60 Co－γ辐射对黄花苜蓿出苗和染色体的诱变效应

石凤玲， 石凤翎， 赵 敏， 王 璐， 贾 花

（内蒙古农业大学生态环境学院， 呼和浩特010019）

黄花苜蓿（Medicago falcata L．）是豆科多年生草本植物，在亚洲和欧洲都有较广泛的分布［1－2］。黄花苜蓿抗逆性强［3］、适口性好［4］、营养价值高［5］，但与紫花苜蓿相比其产量较低，因此，可通过育种手段改良来获得高产、优质的黄花苜蓿新材料。

辐射诱变的变异幅较宽、突变性状稳定快、育种周期短，在植物育种中广泛利用。目前采用60Co－γ射线诱变已获得早熟沙打旺品种［6］、加倍的扁蓿豆材料［7］及各类作物品种［8－9］。因此，本研究拟采用60Co－γ射线辐照黄花苜蓿种子，分析辐照对幼苗生长和染色体变异的影响，从中找出有利变异的突变体及其相应的处理条件，为培育高产优质的黄花苜蓿新品系奠定基础。

1 材料与方法

1．1 材 料

对在常温下保存2年后的呼伦贝尔黄花苜蓿（Medicago falcata L．cv．Hulunbeier）种子进行辐照处理，5 d后进行相关试验研究。

1．2 研究内容与方法

1．2．160Co－γ射线辐照处理

辐照前将种子用砂纸打磨，部分用清水浸泡至吸胀，另一部分不进行吸胀处理。采用60Co－γ射线对种子进行辐照，辐照分为5个剂量，分别为600，800，1 000，1 200，1 400 Gy。

1．2．2 辐照处理后的根尖细胞染色体鉴定

分别取吸胀、未吸胀及对照种子30粒，放于25℃恒温箱中进行发芽试验。并参考吴松权的方法［10］对根尖细胞进行染色体敲片。取至少3个根尖为1个处理，每个根尖观察分析10个细胞，最后统计所有观察材料的染色体数，并统计其二倍体、混倍体及四倍体数所占的比例。

1．2．3 辐照处理后的出苗率及幼苗生长观察

取不同辐照处理的黄花苜蓿种子各100粒，播种在高10 cm的育苗盘中，记载出苗时间，统计出苗率；随机标记10株幼苗，测定幼苗生长高度，并记录第1片真叶出现的时间。同时观察所测叶片的形态变化，当长出第4片真叶时，选取其中第2片真叶，测定中间小叶的长度和宽度，计算长宽比。

1．2．4 数据分析

采用Excel和SAS 9．0软件对试验数据进行分析处理并作图。

2 结果与分析

2．1 不同辐照剂量下黄花苜蓿根尖体细胞染色体数目的变化

经根尖体细胞染色体观察可知（表1），作为对照的黄花苜蓿体细胞染色体数主要为二倍体，占49．57%，混倍体和四倍体所占比例较少；经不同剂量辐照后，二倍体（对照）所占比例有所下降，而混倍体和四倍体所占比例均有所增加；1 000 Gy处理黄花苜蓿后染色体加倍情况见图1所示，其中1 400 Gy处理吸胀种子后产生的混倍体较多（54．98%），而四倍体少（8．89%）；1 200 Gy处理吸胀和未吸胀种子，四倍体产生的比例均较高（39．98%和41．71%）而混倍体少（18．21%和18．98%）。

表1 60 Co－γ辐照黄花苜蓿种子染色体的情况分析

2．2 黄花苜蓿种子辐照后萌发生长及幼苗形态的变化

经不同辐照剂量处理后，种子出苗率均有一定幅度的提高（见表2），其中1 400 Gy和1 200 Gy剂量处理吸胀种子出苗率最高，分别为59%和58%，同时吸胀种子的出苗率显著高于同剂量未吸胀种子的出苗率；不同辐射剂量对真叶的生长有一定的影响，辐照剂量大，则植物的生长将会受阻，并且长出真叶的时间也会推迟；但在600～800 Gy剂量辐照下黄花苜蓿幼苗的生长高于对照，这可能是由于辐照打破了种子的休眠，促进其内部物质的活化。

表2 60 Co－γ辐照黄花苜蓿种子的萌发率及幼苗的变化情况

由小叶的长宽比值可以看出，种苗形态经不同辐照处理后也会发生一定程度的变异。辐照后部分叶的形状发生变异，变长或变宽（如图2～3所示）。

表3 黄花苜蓿种子经60 Co－γ辐照后幼苗生长高度的变化情况

从表3可以看出，辐照后其幼苗株高均发生不同程度改变，随辐照剂量的增加各处理间没有明显的变化规律。其中1 000 Gy辐照未吸胀种子后其幼苗生长最慢，而1 200 Gy辐照未吸胀种子后其幼苗生长最迅速，显著（p＜0．05）高于对照和其余处理，即1 000 Gy辐照显著抑制了植株的生长，而1 200 Gy辐照则促进了植株的生长。

