changes of cell organelles inArabidopsisstems after gamma irradation[J].JournalofPlantBiology,2005,48(2):195-200.

[26] PREUSS S B,BRITT A B.A DNA-damage-induced cell cycle checkpoint inArabidopsis[J].Genetics,2003,164(1):323-334.

[27] SPARROW A H,MIKSCHE J P.Correlation of nuclear volume and DNA content with higher plant tolerance to chronic radiation[J].Science,1961,134(3474):282-283.

[28] 范 菁.60Co-γ輻射對茭白生長和生理特性的影響[D].杭州:浙江大學(xué),2012.

FAN J.Effects of in planta60Co-γ irradiation on growth and physiological characteristics ofZizanialatifoliamedia[D]Hangzhou:Zhejiang University,2012(in Chinese with English abstract).

[29] THIEDE M E,LINK S O,FELLOWS R J,etal.Effects of gamma radiation on stem diameter growth,carbon gain and biomass partitioning inHelianthusannuus[J].EnvironmentalandExperimentalBotany,1995,35(1):33-41.

[30] ROY S,BEGUM Y,CHAKRABORTY A,etal.Radiation-induced phenotypic alterations in relation to isozymes and RAPD markers inVignaradiata(L.) Wilczek [J].InternationalJournalofRadiationBiology,2006,82(11):823-832.

[31] FOYER C H,SHIGEOKA S.Understanding oxidative stress and antioxidant functions to enhance photosynthesis[J].PlantPhysiology,2011,155(1):93-100.

[32] FAN J,SHI M,HUANG J Z,etal.Regulation of photosynthetic performance and antioxidant capacity by 60 Co γ-irradiation inZizanialatifoliaplants [J].JournalofEnvironmentalRadioactivity,2014,129(3):33-42.

[33] ZAKA R,VANDECASTEELE C M,MISSET M T.Effects of low chronic doses of ionizing radiation on antioxidant enzymes and G6PDH activities inStipacapillata(Poaceae) [J].JournalofExperimentalBotany,2002,53(376):1979-1987.

[34] VANDENHOVE H,VANHOUDT N,CUYPERS A.Life-cycle chronic gamma exposure ofArabidopsisthalianainduces growth effects but no discernable effects on oxidative stress pathways [J].PlantPhysiologyandBiochemistry,2010,48(9):778-786.

[35] 鄭賓國,崔節(jié)虎,彭偉功,等.不同γ-射線輻照劑量對魚腥藻生長及生理特性的影響[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2013,41(8):182-188.

ZHENG B G,CUI J H,PENG W G,etal.Effect of gamma-ray irradiation on the growth and physiological characteristics ofAnabaenasp.[J].JournalofNorthwestA&FUniversity(NaturalScienceEdition),2013,41(8):182-188 (in Chinese with English abstract).

[36] 王瑞靜,王瑞文,沈?qū)毾?60Co-γ射線對楊樹種子的輻射效應(yīng)[J].核農(nóng)學(xué)報,2009,23(5):762-765.

WANG R J,WANG R W,SHEN B X.Effect of60Co-γ rays irradiation on poplar seeds [J].JournalofNuclearAgriculturalSciences,2009,23(5):762-765 (in Chinese with English abstract).

[37] GAUL H.Present aspect of induced mutation in plant breeding [J].Euphytica,1958,7(3):275-278.

[38] 譚美蓮,汪 磊,嚴(yán)明芳,等.輻射對蓖麻種子生長及生理指標(biāo)的影響[J].作物研究,2012,26(1):35-39.

TAN M L,WANG L,YAN M F,etal.Effect of60Co-γ rays irradiation on seed growth and physiological indexes of castor BEAN[J].ActaAgronomicaSinica,2012,26(1):35-39(in Chinese with English abstract).

[39] 原蒙蒙,李 妍,王 獻.60Co-γ輻射對紫薇種子生物學(xué)效應(yīng)的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,44(1):101-104.

