60Co－γ射线辐射对乌桕生物学效应研究初报

葛金涛 ，王丽丽 ，吴秋月 ，赵统利 ，刘兴满 *

（1.连云港市农业科学院，江苏 连云港 222006;2.连云港市海州区农林水利局，江苏 连云港222000）

乌桕（Sapium sebiferum(L.)Roxb.）是大戟科乌桕属落叶乔木，为我国特有经济树种，其果实含油率高[1］，可用作食用油源、工业油源和动力油源；根皮、树皮、叶可入药；同时也是优良用材树种，在我国已有1000多年栽培历史[2］。近年来，乌桕又因其极高的观赏价值，在城市园林绿化等方面得到了广泛应用。

乌桕的广泛栽植与应用极大推动了乌桕的新品种选育工作，近年来，在江苏、湖北和浙江等地通过认定的乌桕良种已达12个，这些优良品种的推广提高了乌桕的种植效益和景观效果。但现阶段，乌桕的选育仍以实生选育为主，杂交育种为辅，多倍体育种和分子育种仍处于探索阶段，新品种选育周期长和遗传稳定性差，一定程度限制了乌桕的开发与利用。诱变育种是改良乌桕的快速便捷的手段，尤其是辐射诱变育种可显著提高基因突变频率，缩短育种周期，获得实生育种难以获取的新种质，已在黄连木[3］、毛竹[4］和柑橘[5］等诸多林木树种得到广泛应用，但辐射诱变在乌桕育种中仍是一个薄弱环节。

本实验通过60Co－γ射线辐射乌桕生物学效应研究，探索乌桕种子半致死剂量和辐照育种对乌桕发芽率、叶形、叶色的影响，为乌桕辐照育种提供借鉴。

1 材料与方法

试验所用乌桕种子采自连云港市桃花涧景区野生乌桕林，筛选籽粒饱满、无破损种子在中国科学院合肥物质科学研究院进行辐照处理，试验选用100 Gy、200 Gy、300 Gy、400 Gy 4 种60Co－γ 射线剂量，剂量率14 Gy/min，以未辐照种子作为对照，每个处理用种300粒。辐照处理后于2015年5月12日在连云港市农科院东辛实验基地播种试验，实验采用穴盘播种，每个处理3次重复，每个重复100粒种。播种前乌桕种子用清水浸种24 h，用沙擦法剥去蜡质层。播种后10 d、20 d和30 d每天统计出苗率和株高。播种30天后，移栽至田间继续观察。

2 结果与分析

2.1 辐射剂量对乌桕种子萌发的影响

图1 钴60γ射线辐照对乌桕种子萌发的影响

图2 钴60γ射线辐照对乌桕幼苗株高的影响

钴60γ射线辐照对乌桕种子萌发的影响如图1所示：乌桕发芽率随着辐射剂量的增加而降低，对照和100 Gy剂量处理，种子发芽率分别为86.7%和86.3%，而200 Gy、300 Gy和400 Gy剂量乌桕种子发芽率为75.67%、1.33%和0%，变化差异显著（P＜0.05）。同时出苗时间随辐射剂量增加而降低，对照和经100 Gy剂量处理种子在第20天时，大部分已经出苗，而经200 Gy剂量处理种子在第20天时只有小部分出苗。乌桕辐照的半致死剂量在200到300 Gy之间。当辐射剂量达到300 Gy以上时，乌桕种子全部失活。

2.2 辐射剂量对乌桕幼苗株高的影响

钴60γ射线辐照对乌桕幼苗株高的影响如图2所示：乌桕幼苗株高随辐射剂量增加整体呈下降趋势，对照和经100 Gy剂量处理的种苗在第30天时，平均株高分别为12.13 cm和13.16 cm，排除误差影响，株高比对照稍有增强。经200 Gy、300 Gy剂量处理的种苗在第30天时，株高分别为6.33cm和2.8 cm，均与对照相比变化差异达显著水平（P＜0.05），乌桕辐照的半致矮剂量在200 Gy。