3 讨 论

3．1 60 Co－γ辐照剂量与染色体倍性变异

应用60Co－γ射线辐射种子诱导多倍体时，因植物种类、处理材料的发育阶段以及环境条件等的不同，诱导的最佳处理量及时间也各不相同。物理辐射作用的主体是染色体。种子经60Co－γ射线辐照处理后，植物细胞的昼夜间有丝分裂频率发生了变化。导致染色体数发生变异［11］。林兵等认为，60Co－γ可使染色体发生易位、断裂等现象，从而使遗传物质的组成，产生可以遗传的变异［12］。但染色体数目增加和减少是同步的［13］。在本试验中，经1 400 Gy剂量的60Co－γ射线辐照处理后，黄花苜蓿细胞染色体多倍体出现的几率最大，其中也有一些细胞的染色体数为32条。1 200 Gy剂量辐照黄花苜蓿后，四倍体出现的几率较高。因此，用60Co－γ射线辐照黄花苜蓿种子时，适宜剂量为1 200 Gy。

3．2 60 Co－γ辐射剂量与黄花苜蓿种苗生长及形态变异

以诱发突变为目的的辐射处理，会造成植物的生理损伤［14］。本试验中所设计应用的60Co－γ辐射剂量对黄花苜蓿种子的出苗情况均表现出促进的作用，其中吸胀种子的出苗率显著高于未吸胀种子的出苗率，由此证明了吸胀种子比干种子更容易受到辐射的刺激，辐射敏感性强；不同的辐射剂量对田间出苗率的影响不同，1 200～1 400 Gy辐照的种子出苗率相对较高，这与吴光升等［15］对美女樱和菠萝菊的研究结论相似。

图1 1 000 Gy处理黄花苜蓿后染色体加倍情况

试验中的黄花苜蓿在低剂量下，生长高度低于对照，这可能是由于受到辐射后细胞损伤严重，修复能力下降［16］。而高剂量的辐照也会对幼苗的生长和发育起到明显的抑制作用［17］。因此，在本试验中出现了高剂量（1 200 Gy）下幼苗生长高度高于对照的现象，这也可能是高剂量下产生了一定数量的多倍体所致。

4 结 论

同剂量辐照下，未吸胀种子的出苗率明显低于吸胀种子出苗率；随辐射剂量增强，第1片真叶长出的时间延长，幼苗生长变缓；60Co－γ射线辐照黄花苜蓿种子其染色体加倍的适宜剂量为1 200 Gy。

图2 600 Gy处理后黄花苜蓿幼苗形态

图3 800 Gy处理后黄花苜蓿幼苗形态

［1］王俊杰，云锦凤．黄花苜蓿种质的优良特性与利用价值［J］．内蒙古农业大学学报，2008，28（1）：215－216．

［2］李雪枫，王宁，吴韶寰．苜蓿的应用价值及展望［J］．宁夏农学院学报，2003（01）：76－82．

［3］李志勇，李鸿雁，师文贵，等．苜蓿属（Medicago L．）种质资源描述规范和数据标准的制定及应用［J］．植物遗传资源学报，2009（01）：81－85．

［4］师尚礼，南丽丽，郭全恩．中国苜蓿育种取得的成就及展望［J］．植物遗传资源学报，2010（01）：46－51．

［5］黄迎新，周道玮，岳秀泉，等．黄花苜蓿形态变异研究［J］．中国草地学报，2007（5）：16－21．

［6］鱼红斌，伊虎英，马建中．60Co－γ射线诱发沙打旺早熟性产草量与始花序着生叶位相关性的研究［J］．中国草地，1993（01）：55－59，62．

［7］卞晓燕．60Co－γ辐射和秋水仙素诱导直立型扁蓿豆多倍体研究［D］．内蒙古农业大学，2009．

［8］李玉明．60Co－γ射线辐射对西瓜生长发育的影响［D］．甘肃农业大学，2013．

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［11］刘芹．60Co－γ射线对厚皮甜瓜的生物学效应研究［D］．新疆农业大学，2007．

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［13］李红，罗新义，王殿魁．龙牧801和龙牧803苜蓿新品种［J］．黑龙江畜牧科学，1995（2）：43－45．

［14］强继业．60Co－γ射线辐射对烤烟生长及品质的影响［D］．南京农业大学，2011．

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