钴60γ射线对大麦种子的辐射效应

张凤英 包海柱 刘志萍

(内蒙古农牧业科学院 , 内蒙古 呼和浩特 010031 )

育种材料的不断创新是品种不断出新的物质基础，是优良基因重组并显现优势的条件。在现有育种种质资源条件下通过物理诱变(辐射)方法来拓展基因库是一个行之有效的途径。据1995年不完全统计，全世界在158种植物上辐射育成和推广了1932个品种，我国利用辐射育成的品种达495个，而且通过诱变可以诱发出自然界尚未出现或很难出现的新基因源[1]。大麦的诱变育种工作也取得了进展，育成的新品种数目不断增加，1981年为58个，1985年达70个，1987年又增至77个，其中直接利用的28个，间接利用的49个，大麦突变品种数目占粮食作物突变品种数目(539个)的14.3%，仅次于小麦和水稻占第三位[2]。本研究参照其他植物辐射诱变经验，通过对大麦品种进行了60Co-γ射线辐照处理，探求其适宜的辐射剂量，为通过诱变方法对现有育种材料进行人工基因突变，诱变出新型基因，为育种目标服务提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料是芽率为100%的18个不同基因型的品种资源材料。种子含水量12.2%。供试材料均为稳定品种。

1.2 方法

2009年3月30日将经60Co-γ辐射后的大麦种子种植于内蒙古农牧业科学院试验田。在播种前1个月经中国农业大学对种子进行辐射处理，种子辐射设4个水平的剂量处理。分别为：0 Gy (CK)、100Gy、150 Gy、200Gy , 每处理100粒种子, 1次重复。播种后，整个生育过程按常规进行田间管理。2009年4月11日开始出苗，在完全出苗后，于4月20日统计出苗率。出苗率计算方法为：出苗率(% )=(出苗数/播种的种子数)×100。应用SAS9.0[2]统计程序对不同剂量处理的出苗率进行回归分析。计算半致死剂量(LD50)。

2 结果与分析

2.1 辐射对出苗率的效应

不同剂量的60Co-γ射线辐射处理大麦种子后，其出苗率统计结果见表1。将辐射剂量作为因变量(X),不同剂量下的相对出苗率作为依变量(Y)，建立回归方程并计算出苗率为50%时的半致死剂量LD50。

回归方程及LD50如下：

07PZ-02：Y=99.68-0.34X (R=0.98) LD50=146.4

07PZ-30：Y=101.22-0.35X (R=0.94) LD50=150.7

07PZ-31：Y=103.6-0.31X (R=0.97) LD50=171.8

07PZ-40：Y=102.8-0.35X (R=0.98) LD50=153.1

07PZ-43：Y=92.0-0.50X (R=0.97) LD50=84.0

08PZ-02：Y=100.03-0.27X (R=0.99) LD50=185.9

08PZ-08：Y=99.8-0.14X (R=0.95) LD50=366.2

08PZ-13：Y=102.11-0.20X (R=0.98) LD50=265.1

08PZ-15：Y=96.51-0.36X (R=0.98) LD50=127.6

08PZ-18：Y=98.9-0.17X (R=0.96) LD50=286.6

08PZ-19：Y=106.8-0.37X (R=0.95) LD50=154.8

08PZ-23：Y=101.6-0.19X (R=0.99) LD50=268.8

08PZ-30：Y=103.3-0.41X (R=0.99) LD50=130.2

08PZ-31：Y=105.1-0.43X (R=0.95) LD50=128.9

08PZ-34：Y=102.1-0.41X (R=0.99) LD50=127.8

08PZ-48：Y=100.4-0.22X (R=0.99) LD50=232.2

08PZ-57：Y=100.1-0.25X (R=0.99) LD50=193.8

08J-34： Y=101.2-0.24X (R=0.98) LD50=209.8

由表1的统计结果可知,随着辐射剂量的增加，供试材料的的出苗率整体呈下降趋势。但下降的幅度不同(图1)，说明材料间的基因型差异造成对辐射强度的敏感程度不同。通过对回归方程的求解，供试材料的半致死剂量LD50值为：84(07PZ-43)<127.6(08PZ-15)<127.8(08PZ-34)<128.9(08PZ-31)<130.2(08PZ-30)<146.4(07PZ-02)<150.7(07PZ-30)<153.1(07PZ-40)<154.8(08PZ-19)<171.8(07PZ-31)<185.9(08PZ-02)<193.8(08PZ-57)<209.8(08J-34)<232.2(08PZ-48)<265.1(08PZ-13)<268.8(08PZ-23)<286.6(08PZ-18)<366.2(08PZ-08)。根据大麦不同品种的半致死剂量，可将材料进行分类。本研究中将其分为4类：即敏感型、中间型、迟钝型、极端迟钝型。其中敏感型为<100GY；中间型为100～200GY；迟钝型为200～300GY；极端迟钝型为>300GY。其中4种类型的材料所占比例分别为：敏感型5.56%，中间型61.11%，迟钝型27.78%，极端迟钝型5.56%。

表1 不同辐射剂量对出苗率的影响

图1 不同辐射剂量对出苗的效应

2.2 辐射对育性的效应

在抽穗期对供试材料的育性调查中发现，仅08PZ-57材料的150GY处理水平出现了4株不育。其余材料的各处理均未出现不育现象。为了验证此不育现象是否为因辐射胁迫造成的生理型不育还是基因突变型不育，在同年，以此不育株为母本，与性状稳定的可育材料杂交，借以通过对其杂交后代的育性观察来确定。

3 结论

1) 由于不同的基因型对辐射敏感程度不同，因此，在辐射育种实践中首先要确定适宜的辐射剂量。只有使M1代(辐射当代)有足够的植株成活率，才能保证M2代产生足够多的可供选择的群体及突变体基因。我们认为，选择100～200GY的诱变剂量为宜。实践中，在观察M1代的生理损伤程度的基础上，对于个别敏感的材料可减少剂量，而对于迟钝型、极端迟钝型的材料适当加大剂量来增加突变发生的频率。

2) 根据本文的研究结果可明确辐射诱变后的出苗率与辐射剂量呈一元一次线性关联，其线性方程表达式为：Y=a-bX (a>0,b>0),出苗率随辐射剂量的增加而降低。

3) 通过对抽穗期的育性调查发现，供试材料中仅08PZ-57材料的150GY处理水平出现了不育现象，说明通过辐射胁迫可以诱变出不育，但是否为基因型可遗传不育，需要进一步通过试验来观察与分析方可明确。

[1] 张天真主编.作物育种学总论 [M]. 北京：中国农业出版社，2003

[2] 俞志隆，黄培忠，等编著.大麦遗传与改良[M]. 上海：上海科学技术出版社，1994

[3] 裴喜春主编. SAS及应用-第二版[M].北京：中国农业出版社，2007