黑麦草属28个引进品种辐射子一代的生长性状比较

刘 勇，柯绍英，黄小琴，张 蕾，刘红雨，周西全

（1.四川省农业科学院植物保护研究所，四川 成都610066；2.农业部西南作物有害生物综合治理重点实验室，四川 成都610066）

黑麦草（Lolium）因具有产草量高，柔嫩多汁，富含蛋白质、碳水化合物，适口性好，适应性强，各种家畜和草食性鱼类均喜食的优点而被推广应用。随着畜牧业的快速发展，我国优质牧草市场缺口尤显突出，2000年，我国优质牧草市场缺口就达到300万t［1］。这与我国饲料用牧草栽培品种主要依靠引进，牧草育种总体水平低和优质资源较少等因素［2］有关。

诱变育种技术方法简便，可在短时间内改变作物的某一性状，在作物品种改良上具有独特的作用［3］，目前在粮经作物上取得了良好成效［4-5］，在牧草诱变育种方面也开始了起步工作［6-7］。60Co-γ射线作为一种穿透力强、能量高的电离辐射，成为了目前最常用的辐射诱变源，利用γ射线诱变牧草在农艺学、细胞学等方面已有报道［8-12］。为了加快国外引进品种的适应能力和选育优质适生牧草品种，本研究在对国外引进的28个优良黑麦草牧草品种进行生态适应性评价［13］的基础上，采用不同剂量γ射线对种子进行辐照处理，连续两年在田间比较28个品种经辐射处理后的生长性状变异和表现情况，旨在通过辐射诱变手段对国外优质牧草进行适应性改良，选育出具有优良性状的突变材料和牧草品种，为优质牧草品种的应用拓展领域，也为黑麦草快速育种提供有效借鉴。

1 材料与方法

1.1 供试材料 28个引进黑麦草品种，分别25个为意大利黑麦草（L.multiflorum）品种Defo、Ligrande、Gordo、Orlando、Lolita、Taurus、Emmerson、Zarastro、Gemini、Lemtal、Prestyl、Domino、Fastyl、Lipo、Barmultra、Lipo、Bartissimo、Zorro、Alamo、Ellet、Tosca、Licarno、Remy、Liberta、Lema和3个多年生黑麦草（L.perenne）品种Barfort、Loretia、Edda。

1.2 试验方法

1.2.1 辐射处理 28个引进黑麦草种子各3份，每份40g，每品种取两份于2005年8月用γ射线进行辐照处理（辐射在四川省农业科学院生物技术核技术研究所钴圃辐照场内进行），另一份未辐照处理种子用于田间对照。采用400（低剂量）和500Gy（高剂量）60Co-γ射线对28个黑麦草品种种子进行辐射（在前处理试验中设置的吸收剂量分别为200、300、400和500Gy，最后选定处理剂量为400和500Gy，剂量率为4.687 5Gy·min-1）。

1.2.2 田间比较试验 田间试验在四川省农作物抗性鉴定基地内进行，位于104°04′E，30°39′N，年均温18℃左右，年降水量1 000mm左右，多雾。土壤为典型的紫色土，肥力中等。播种前施用除草剂除草后翻耕、挖穴。

2005年9月进行播种，辐射种子以行播种植（每行20株），试验对照种子为相同品种未进行辐射处理的种子，辐射处理与对照隔行播种；2006年9月将2005年收获的种子进行第2次种植。播种方式为穴播，每穴放4～6粒种子；每个重复播种20穴，每个品种3次重复，共60株，穴距40cm×40 cm。待出苗转青后间苗，每穴留苗1株。

1.2.3 田间管理 播后到苗期为保持地表下10cm左右湿润，采用人工地面移动式喷灌，2～3d喷灌一次，以后每周喷灌一次，或视苗情及降水而随时调整。整个生育期内实时追肥、人工去除杂草。试验田发现地老虎、蝼蛄等害虫，及时用呋喃丹撒施地表进行防虫。

