王 華，徐 榕，王彥杰，金奇江，徐迎春

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，江蘇 南京 210095)

荷花(Nulumbonucifera)屬蓮科蓮屬，是我國(guó)十大名花之一，具有極高的觀賞價(jià)值，栽培歷史悠久，品種資源豐富。近年來，隨著人民生活水平的提高，人們對(duì)觀賞荷花的關(guān)注熱度不斷提升，荷花作為夏季開花植物在花卉產(chǎn)業(yè)中也越來越受到重視[1]。荷花群體性狀的穩(wěn)定是相對(duì)的，自然界變異是絕對(duì)的。利用自然界中的優(yōu)良變異，雖然可以選育出許多優(yōu)良品種，但由于荷花自然變異頻率不高，很難滿足人們對(duì)花色、花期、香味、株型、葉色、抗性等方面的要求[2]。因此，必須廣泛利用現(xiàn)代科學(xué)手段，創(chuàng)造出更多、更新的變異類型，擴(kuò)大選種材料的來源，以滿足人們對(duì)荷花新品種的觀賞需求[3]。

輻射育種是觀賞植物常用的育種技術(shù)之一，具有突變率高的優(yōu)點(diǎn)。目前在荷花上已有研究。陳秀蘭等[4]采用雜交手段,并利用60Co-γ射線對(duì)觀賞荷花種藕及蓮子進(jìn)行輻射誘變處理,就觀賞荷花當(dāng)代和后代的性狀變異進(jìn)行了初步研究,篩選出4個(gè)具有觀賞價(jià)值的新材料。選育的4個(gè)優(yōu)良株系,經(jīng)過2年的缸栽觀測(cè)鑒定,比較符合預(yù)期育種目標(biāo)。

但多數(shù)報(bào)道所用的試驗(yàn)材料是雜交的荷花種子，錢萍等[5]選用杭州荷花資源圃中的人工雜交和自然雜交的子代種子進(jìn)行輻射處理，以找到合適的輻射劑量范圍，并發(fā)現(xiàn)篩選變異株，以鑒定其中是否出現(xiàn)新品種。而本研究以分屬于不同生態(tài)型的野生荷花品種微山湖紅蓮(溫帶型)和黑龍江紅蓮(寒帶型)為研究對(duì)象，兩者均為野生品種，屬大型藕蓮，花艷花繁；其種子形態(tài)狹長(zhǎng)，發(fā)芽率高達(dá)100%；具有遺傳基因高度統(tǒng)一，生長(zhǎng)比較規(guī)范、整齊；抗逆性強(qiáng)，易于管理等優(yōu)點(diǎn)。本研究以不同劑量的60Co-γ射線輻射處理2種荷花的種子，通過綜合分析種子的發(fā)芽及植株生長(zhǎng)變異情況，以找到這2種荷花種子適宜的輻射劑量，并評(píng)估變異性狀的價(jià)值，為后續(xù)進(jìn)一步培育優(yōu)異的荷花新品種奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

微山湖紅蓮和黑龍江紅蓮當(dāng)年收獲的種子分別購自山東微山縣微山湖荷花基地和黑龍江虎林縣荷花基地。

1.2 輻射處理

2014年10月16日于江蘇省農(nóng)科院輻照中心進(jìn)行60Co-γ射線輻射處理，設(shè)置輻射劑量分別為20、30、40、50、60 Gy，輻射劑量率為1 Gy/min。以未輻射處理的種子作為對(duì)照。每個(gè)處理組黑龍江紅蓮30粒種子，微山湖紅蓮100粒種子。

1.3 觀測(cè)的內(nèi)容和方法

2015年5月4日對(duì)蓮子進(jìn)行破殼、浸種催芽。催芽1周后，統(tǒng)計(jì)種子的發(fā)芽數(shù)，計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)[6]，統(tǒng)計(jì)未發(fā)芽的種子數(shù)，計(jì)算致死率，再根據(jù)不同輻射劑量下的致死率計(jì)算半致死劑量。半致死劑量是植株存活率為50%時(shí)的輻射劑量，這個(gè)時(shí)候的誘變效果最佳。不同的輻射劑量為自變量(X)，不同劑量下產(chǎn)生的死亡率為因變量(Y)，利用軟件得出直線回歸方程，可以得出2個(gè)荷花品種的半致死劑量[7]。

發(fā)芽率(GR)/%=第7天發(fā)芽種子數(shù)/供試驗(yàn)種子數(shù)×100%

發(fā)芽勢(shì)(GE)/%=4天內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)/供試驗(yàn)種子數(shù)×100%

致死率(GD)/%=7天內(nèi)未發(fā)芽種子數(shù)/供試驗(yàn)種子數(shù)×100%

將出芽的幼苗定植于填充湖塘泥的直徑20 cm的荷花缸中，每缸定植2株，定期除草、除蟲。統(tǒng)計(jì)成活的植株數(shù)量，計(jì)算每組的成苗率。

