包建忠 李風(fēng)童 孫葉 劉春貴 袁媛 馬輝 陳秀蘭

摘 要 結(jié)合江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所在花卉輻射誘變育種工作中的實(shí)踐，探索60Co-γ射線(xiàn)對(duì)花卉輻照后代出苗率、株高、葉片、花期和花朵等性狀的影響，提出了花卉輻射育種研究與應(yīng)用的要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 60Co-γ射線(xiàn);花卉;輻照育種

中圖分類(lèi)號(hào)：S68 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.14.093

近年來(lái)，花卉業(yè)以其高投入、高產(chǎn)出、高效益的特色，成為國(guó)家重要的新興產(chǎn)業(yè)。隨著人們生活水平的提高，花卉的需求量不斷增加，人們逐漸認(rèn)識(shí)到花卉不僅具有觀賞價(jià)值，還會(huì)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，目前全國(guó)已有20多個(gè)省份將花卉作為重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)或支柱產(chǎn)業(yè)。但隨著各地花卉品種趨同、價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)激烈、能耗高、缺乏自主品種權(quán)等一系列問(wèn)題的出現(xiàn)，花卉產(chǎn)業(yè)的利潤(rùn)有所下降。因此，通過(guò)多種育種手段創(chuàng)造出更多新、奇、異、罕的品種，滿(mǎn)足人們生活消費(fèi)和花卉市場(chǎng)發(fā)展的需求顯得尤為重要[1]。

利用60Co-γ射線(xiàn)進(jìn)行輻射誘變是獲得新遺傳資源、選育新品種以及解決各種特殊問(wèn)題的有效途徑，具有誘發(fā)基因突變、促進(jìn)遺傳基因重組、提高突變頻率、創(chuàng)造新類(lèi)型、有效改良現(xiàn)有品種的某些個(gè)別性狀以及縮短育種年限等優(yōu)點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)已注冊(cè)的所有3 281個(gè)突變品種中，有1 636個(gè)品種是通過(guò)γ射線(xiàn)輻射育成的，其中23%的突變品種屬于花卉作物和觀賞植物，涵蓋了薔薇屬（Rosa）、菊屬（Chrysanthemum）、百合屬（Lilium）、木槿屬（Hibiscus）、秋海棠屬（Begonia）、六出花屬（Alstroemeria）、鳶尾屬（Iris）、美人蕉屬（Canna）、補(bǔ)血草屬（Limonium）等屬的370個(gè)主要觀賞物種[2]。

江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所從2001年開(kāi)始開(kāi)展各種花卉的輻射誘變選育新品種研究，先后主持、承擔(dān)江蘇省、揚(yáng)州市花卉研究項(xiàng)目42項(xiàng)，在觀賞荷花、向日葵、牡丹、芍藥、月季、君子蘭、中國(guó)蘭、鳶尾和花菖蒲等花卉方面開(kāi)展了雜交、輻射誘變新種質(zhì)選育與快繁技術(shù)研究，目前已選育優(yōu)良新品種20個(gè)，其中通過(guò)輻射誘變選育獲省級(jí)鑒定的新品種3個(gè)，獲中國(guó)花卉協(xié)會(huì)評(píng)比二等獎(jiǎng)的新品種2個(gè)，獲國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)2個(gè)，出版專(zhuān)著3部，發(fā)表研究論文20余篇，制定地方生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程5個(gè)，在花卉輻射誘變育種研究過(guò)程中積累了很多經(jīng)驗(yàn)，并取得了較高社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

1 花卉輻射誘變技術(shù)

1.1 花卉輻照誘變育種流程

首先設(shè)計(jì)輻照試驗(yàn)方案，之后聯(lián)系輻照單位確定花卉材料輻照處理時(shí)間、選擇照射材料（種子或植株等），并按輻照要求進(jìn)行包裝，根據(jù)輻照源劑量分布選擇合適的放置位置，確認(rèn)輻照劑量、劑量率和輻照時(shí)間，輻照后進(jìn)行播種或栽植，觀察記載相關(guān)性狀、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，篩選優(yōu)異變異，突變體通過(guò)無(wú)性繁殖或組織培養(yǎng)進(jìn)行性狀穩(wěn)定，組織區(qū)域試驗(yàn)并種苗快繁，申請(qǐng)品種鑒定或國(guó)際登錄，新品種示范推廣。

1.2 輻射源

60Co-γ源和銫137（137Cs）源是我國(guó)輻射育種應(yīng)用的主要誘變?cè)础＝K里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所主要在揚(yáng)州輻照中心和江蘇省農(nóng)科院瑞迪生科技有限公司輻射源室進(jìn)行。

