我国牧草辐射育种研究进展

2009-04-05兰秀红费永俊

长江大学学报(自科版) 2009年11期

关键词：沙打旺高羊茅射线

兰秀红，费永俊

(长江大学园艺园林学院，湖北荆州 434025)

我国牧草辐射育种研究进展

兰秀红，费永俊

(长江大学园艺园林学院，湖北荆州 434025)

对我国近年来牧草辐射育种的研究进展进行了综述，主要涉及诱变剂选择、辐射敏感性、适宜诱变剂量以及利用辐射进行性状改良等方面。

牧草；辐射育种；辐射敏感性；诱变剂量；性状改良

自从1927年美国科学家Muller首先发现X射线能引起生物遗传性变异以来，诱变育种已有70多年的历史[1]。辐射育种在选育牧草新品种、创造新的种质资源、改进育种方法、提高诱变效率和基础理论研究等方面不断取得新的突破。最近几年，国外牧草的辐射育种工作发展较快，育出了许多优质牧草新品种[2]。我国牧草辐射育种起步相对较晚[3，4]，但进展较快。

1 诱变剂选择的研究

目前应用的诱变剂均属于物理的范畴，种类繁多，除γ射线外，X射线、β射线、中子、电子束、离子束、激光、光子、软X射线、微波、激光-核等也得到了广泛的应用，其中离子辐射诱变频率在6.8%～12.0%之间，能诱导几个性状同时突变，应用前景广[5]。在草业上运用最多的是UV-B和60Coγ，如吴殿星[6]用60Coγ射线或叠氮化钠进行种子直接诱变或离体诱变处理，然后经多重筛选和同步化育种培育成天然彩色草坪草。

2 辐射敏感性和适宜诱变剂量的研究

2.1 辐射敏感性的研究

牧草辐射敏感性指各种牧草受射线辐照后对射线反应的敏感程度，即M1代所受辐射损伤效应的大小[7]。鱼红斌等[8]对5个沙打旺品种的诱变规律和黄土高原25个苜蓿品种的辐射敏感性进行了报道。马建中等[9]对89个豆科牧草种子进行了60Coγ射线适宜辐射剂量敏感性及生物学效应的研究。马鹤林等[10,11]利用60Coγ射线对我国北方主要牧草的诱变规律、辐射敏感性和辐射育种的适宜剂量进行了研究，发现禾本科牧草最为敏感，半致死剂量在4.7～30 krad之间。马建中等[12]将中国北方主要牧草品种的辐射敏感类型分为敏感型、中间型和迟钝型3种类型。鱼红斌等[13]选用黄土高原54种牧草，用60Coγ射线照干种子，发现各种牧草对射线的反应不同，且出苗率和幼苗高度与剂量呈负相关。吴关庭等[14]发现无菌培养条件下‘美洲虎3号’和‘可奇思’对辐射比较敏感，半致死剂量大约在150 Gy左右，而‘凌志’和‘猎狗5号’的辐射敏感性分别中等和较弱，用低剂量γ射线处理可促进高羊茅成熟种子的愈伤形成。

2.2 适宜诱变剂量的研究

(1)豆科牧草适宜诱变剂量的研究几十年来，国内外在研究豆科牧草植物的辐射引变过程中，探索出了许多品种的辐射适宜剂量。我国学者对沙打旺和少数几种牧草的辐射诱变剂量进行了研究[8]。海棠等[15]按多靶单击模型拟合剂量效应曲线，以计算机处理求得了三叶草的适宜辐射剂量。宣继萍等[16]经过辐射诱变得到的狗牙根诱变后代，发现低剂量的后代比高剂量的节间粗。