2.3 钴60γ射线辐照对乌桕叶形的影响

经辐照后乌桕叶形的变异出现多种形态，多数呈现叶形发育不良的现象，如图3所示，A为正常乌桕叶片叶形为菱形，B为叶片顶部发育不良，C为叶片中部以上发育不良；D为2片叶片融合叶形，E为叶色叶色失绿型心叶片；F为心形叶。其中B、C和D形变异叶片不是整株表现类型或芽变类型，只为单个叶片零星出现，初步判断为发育不良导致，无法稳定遗传。E形叶片在辐射剂量为100 Gy和300 Gy时大量出现，说明辐射导致叶片失绿，经过统计，乌桕失绿叶片90%为心形叶，但经过一段时间生长能恢复为菱形叶，说明乌桕心形叶与叶片失绿具有一定关联性。但在变异植株中发现叶色浓绿植株整株叶片为心形叶，并且嫩叶颜色鲜红，明显区别于正常乌桕品种，判定为乌桕心形叶新品系，暂定名为“红心1号”。

2.4 钴60γ射线辐照对乌桕叶色的影响

乌桕叶色的变化是一个渐变的过程，不同乌桕植株变色期不一致，因此造就了乌桕秋季绚烂异常的景致，如图4。图中所示各种颜色叶片均为11月18日拍摄，反映的为每株落叶前最终叶色。由此可见乌桕单株叶色变化具有很强的不确定性，可能细微的环境差异便可导致乌桕叶色发生较大变化。因此导致选育叶色观赏性较高的乌桕品种难度极大，本课题组在常年选育过程中也发现，筛选出的叶色观赏性较好的乌桕新品系，不同年份、不同栽培区块最终叶色差异性显著。在图4中，1-10号叶片采自未经辐照的乌桕植株，11-20号采自200 Gy辐照处理的乌桕植株，可见叶色变化范围差异性不大，能注意到的是在200 Gy辐照处理的乌桕植株中，较多发现如14号叶色的植株，变现为叶脉间失绿；此外18号叶片植物叶色鲜红，观赏效果最佳，较为少见。

图3 钴60γ射线辐照对乌桕叶形的影响（A：对照，正常叶片；B，C 和 D：变异叶片；E：失绿叶片；F：心形叶片）

图4 钴60γ射线辐照对乌桕叶色的影响（1-10：采自乌桕对照株；10-20：采自乌桕辐照株）

3 总结与讨论

辐射诱变育种通常采用半致死剂量即辐照后种子发芽率为50%的辐照剂量。在本研究中，乌桕的半致死剂量在200到300Gy之间，具体辐射剂量需要通过进一步研究确定，并且乌桕的半致矮剂量在200Gy；发现的变异叶片大多处在200Gy辐射剂量，因此200Gy是较为适合的乌桕诱变剂量。

在本研究中，100Gy辐射剂量对乌桕幼苗的株高起到促进作用，这与吴茂力等[6］的研究一致。国内外多数研究表明，低辐射剂量促进种子萌发是由于射线本身引发了植株机体修复机制[7］或是通过诱导保护性酶类活性的提高导致[8］。推测低剂量钴60γ射线辐照激发乌桕种子抗逆性保护机制，提高了激素和酶的含量，因而形成有利于生长的条件，同时100Gy辐照对乌桕种子活性影响较小，造成100Gy辐照下，株高有所增加。但促进乌桕生长的最适低辐照剂量仍需进一步研究。

[1］刘火安，姚波.乌桕油脂成分作为生物柴油原料的研究进展 [J］. 基因组学与应用生物学.2010，29 （2）：402-408.

[2］李东林，黄栋，王瑾，等.乌桕研究综述[J］.江苏林业科技.2009，36（4）：43-47.

[3］安倩，张萍萍，李明浩，等.60Coγ射线辐射黄连木的生物学应用[J］.核技术，2011，34（7）：522-528.

[4］蔡春菊，高健，牟少华.60Co-γ辐射对毛竹种子活力及早期幼苗生长的影响[J］.核农学报，2007，21（5）：436-440.

[5］杨亚婷.60Co辐射创造柑橘突变体的研究[D］.武汉：华中农业大学，2009.

[6］吴茂力，刘勇强，张子龙.60Co-γ射线辐射对水稻陈种子活力复苏的影响 [J］. 西南农业学报，2010，23（4）：1013-1016.

[7］祁文彩.低剂量60Co-γ辐照拟南芥的生长刺激效应及增强抗逆性的机理研究[D］.郑州：郑州大学，2015.

[8］傅雪琳，张志胜，何平，等.60Co-γ射线辐照对墨兰根状茎生长和分化的效应研究 [J］.核农学报，2000，14（6）：333-336.