1.3 照射材料

照射材料的正確選擇是輻射育種成功的基礎(chǔ)。在選用輻照材料時(shí)首先應(yīng)選用性狀好的品種，照射材料主要有種子、植株或營(yíng)養(yǎng)器官、花粉和離體培養(yǎng)材料等。

1.3.1 種子

種子是輻射育種中使用最普通的照射材料，射線(xiàn)處理種子具有處理量大、便于運(yùn)輸、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。由于種胚具有多細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，輻照后會(huì)產(chǎn)生嵌合體，用雜交種子作為照射材料能提高有益突變率和擴(kuò)大變異譜。輻射用種子可采用干種子、濕種子和萌動(dòng)種子[3]。種子處理后應(yīng)及時(shí)播種，否則會(huì)因貯藏時(shí)間長(zhǎng)而降低輻射效應(yīng)。此外，個(gè)別品種如荷花，種子播種前必須先利用砂輪機(jī)進(jìn)行破口、浸種催芽。

1.3.2 植株或塊莖、鱗莖、球莖等營(yíng)養(yǎng)器官

植株或塊莖、鱗莖、球莖等營(yíng)養(yǎng)器官是無(wú)性繁殖園藝植物輻射育種常見(jiàn)的材料，與照射花粉和種子相比具有周期短、效率高等優(yōu)勢(shì)。選用植株必須組織充實(shí)、生長(zhǎng)健壯、芽眼飽滿(mǎn)，此類(lèi)植株照射后易成活。照射植株時(shí)用鉛塊防護(hù)基部（生根部位），以利于植株成活。輻照后植株或根莖及時(shí)上盆，與對(duì)照一樣進(jìn)行正常管理。

1.3.3 花粉

輻射花粉最大的優(yōu)點(diǎn)是很少產(chǎn)生嵌合體，經(jīng)輻射處理的花粉一旦發(fā)生突變，與卵細(xì)胞或精細(xì)胞結(jié)合所產(chǎn)生的植株即是異質(zhì)結(jié)合體，便于獲得好的變異材料。照射花粉時(shí)，先將花粉收集于容器中進(jìn)行輻照，或采集帶花序的枝條于始花時(shí)照射，處理過(guò)的花粉再進(jìn)行授粉。

1.3.4 離體培養(yǎng)材料

采用分生組織、愈傷組織、單細(xì)胞、原生質(zhì)體及單倍體等離體培養(yǎng)材料進(jìn)行輻射處理，可以減少甚至避免嵌合體的形成。

1.4 適宜劑量及劑量率的選擇

在輻射育種中，選用適宜的劑量和劑量率是提高誘變效率的重要因素。在一定范圍內(nèi)增加劑量可提高突變率和突變譜，但超過(guò)一定范圍后再增加劑量，就會(huì)降低成活率和增加不利突變率。一般照射種子或植株，最好的劑量選擇在臨界劑量附近或半致死劑量，選擇適宜劑量應(yīng)根據(jù)“活、變、優(yōu)”三原則靈活掌握：活是指后代有一定的成活率;變是指在成活個(gè)體中有較大的變異效應(yīng);優(yōu)是指產(chǎn)生的變異中有較多的有利突變[4]。確定誘變劑量時(shí)，應(yīng)先在參考有關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行預(yù)備實(shí)驗(yàn)。具體花卉品種材料處理的劑量和劑量率見(jiàn)表1。

2 花卉輻射誘變技術(shù)研究結(jié)果

2.1 篩選相關(guān)花卉的輻照適宜劑量

輻射誘變具有一定的隨機(jī)性，輻射劑量影響突變的頻率，適宜的劑量能引起性狀變異。

2.2 花卉輻射后代的性狀變異規(guī)律

1）輻射對(duì)種子發(fā)芽、出苗的影響：輻照劑量越大，對(duì)種子發(fā)芽率、出苗率和成苗率影響越大，大劑量使種子發(fā)芽、出苗受阻，甚至死亡。

