60Co—γ射线对山药零余子的辐射效应

刘艳芝　徐祥文　王淑霞　马井玉

摘要：以4个山药品种的零余子为材料，用不同剂量的⁶⁰Co-γ射线进行辐照处理，并调查统计各处理的出苗率及地下小块茎的重量。结果表明：随着辐射吸收剂量的增加，供试材料的辐射损伤效应也逐渐增大，出苗率下降；出苗率与辐射吸收剂量呈一元一次线性关系，其线性方程为：Y=-ax+b（a>0，b>0）；不同吸收剂量处理对山药M₂代块茎的效应品种间表现不同：辐射可以增加嘉祥细毛长山药地下块茎的长度，增加横截面直径，提高单株重；辐射对米山药块茎长度的影响规律不明显，18000rad处理的单株重明显增大；随辐射剂量增加牛腿山药地下块茎重量呈先增加后降低趋势；辐射对铁棍山药地下块茎的影响无明显规律。

关键词：山药零余子；⁶⁰Co-γ射线；辐射效应

中图分类号：S632.1 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2016）04-0054-04

诱变育种是人为地利用物理、化学和生物因素诱导植物遗传性状发生变异，并根据育种目标从变异后代中选育新品种或获得有利用价值的种质资源的一项现代育种技术。辐射诱变属于物理诱变，其具有突变率高、突变谱宽、后代性状稳定快、育种周期短等优点，易于创造新的资源材料与类型，且方法简便，可在短时间内改变植物的某一性状。我国自20世纪50年代后期开始进行植物辐射诱变育种技术的研究，经过不懈努力，在植物突变品种的育成数量、突变品种的种植面积和经济效益等方面，均以较大优势领先于世界其它国家。

山药学名薯蓣（Dioscorea opposita Thunb.），为薯蓣科薯蓣属，广泛分布在我国华北、西北及长江流域各省区，并形成许多地方品种，且粮、菜、药兼用，营养十分丰富，单产和经济价值高，发展前景较好。加强山药的研究与开发，无疑可以为保障我国粮食安全、增加农民收入发挥积极作用。传统的薯块留种栽培方式，造成种性退化和产量下降，影响山药的产业化发展。缺少高产、优质、抗病的山药新品种已成为山药生产中亟需解决的一个重大问题。山药一般为雌雄异株，种子多具不稔性，所以搞杂交育种十分困难，多年来只集中于山药良种的收集和筛选上，根据这一实际，我们利用辐射诱变的方法来诱导突变性状、扩大变异、创新种质、丰富基因库，为选育山药新品种打下良好基础。

由于植物种子在半致死辐射剂量处理下辐射的诱变率最高，因此一般辐射育种中剂量的选择通常采用半致死剂量或临界剂量以内。目前尚未见到关于山药辐射育种中合适辐射诱变剂量的报道。为此我们以4个山药品种的零余子为材料，研究不同辐射剂量对山药零余子出苗率和田间生长情况的影响，以试图找出山药零余子的适宜辐射剂量，为山药的辐射育种提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为：嘉祥细毛长山药、济宁米山药、牛腿山药、铁棍山药的零余子。

1.2 试验方法

2010年3月23日，选大小均匀、表面光滑无残眼、无病虫害、饱满健康的零余子，每500粒装一纱网袋，每品种装7袋，待其快要萌发时（3月28日）送至山东省农业科学院原子能研究所用⁶⁰Co-γ射线进行辐照。辐射所用的吸收剂量为3000～30000rad，每隔5000rad设一个处理，分别为3000、8000、13000、18000、23000rad及30000rad，以未辐照的零余子为对照。

