低剂量电子辐射处理提高马铃薯产量的研究

斯琴图雅， 王 强， 张玉宝

（黑龙江省科学院技术物理研究所，黑龙江哈尔滨150086）

射线的低剂量刺激效应是指以不改变其遗传基础的剂量辐射生物的细胞、组织、器官或机体等，促进生物体内部物质的变化，加速新陈代谢，活跃其生活机能，从而给生物体的发育，生长带来某些有利的变化［1-2］。国内，福建省农业科学院利用γ射线辐射马铃薯，研究其对生育的影响，结果表明γ射线对马铃薯长势和株高具有刺激作用，但产量未得到提高［3］；中国科学院近代物理研究所利用重离子束辐射进口马铃薯“大西洋”，使大薯率增加50%，小薯率减少50%［4］。国外，仅前苏联有利用电子束辐射马铃薯获得增产的简要报导［5-6］。以上研究证实了低剂量电离辐射具有刺激效应，但对其刺激效应的影响因素未提及。本研究利用电子射线播前处理马铃薯微型种薯获得了增产，并探索了低剂量刺激效应的部分影响因素。

1 材料与方法

1.1 试验材料

马铃薯微型种薯“荷兰15”，由黑龙江省农业科学院植物脱毒苗木研究所提供。

1.2 主要仪器设备

DD1.2高频高压电子加速器（1.2MeV，1.0mA），由黑龙江省科学院技术物理研究所提供。

1.3 试验方法

1.3.1 试验材料处理

辐射处理共两次，均在辐射室内常温有氧条件下进行，辐射电子能量为0.9 MeV。

第一次辐射处理温室种植用马铃薯微型种薯，所辐射的“荷兰15”微型种薯为休眠种薯。采用7个梯度的辐射剂量，分别为 0、1、3、6、12、24、48Gy；统一辐射剂量率为0.125 Gy/s；为试验不同辐射剂量率对产量的影响，在12 Gy剂量下另选一个辐射剂量率0.167Gy/s；每个辐射剂量下均处理4粒种薯。

第二次辐射处理田间种植用马铃薯微型种薯，所辐射的“荷兰15”微型种薯为发芽种薯。采用7个梯度的辐射剂量，分别为 0、1、3、6、12、30、50Gy；辐射剂量率为0.167Gy/s；每个辐射剂量下均处理120粒种薯。

1.3.2 播种及培育

温室培育：2008年2月1日，将辐射过的马铃薯微型种薯于黑龙江省农业科学院温室内进行盆栽种植。每个处理组种植4个育秧盆，育秧盆深36 cm，直径30 cm；内装由草炭、珍珠岩、土、煤灰等按比例调配的培养基；生长季温室白天温度为28℃～30℃，晚上温度约18℃。于2008年6月11日收获，并统计单株产量。

田间培育：2008年5月20日，将辐射过的马铃薯微型种薯于黑龙江省农业科学院试验田进行田间种植。整地垄距90cm，播种株距25cm，播种深度6cm，每个辐射组三个重复，小区面积10m2。按照马铃薯栽培技术措施进行田间管理，于2008年10月7日收获，同时统计单株产量和亩产量。

2 结果与分析

2.1 辐射剂量率对产量的影响

温室种植时为探索剂量率效应，在总剂量为12Gy条件下取了两个辐射剂量率，分别为0.125Gy/s，0.167Gy/s。单株产量的统计数据表明，0.167Gy/s剂量率处理组比0.125Gy/s剂量率处理组增产了6.8%（见表1），可见低剂量电子辐射对马铃薯作物具有剂量率效应。

表1 不同剂量率对“荷兰15”产量的影响（温室）Table 1 The influence of the different dose rate on“Holland 15”production(greenhouse)

辐射剂量率为单位时间内的辐射剂量。辐射同样的剂量，剂量率高时作物受到的辐射影响较难修复，因而对作物的刺激效应更明显。

2.2 辐射剂量对产量的影响

温室与田间收获时对产量的统计数据表明，适宜剂量的电子辐射具有良好的增产效果，温室培育获得最佳增产36.3%（见表2），田间培育获得最佳增产12.3%（见表 3）。温室与田间的 1、3、6、12Gy四个辐射处理组增产规律较为统一，增产最佳的辐射剂量均为3Gy，两次试验的重合性较好。

表2 马铃薯品种“荷兰15”经低剂量电子辐射后种植在温室的产量表现Table 2 The“Holland 15”production growingin greenhouse after lowdose electronic irradiation

表3 马铃薯品种“荷兰15”经低剂量电子辐射后种植在田间的产量表现Table 3 The“Holland 15”production growingin field after lowdose electronic irradiation

2.3 不同生理期的种薯对电子射线的敏感性差异

温室种植的是“荷兰15”休眠种薯，田间种植的是“荷兰15”发芽种薯，处于两种生理期的微型种薯经适宜剂量电子辐射处理后均有所增产，但辐射增产的剂量范围有所不同，增产情况也有明显的差异。温室培育的适宜辐射剂量为3～24Gy，田间培育的适宜辐射剂量为3～6Gy，并且田间培育获得的增产普遍比温室培育获得的增产低。（见表4）。

表4 处于不同生理期“荷兰15”微型种薯的单株增产情况/%Table 4 The production increase of“Holland 15”singleplant in different physiological periods

有关文献资料表明，不同科、属及不同品种间的辐射敏感性差异较大，含油量低的种子比含油量高的种子敏感，发芽种子比休眠种子敏感［7］。本次田间试验比温室增产低的结果可能是由于温室与田间种植的种薯处于不同生理期引起。

3 讨论

本研究通过温室与田间种植，探索了低剂量电子射线对马铃薯的刺激增产效应及相关影响因素，研究结果表明，用适宜剂量电子辐射马铃薯休眠或发芽的微型种薯均可以达到很好的增产目的，且对于品种“荷兰15”微型种薯3Gy为最佳的辐射剂量，可获得36.3%或更高的增产效果。

射线的低剂量刺激效应受多种因素的影响，包括辐射剂量、辐射剂量率、种薯所处的生理状态等等。如果此次田间种植时所采用的种薯与温室种植一致的休眠种薯，或所采用的辐射剂量低一些，本次田间种植可获得较好的增产效果。

本次试验的局限性：温室与田间种植的种薯数量不多，存在一定统计误差；本次试验种植的马铃薯品种单一，无法确定其他品种对电子辐射的敏感性情况；实际应用前还需进行更进一步的试验。

［1］张朝汉，方承炜，何有余.(工业农业医用)低能加速器的应用［M］.北京，机械工业出版社，1985：313-314.

［2］章铁，刘秀清，张金良，等.不同剂量率60Co-γ射线低剂量辐射对小麦农艺性状的影响［J］.中国农学通报，2008，24（1）：220-223.

［3］林兆松，林尔惠.电离辐射对马铃薯生育影响的研究［J］.原子能科学技术，1963，4：305-309.

［4］谢忠奎，王亚军，颉红梅，等.马铃薯重离子辐射育种研究［J］.原子核物理评论，2008，25(2)：187-190.

［7］杜若甫. 作物辐射遗传与育种 ［M］. 北京，科学出版社，1981：118-139.