自葉片長(zhǎng)出開始，定期觀察記錄植株各器官性狀的變異情況，包括葉片的形狀、葉片的顏色、葉片的數(shù)量、立葉高度、開花的性狀包括花色、花的直徑、花枝的高度、瓣型情況(是否出現(xiàn)重瓣變異)等方面是否出現(xiàn)變異，并統(tǒng)計(jì)處理后植株的變異率。以上述性狀之一出現(xiàn)異于對(duì)照的變異即視為發(fā)生了變異。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同劑量輻射處理對(duì)荷花種子發(fā)芽、成苗的影響及輻射的半致死劑量

從表1可以看出，微山湖紅蓮種子的發(fā)芽受輻射處理影響不大，所有處理的發(fā)芽率均大于90%，且輻射處理可促進(jìn)種子的發(fā)芽，其中以輻射劑量為20 Gy時(shí)的發(fā)芽率最高。從發(fā)芽勢(shì)來看，輻射處理促進(jìn)微山湖紅蓮種子的發(fā)芽進(jìn)度，其中20 Gy處理的發(fā)芽最快。但觀察發(fā)現(xiàn)，種子雖然能發(fā)芽，但并不能全部正常出苗。與對(duì)照相比，輻射處理組微山湖紅蓮的出苗率均降低，且隨輻射劑量的增加而下降，60 Gy處理組的出苗率最低。說明微山湖紅蓮的出苗受輻射抑制，輻射傷害主要表現(xiàn)在蓮子發(fā)芽到出苗期間，導(dǎo)致部分發(fā)芽的種子在生長(zhǎng)過程中死亡。

表1 不同輻射劑量對(duì)2個(gè)品種荷花種子的發(fā)芽率、成苗率的影響 %

輻射處理后黑龍江紅蓮種子的發(fā)芽率與對(duì)照相比稍有下降，但均大于90%；其中40 Gy輻射處理組發(fā)芽率最高。出苗率隨輻射劑量的增加而呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但仍高于80%，說明黑龍江紅蓮較微山湖紅蓮更加耐受輻射傷害。從發(fā)芽勢(shì)可以看出，輻射劑量為20 Gy時(shí)對(duì)2個(gè)品種的荷花種子發(fā)芽均有一定的促進(jìn)作用。在出芽率和成苗率2個(gè)方面，輻射對(duì)微山湖紅蓮的傷害大于黑龍江紅蓮。

通過表2和圖1可以看出，種子的致死率和輻射劑量之間表現(xiàn)出極顯著的正相關(guān)性，由圖1的致死率和輻射劑量的回歸方程計(jì)算得出：當(dāng)致死率為50%時(shí)，微山湖紅蓮的半致死輻射劑量為125 Gy，黑龍江紅蓮的半致死劑量為160 Gy。

表2 不同輻射劑量對(duì)2個(gè)品種荷花種子致死率的影響

2.2 不同劑量輻射處理對(duì)荷花立葉數(shù)和株高的影響

輻射處理后2種荷花幼苗的新葉外觀形態(tài)發(fā)生變異，有的新葉呈現(xiàn)為棕紅色，有的則產(chǎn)生黃白斑點(diǎn)或黃白條紋。隨著新葉的生長(zhǎng)，葉面上的黃白斑點(diǎn)或條紋逐漸消失，而棕紅色葉面則變得焦枯直至死亡；且黑龍江紅蓮較微山湖紅蓮而言葉面焦枯現(xiàn)象更嚴(yán)重。微山湖紅蓮、黑龍江紅蓮種子播種第25天時(shí)新葉的變異情況見圖2。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)新葉外觀形態(tài)的變異率發(fā)現(xiàn)(表3)，一定范圍內(nèi)輻射劑量越高，荷花幼苗新葉的變異率就越高，且黑龍江紅蓮新葉變異率遠(yuǎn)大于微山湖紅蓮。

微山湖紅蓮荷葉后長(zhǎng)出的立葉長(zhǎng)大之后，部分荷花葉邊緣不規(guī)則(圖3-1)；葉面出現(xiàn)黃綠色扇形帶(圖3-2)；部分荷葉性狀產(chǎn)生變化，沿著葉面某一條直徑線上向內(nèi)凹進(jìn)少許，且葉面出現(xiàn)裂皮(圖3-3)。

圖1 不同輻射劑量對(duì)2個(gè)品種荷花種子致死率的線性回歸方程

A、B、C、D、E、F的60Co-γ輻射劑量分別為0(CK)、20、30、40、50、60 Gy。 G、H、I、J、K、L的60Co-γ輻射劑量分別為0(CK)、20、30、40、50、60 Gy。 圖2 微山湖紅蓮、黑龍江紅蓮種子播種第25天時(shí)新葉的變異情況

從表4可以看出，當(dāng)輻射劑量為0和20 Gy時(shí)，微山湖紅蓮的立葉數(shù)較多，且輻射劑量為20 Gy時(shí)，立葉數(shù)最多；隨著輻射劑量的增加，立葉數(shù)越來越少，最后接近于8；輻射在微山湖紅蓮生長(zhǎng)發(fā)育過程中仍然產(chǎn)生很大影響，在輻射劑量為20 Gy時(shí)，有輕微促進(jìn)立葉的作用，隨著劑量增強(qiáng)會(huì)產(chǎn)生抑制作用。