1.2.4 观测指标 播种后一周，调查每个材料的种子萌发情况；抽穗前测量植株株高、分蘖数，刈割地上部分，留茬约5cm，每重复刈割10株，分别称量鲜质量；以小区内50%植株抽穗或成熟为标准，目测记录各品种抽穗期、成熟期；整个生育期内随时观察植株病害发生情况。以相同品种未进行辐射处理的种子为试验对照。

1.2.5 数据处理 试验数据采用SPSS软件进行方差分析t检验。

2 结果与分析

2.1 辐照对种子萌发的影响 28个引进黑麦草经400（低剂量）、500Gy（高剂量）的60Co-γ射线辐射诱变后，部分品种的种子萌发受到抑制。400Gy（低剂量）辐照的Gordo、Ligrande、Barmultra 3个品种种子不萌发；500Gy辐照的Remy、Bartissimo种子未萌发；其余品种经高、低剂量的γ射线辐照后，种子均正常萌发并生长至成熟。由此可见，不适宜剂量的γ射线会造成某些黑麦草种子组织损伤，影响其萌发生长，因此，采用辐射诱变技术进行黑麦草诱变处理时，不同品种牧草的适宜剂量有差异（表1）。

2.2 辐照对分蘖力的影响 γ射线处理能够改变黑麦草的分蘖能力，部分品种的分蘖能力增强，而部分品种的分蘖能力却明显下降，同一品种经辐射后，材料分蘖能力存在明显个体差异，重复间极差很大。当辐射剂量为400Gy时，Zarastro、Lipo、Licarno、Liberta、Barfort、Bartissimo、Tosca 7个品种的诱变材料的分蘖数增加，明显高于对照，其中Zarastro分蘖数达241个，显著高于对照和其他诱变材料；当辐射剂量为500Gy时，Gordo、Orlando、Ligrande、Barmultra 4个品种的诱变材料分蘖数高于亲本（表1）。

黑麦草经辐射诱变后，分蘖能力的遗传稳定性存在个体差异（表1）。在2006年分蘖数表现增加的诱变材料中，仅有Zarastro、Barfort、Tosca、Orlando 4个诱变材料的分蘖优势在2008年试验中得以较好保持（数据未列出）；另外Lemtal、Remy、Tosca、Lipo 4个品种的500Gy辐射材料的分蘖力较2006年增加，其余材料的分蘖力表现出一定的下降趋势。

2.3 辐照对株高的影响 引进黑麦草品种经γ射线辐射处理后，其株高与对照相比都发生了改变，增减不一，品种间与品种内都存在明显的随机性（表2）。Lolita经400Gy辐射诱变，个体间株高差异达到33cm；而Licarno诱变材料个体间株高差异仅为2cm。Licarno、Lolita两个品种诱变材料的株高与对照相比都表现出明显优势，特别是Lolita，经500 Gy辐照诱变后，株高比对照增加11.2%；第2年种植Lolita诱变材料的株高优势仍然存在，经400Gy辐照诱变的材料株高显著高于对照，表现出较强的株高遗传稳定性。

2.4 辐照对鲜质量的影响 γ射线辐射处理对黑麦草植株鲜质量影响程度不一致，鲜质量变化随机性强（表3）。不同剂量辐射后都表现增加的材料有Lipo、Ellet、Eicarno、Lolita、Edda，其中 Lolita的诱变材料的株高增加显著，经500Gy诱变后获得材料的鲜质量比未进行诱变的亲本增加了140%。而Defo、Zarastro、Zorro、Liberta、Emmerson、Fastyl、Tosca 7个品种经辐照诱变后植株鲜质量均下降。