辐照处理后，统一播种在肥水条件一致、排灌良好的山药选种田，记为辐射圃M₁代。将每一纱网袋内的500粒山药零余子按行距0.2m、株距0.15m播种成小区，小区之间留有走道，不设重复，对辐射圃进行统一管理，并及时调查出苗及田问生长情况，在完全出苗后统计出苗率。出苗率（%）=（出苗数/播种的零余子数量）×100。对选出的变异株及时挂牌标记并调查其性状。秋收小块茎存好，于翌年4月3日栽植，每小区栽植量是上年秋实收的小块茎数量（剔除坏的），按行距0.8m、株距0.16m统一播种在打好的山药沟中，每小区之间留有走道，记为M₂代，管理按常规进行，并对出苗及田问长势进行调查，注意找寻变异株，并挂牌标记。变异株单收零余子及块茎，重点调查块茎性状。

应用Microsoft Excel对不同剂量处理的出苗率进行回归分析并作图，计算半致死剂量（LD₅₀）。

2 结果与分析

2.1 不同辐射剂量对山药零余子出苗率的效应

由图1看出，随着辐射吸收剂量的增加，供试材料的出苗率整体呈下降趋势，但下降的幅度不同，说明不同基因型材料对辐射强度的敏感度不同。将辐射吸收剂量作为因变量（X），不同剂量处理下的出苗率作为依变量（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：

嘉祥细毛长山药零余子：Y=-0.0024X+95.515（R²=0.9515），LD₅₀=18964.8；

济宁米山药零余子：Y=-0.0025X+108.97（R²=0.7832），LD₅₀=23588.0；

牛腿山药零余子：Y=-0.0026X+110.76（R²=0.8066），LD₅₀=23369.2；

铁棍山药零余子：Y=-0.0026X+102.4（R²=0.7111），LD₅₀=20153.8。

2.2 不同辐射吸收剂量对山药块茎的效应

2.2.1 不同辐射吸收剂量对M₁代山药块茎的效应 10月底，当山药叶片枯黄时，收获辐射圃的山药零余子和山药的地下块茎，每个品种每个辐射处理的零余子和块茎都单收单存，山药单株块茎重见表1。从表1中看出，随着吸收剂量的增大，山药块茎重多呈逐渐减小趋势，但细毛长山药23000rad处理的小块茎明显大，米山药18000rad处理的小块茎也明显比其它处理的要大，将其分别编号为XFS23000和MFS18000，以便后续深入研究。

2.2.2 不同辐射吸收剂量对M，代山药块茎的效应 由表2可以看出，⁶⁰Co-γ射线辐射可以增加嘉祥细毛长山药地下块茎的长度，增加横截面直径，提高单株重，30000rad处理的单株重较小应该与种薯块茎较小有关。⁶⁰Co-γ射线对米山药块茎长度的影响规律不明显，18000rad处理的单株重明显增大（表3）；随辐射剂量增大牛腿山药地下块茎重量呈先增加后降低趋势（表4）；辐照对铁棍山药地下块茎的影响无明显规律（表5）。

3 结论

3.1 根据本研究结果可知：辐射诱变后的零余子出苗率与辐射剂量呈一元一次线性关系，其线性方程为：Y=-aX+b（a>0，b>0），出苗率随辐射剂量的增加而降低。

3.2 不同基因型山药对辐射敏感程度不同，因此辐射育种实践中首先要确定适宜的辐射剂量。只有使M，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。

3.3 通过田间调查发现，随着⁶⁰Co-γ射线吸收剂量的增大，山药小块茎M₁代有逐渐减小的趋势，但细毛长山药23000rad处理的明显大，米山药18000rad处理的小块茎也明显比其它处理的大，说明辐射处理后产生了一些地下块茎增大的变异，但它能否遗传还需进行深入研究。

3.4 不同吸收剂量处理对山药M₂代块茎的效应品种问表现不同。辐射可以增加嘉祥细毛长山药地下块茎的长度，增加横截面直径，提高单株重；辐射对米山药块茎长度的影响规律不明显，18000rad处理的单株重明显增大；随辐射剂量增大牛腿山药地下块茎重量呈先增加后降低趋势；辐射对铁棍山药地下块茎的影响无明显规律。