2）輻照對(duì)植株生長(zhǎng)抑制作用明顯。植株輻照后，大多數(shù)生長(zhǎng)點(diǎn)或老葉葉尖枯死，新葉生長(zhǎng)趨緩，葉片出現(xiàn)扭曲、畸形、旋轉(zhuǎn)、葉藝（黃化、條紋和斑點(diǎn)）（圖1～3）、葉片葉序出現(xiàn)變異等。例如春蘭“雪山”輻射后產(chǎn)生的葉藝變異，經(jīng)葉片組織超微結(jié)構(gòu)觀察發(fā)現(xiàn)，輻射誘變產(chǎn)生的葉藝突變體的葉肉細(xì)胞和葉綠體超微結(jié)構(gòu)和自然突變形成葉藝蘭的葉肉細(xì)胞和葉綠體超微結(jié)構(gòu)相似。誘變苗經(jīng)ISSR遺傳變異分析，突變體與對(duì)照苗譜帶兩者有差異（圖4），由此推測(cè)，誘變苗是由基因突變引起的，變異性狀從理論上能夠穩(wěn)定遺傳[5-6]。

3）輻射對(duì)花卉花期有一定影響：輻照能延遲荷花花期10～15 d，中國(guó)蘭10～15 d，月季5～10 d，君子蘭5～10 d，牡丹10 d，芍藥1～5 d，花菖蒲5～10 d[7-8]。

4）輻射能誘發(fā)花朵產(chǎn)生雙頭或多頭現(xiàn)象，如荷花出現(xiàn)并蒂蓮（圖5、圖6），觀賞向日葵出現(xiàn)雙頭和多頭（圖7），但這些變異難以穩(wěn)定[9]。

5）在花色變異中，月季粉紅色花易產(chǎn)生變異，深紅、黃色品種次之，白色花未發(fā)現(xiàn)變異現(xiàn)象;荷花紅色系和復(fù)色系品種較易發(fā)生變異;向日葵復(fù)色系品種易產(chǎn)生變異，橘黃對(duì)淡黃色呈顯性;君子蘭杏黃色花可變異為深紅色花，橙黃色花變異為棕黃色花[10-12]。

6）輻照使荷花花瓣易發(fā)生變形、皺折，有的花瓣由單瓣變?yōu)閺?fù)瓣;瓣型有異形，花徑有大小變異;雌蕊數(shù)目有較大幅度下降，部分品種雌蕊不育;花朵香味沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯變異[13-15]。

2.3 利用輻射誘變技術(shù)育成花卉新品種

江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所利用輻射誘變技術(shù)選育新品種5個(gè)，篩選優(yōu)良新種質(zhì)16個(gè)。其中，通過(guò)省級(jí)鑒定品種3個(gè)，2個(gè)品種獲全國(guó)荷花展二等獎(jiǎng)。鑒定新品種見(jiàn)表2。

3 討論

1）利用60Coγ射線(xiàn)對(duì)觀賞花卉進(jìn)行輻射，使之產(chǎn)生基因突變，擴(kuò)大變異譜，創(chuàng)造出新、奇、特的變異新類(lèi)型，是選育具有觀賞價(jià)值花卉新品種的有效手段。但輻射誘變育種不是萬(wàn)能的，必須與其他育種方法相結(jié)合，而且一般輻射選取的材料較少，群體數(shù)量不大，試驗(yàn)范圍不廣，這多少影響了突變的范圍和頻率，而且篩選的優(yōu)良單株需要長(zhǎng)期的性狀穩(wěn)定觀察。

2）輻射誘變具有很大的隨機(jī)性，輻射劑量直接影響花卉突變的效率。劑量越高，引起性狀變異的數(shù)量越多，變異率也越高。選擇適宜的輻照劑量尤為重要。

3）植株輻照后易產(chǎn)生損傷，小苗出苗速度不一，突變幼苗需要特別加強(qiáng)管理，防止中途死苗，對(duì)發(fā)現(xiàn)的突變現(xiàn)象要仔細(xì)觀察，成苗后要結(jié)合各自花卉的生長(zhǎng)習(xí)性，嚴(yán)格控制肥、水條件，加強(qiáng)病蟲(chóng)害防治。

4）誘變育種所需的γ輻照裝置以前大多是源強(qiáng)活度較小的輻照裝置，但小型輻照裝置設(shè)備老舊，安全系數(shù)低，目前已逐步被淘汰并關(guān)閉，而現(xiàn)在使用的大都是源強(qiáng)活度大的輻照裝置，輻照劑量和劑量率很難控制，劑量準(zhǔn)確性較差。

5）輻射選育新品種的最終目地是使科研成果迅速轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。而有了好的品種，就必須不斷完善花卉產(chǎn)業(yè)鏈，有一個(gè)好的商業(yè)模式進(jìn)行推廣、復(fù)制。

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（責(zé)任編輯：趙中正）