2006年测定Fastyl诱变材料植株鲜质量均较亲本降低，而2007年均比亲本增加；另有少数品种经不同辐射剂量处理后诱变材料的鲜质量遗传特性与亲本相比发生了相反变化，如2006年田间试验中，经500Gy辐射诱变后的Lolita植株鲜质量比400Gy辐射诱变高，而在2007年，不同剂量辐射处理材料的鲜质量却表现为400Gy辐照处理优于500Gy处理。其余大部分品种诱变材料的植株鲜质量遗传特性得到了稳定表达，即与2006年相比，与亲本和对照品种间的差异趋势仍然相同（表4）。

2.5 对抽穗期的影响 通过田间比较观察发现，辐射处理对部分黑麦草的抽穗期造成明显影响。28个引进黑麦草诱变材料均能在四川地区完成整个生育期生长并正常成熟，但辐照处理能够提前或推迟抽穗期。如Defo、Gemini、Bartissimo经过不同剂量γ射线辐射后，其抽穗期比对照提前了10d以上，而Barfort、Prestyl的诱变材料的抽穗期比亲本推迟8d，其余品种的诱变材料的抽穗期与对照基本一致，差异在2～3d内。

表1 γ射线辐射对黑麦草分蘖数的影响Table 1 The Branch number sof 28varieties of ryegrass after irradiation treatments

表2 γ射线辐射对黑麦草株高的影响Table 2 The height of 28varieties of ryegrass after irradiation treatment

3 讨论

60Co-γ射线辐射黑麦草牧草种子能够改变种子的发芽率、分蘖数、株高、鲜质量和抽穗期等生长性状，在适宜的处理剂量下，改变后的性状均能够稳定遗传，表明60Co-γ射线辐射黑麦草种子能够进行遗传性状，特别是产量等性状的改良，有利于优良牧草品种的引进、选育和利用。

在进行辐照诱变处理时，首先根据不同品种筛选适宜的辐照处理剂量。适宜的辐射处理剂量必须保证处理后种子具有一定的发芽率和成活率，这是辐射诱变育种试验取得成功的重要前提之一。适宜辐射剂量受植物对辐射的敏感性所制约，植物敏感性是从被照射植物的各种生理过程破坏和组织损伤程度上表现出来的［14］。根据各植物对射线的敏感程度，可将其分为射线“敏感型”、“中间型”、“迟钝型”，黑麦草对射线敏感度的差异与不同草种的生态特性相适应，即草种的生态条件与辐射敏感性具有内在联系，耐辐射的草种一般具有较好的生态适应性［2，14］。本研究显示，黑麦草种子经γ射线照射处理后，高、低剂量合计，仅有5个辐射材料未萌发，其余黑麦草的发芽能力与亲本间不存在明显差异，说明本研究引进的28个黑麦草种中，89.3%的品种对射线的敏感程度为“迟钝型”，相应的也是生态适应性广的草种，已报道的生态适应性栽培试验证实了此结论［13］。

γ射线辐照诱变育种通常存在高剂量损伤效应和低剂量刺激效应［15］，即高剂量辐射不利于植物生长，而低剂量的辐射可能会促进植物的生长。但本研究显示，高、低剂量处理对黑麦草生长性状的影响，无规律性存在。如 Gordo、Orlando、Ligrande、Barmultra 4个品种的分蘖数是高剂量处理优于低剂量；而Zarastro、Lipo、Licarno等7个品种的诱变材料却是低剂量处理优于高剂量。这可能与辐射处理对植物各生长指标影响程度变化方向的不一致性有关［15］。

本研究对28个牧草品种同时进行了两个剂量的辐射处理，观察比较各个诱变材料的各项生长特性指标结果可以看出，适宜的辐射剂量随品种的变化而不同。因此，在进行黑麦草品种诱变育种时要根据不同牧草品种确定适宜辐照剂量，对敏感程度不同的草种应加以区别对待，即反应敏感型降低处理剂量，迟钝型加大处理剂量，以筛选出针对不同敏感程度草种的适宜辐射剂量。

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