YUAN M M,LI Y,WANG X.Biological effect of60Co-γ radiation on seed ofLagerstroemiaindica[J].JournalofHenanAgriculturalSciences,2015,44(1):101-104 (in Chinese with English abstract).

[40] 聶莉莉,劉仲齊,張 越,等.椿樹輻射誘變育種初報[J].核農(nóng)學(xué)報,2009,23(4):577-580.

NIE L L,LIU ZH Q,ZHANG Y.Preliminary study on irradiation breeding ofAilanthusaltissimaswingle [J].JournalofNuclearAgriculturalSciences,2009,23(4):577-580 (in Chinese with English abstract).

[41] 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(xué)報,2007,21(5):436-440.

CAI CH J,GAO J,MOU SH H.Effect of60Co-γ rays radiation on seed vigor and young seedling growth ofPhyllostachysedulis[J].JournalofNuclearAgriculturalSciences,2007,21(5):436-440 (in Chinese with English abstract).

(責(zé)任編輯：成 敏 Responsible editor:CHENG Min)

Effect of60Co-γ Rays Irradiation on Seedling Growth and Physiological Indexes ofOsmanthusfragrans

LI Yu,WANG Ping,GENG Xingmin,YANG Xiulian,LI Na and WANG Lianggui

(College of Landscape Architecture, Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China)

Irradiation mutagenesis is an effective method to improve varieties characters and create new germplasm resources.At present, the use of radiation technology in mutagenesis study of grape seeds of fragrans is seldom .‘Huangchuan Jingui’ and ‘Zi Yingui’ were irradiated by different doses of60Co-γ ray in this experiment, and the effect of irradiation on the M1generation was studied. The results showed that with the gradual enhancement of irradiation dosage, the growth of the fragrans were distinctly suppressed, the rate of seedling emergence, height, diameter, dry mass were dramatically reduced ; and the mass fraction of chlorophyll and the maximum values of soluble protein decreased at the seeding stage, the activities of superoxide dismutase(SOD) and peroxidase(POD) increased at first,and then declined, the largest value was presented at the 50 Gy irradiation. The effect of60Co-γ ray on ‘Zi Yingui’ was obviously larger than that of the ‘Huangchuan Jingui’, the radio sensitivity emergence rate and the60Co-γ ray irradiation with low rate on ‘Huangchuan Jingui’ showed that the half lethal dosage(LD50) and the critical dosage(LD40) were 135.94 Gy and 170.12 Gy respectively,while,the ‘Zi Yingui’ were 86.27 Gy and 114.68 Gy .Based on above results,the appropriate dosage of60Co-γ ray for ‘Huangchuan Jingui’ seeds was 135-155 Gy, 80-100 Gy for ‘Zi Yingui’.

Huangchuan Jingui;Zi Yingui;60Co-γ ray;Irradiation-induced breeding

LI Yu, female.master student.Research area:germplasm resources collection and innovation in plant.E-mail:1364576275@qq.com

WANG Lianggui, male,professor,doctoral supervisor.Research area:cultivation and application of the landscape plant.E-mail:wlg@njfu.com.cn

2015-11-07

2016-01-17

“十二五”科技支撐計劃(2013BA001B06)；江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項目(PAPD)。

李 瑜，女，碩士研究生，從事植物資源收集與創(chuàng)新研究。E-mail：1364576275@qq.com

王良桂，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事園林植物栽培與應(yīng)用研究。E-mail:wlg@njfu.com.cn

日期：2016-12-20

S685.13

A

1004-1389(2017)01-0061-09

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20161220.1640.016.html

Received 2015-11-07 Returned 2016-01-17

Foundation item Chinese Science-Technology Support Program of 12thFive-year Plan (No.2013BAD01B06);Construction Program for Leading Disciplines of Universities of Jiangsu Province (No.PAPD).