當(dāng)輻射劑量為0、20、30 Gy時(shí)，黑龍江紅蓮的立葉數(shù)較多，且輻射劑量為0時(shí)，立葉數(shù)最多；隨著輻射劑量的增加，立葉數(shù)開始減少；輻射在黑龍江紅蓮生長(zhǎng)發(fā)育過程中仍然產(chǎn)生很大影響。

表3 輻射對(duì)2個(gè)荷花品種新葉變異的影響

圖3 60 Gy輻射劑量處理微山湖紅蓮播種48 d長(zhǎng)成的荷葉變異情況

輻射在立葉數(shù)方面的影響，對(duì)黑龍江紅蓮的傷害影響大于微山湖紅蓮。

由圖4可知，微山湖紅蓮在20、30 Gy輻射劑量下的株高較高，分別為38、45.25 cm，且在20 Gy時(shí)的株高最高。隨著輻射劑量的增加，微山湖紅蓮的植株高度先上升，在20 Gy時(shí)達(dá)到最高，之后呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；較高劑量處理(50、60 Gy)的株高下降較明顯，說明高劑量輻射會(huì)對(duì)株高生長(zhǎng)產(chǎn)生一定的抑制作用。

黑龍江紅蓮在長(zhǎng)出立葉之后，由于本次試驗(yàn)自然環(huán)境原因(光照強(qiáng)、試驗(yàn)期間溫度驟降)，在立葉之后大量死亡，故未獲得株高的數(shù)據(jù)。

微山湖紅蓮開花情況如下：輻射劑量20 Gy,最先開花，8月16號(hào)出現(xiàn)4朵花苞，9月3日還有2朵正在盛開；輻射劑量30 Gy,較早開花，8月16日出現(xiàn)1朵花苞，9月3日還有5朵正在盛開；輻射劑量60 Gy,較遲開花，9月3日時(shí)出現(xiàn)5朵花苞(圖5)。其他輻射劑量開花時(shí)間8月16日～9月3日之間。

表4 輻射對(duì)微山湖紅蓮立葉數(shù)的影響

圖4 各輻射處理對(duì)微山湖紅蓮株高的影響

圖5 微山湖紅蓮20 Gy輻射劑量下的開花情況

通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，輻射劑量為20 Gy和30 Gy時(shí)，可以促進(jìn)微山湖紅蓮提前開花，當(dāng)輻射劑量較高(60 Gy)，荷花開花時(shí)間會(huì)推遲。

黑龍江紅蓮在長(zhǎng)出立葉之后，由于本次試驗(yàn)自然環(huán)境的原因(光照強(qiáng)、試驗(yàn)期間溫度驟降)，在立葉之后大量死亡，故未獲得開花的數(shù)據(jù)。

3 討論

輻射劑量影響荷花品種的出芽率和成苗率。在一定范圍內(nèi)，隨著輻射劑量的增加，發(fā)芽率和出苗率都不斷降低。結(jié)果表明：出苗率受輻射影響更加明顯，說明輻射在荷花種子出苗期間造成的傷害更大，甚至導(dǎo)致部分發(fā)芽蓮子在生長(zhǎng)過程中死亡[8]。20 Gy的輻射劑量處理可以促進(jìn)微山湖紅蓮種子的發(fā)芽率和出苗率。

不同輻射劑量對(duì)當(dāng)代荷花品種有很大影響。輻射極大地提高了荷葉的變異率，但輻射誘變也具有很大的隨機(jī)性。當(dāng)輻射劑量較高(50、60 Gy)時(shí)，易產(chǎn)生較大程度的變異，劑量越低產(chǎn)生變異程度越輕。同時(shí)通過與包建忠等[8]不同輻射劑量對(duì)觀賞荷花種藕和種子的結(jié)果比較，發(fā)現(xiàn)輻射荷花的種子較輻射萌芽的種藕，變異率和變異程度更大。

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，輻射可以誘導(dǎo)觀賞荷花蓮子當(dāng)代性狀發(fā)生變異，但是變異性狀的穩(wěn)定性需要進(jìn)行多代培育觀察和分析，以確定其是否具有觀賞價(jià)值，是否可以成為新品種。在第2年將會(huì)對(duì)葉片出現(xiàn)變異的植株，當(dāng)年擴(kuò)繁出的種藕進(jìn)行重新種植，以繼續(xù)考察其開花的情況及花的性狀。

4 結(jié)論

不同輻射劑量60Co-γ射線對(duì)同種荷花種子輻射效應(yīng)不同。相同輻射劑量60Co-γ射線對(duì)不同荷花品種的輻射效應(yīng)不同。輻射處理明顯抑制種子萌發(fā)。20 Gy劑量輻射處理可提高植株立葉數(shù)和株高。輻射劑量高時(shí)，荷葉的變異率大，開花較遲。微山湖紅蓮種子輻射誘變半致死劑量為125 Gy，黑龍江紅蓮種子的半致死劑量為160 Gy。

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