(2)禾本科牧草适宜诱变剂量的研究张彦芹等[17]用60Coγ射线照射干种子和分化苗，发现高羊茅‘爱瑞3号’出苗率和植株存活率随照射剂量增加而降低，干种子适宜诱变剂量为100～150 Gy，分化苗适宜诱变剂量为20～25 Gy。郭爱桂等[18]选用暖季型草狗牙根的营养器官甸旬茎(长7～10 cm左右)进行60Coγ射线照射，栽培后证明狗牙根甸甸茎的γ射线的半致死剂量为9 000 rad。王月华等[19]发现50 Gy的辐射对高羊茅种子的萌发具有促进作用，较高剂量的辐射对高羊茅种子的萌发有抑制作用，且随着辐射剂量的加大抑制作用增强，适宜辐射诱变剂量为150 Gy。柴明良等[20]以苇状羊茅栽培品种为材料，对干种子进行不同剂量的60Coγ射线处理，发现200 Gy剂量是抑制早期生长减少剪草次数的最佳剂量。

3 利用辐射进行性状改良的研究

培育高产、品质好、抗病和抗逆性强的新品种，是目前国际上在牧草辐射育种工作中比较重视的问题，人们也开始用突变育种的方法培育耐寒、耐盐碱的品种。近年来，沙打旺、苜蓿等都有突变品种育成[21]。

3.1 生产能力

近年来，育出了一些高产新品种和突变体。翁伯琦等[22]发现经过60Coγ射线辐射后的豆科决明属牧草品种的种子农艺性状有不同程度的变异，辐射后代生物量分别比原种增加。鱼红斌等[23]研究发现，沙打旺在一定限度内随着始花序着生叶位的增加，出苗至开花的天数、株高和一级分枝数增加，而同一品种在同一密度下，株高和一级分枝数量是决定产草量高低的重要因子。

3.2 早熟性

有些牧草经照射后获得了提前开花和早熟的新品种。李红[24]诱变育成了沙打旺早熟品种。鱼红斌等[23]认为播种当年辐射的沙打旺，始花序着生叶位以9～10个叶之间的植株为好，开花早，对选育超早熟沙打旺有指导意义。马建忠等[7]研究发现，异花授粉牧草沙打旺辐照后，当代的种子直接播种在≥10 ℃(年积温2 308 ℃)的低温下，而且能提高突变体的适应性，增加选择的准确性，缩短育种周期。

3.3 品质

有些品种虽具有抗性，但某些农艺性状欠佳，可以通过诱变加以改良。徐国忠等[25]利用60Coγ射线辐照豆科决明属5个牧草品种的种子，辐照后变异株全K有显著下降。翁伯琦等[22]利用60Coγ射线辐射豆科决明属5个牧草品种的种子，结果表明植株的氨基酸营养成分呈现较大程度的变化。

3.4 适应性

(1)形态学方面叶片、茎、根、株形等均可作为鉴定指标。宣继萍等[16]研究表明，原始种源进行多代的辐射诱变，可以使得叶片显著变窄，草层高度显著降低，节间变细变长。郭爱桂等[18]研究认为不同产地的狗牙根种源对不同剂量的γ射线反应不同，高剂量处理后数量性状能够产生较稳定的理想变异；在色泽变异上，低剂量处理的有50%的叶色变深(变红)，而高剂量处理的只有40%叶色变深。张彦芹等[17]研究表明60Coγ射线辐射可以获得叶片变小、变细，且具有耐旱(寒)特性的高羊茅突变体。

(2)生理生化方面在生理生化方面，保护酶活性、细胞膜透性、脯氨酸和丙二醛含量等可作为抗旱性鉴定指标。王月华等[19]用60Coγ射线辐射处理高羊茅的3个品种‘千年盛世’、‘知音’和‘猎狗5号’的干种子，发现3种酶的活性均随辐射剂量的增加先升高后降低。

(3)分子生物学方面随着分子生物学技术的发展，人们已经能从分子水平对变异体进行早期鉴定。翁伯琦[22]等对射线辐射豆科决明属的RAPD分析表明，辐射后代与原种DNA指纹图谱存在明显差异。张彦芹等[16]以高羊茅‘爱瑞3号’为材料，用60Coγ射线照射干种子和分化苗后，RAPD分析显示突变体在DNA水平上发生了变异。徐国忠等[25]利用60Coγ射线辐照豆科决明属5个牧草品种的种子后，RAPD分析表明5个品种辐射后代在遗传上都有明显的变异。