两种月季的60Co-γ射线辐射敏感性及半致死剂量研究

闫海霞，王晓国，蒋月喜，关世凯，黄昌艳，何荆洲，邓杰玲，卜朝阳

两种月季的60Co-γ射线辐射敏感性及半致死剂量研究

闫海霞，王晓国，蒋月喜，关世凯，黄昌艳，何荆洲，邓杰玲，卜朝阳*

(广西农业科学院花卉研究所，广西南宁 530007)

【目的】探讨60Co-γ射线对2个不同月季品种扦插苗的辐射诱变效应，确定其辐射处理的半致死剂量，为月季的辐射育种提供理论基础。【方法】以2个月季品种“绯扇”、“卡罗拉”的扦插苗为材料，采用5个剂量的60Co-γ射线进行辐射处理，分析比较不同剂量下的成活率、死亡率以及植株生长、变异情况，明确辐射剂量与死亡率之间的关系，并确定半致死剂量。【结果】随着辐射剂量的增加，成活率逐渐降低，死亡率逐渐增加，辐射剂量与死亡率之间呈正相关;“绯扇”的半致死剂量为71 Gy、“卡罗拉”的半致死剂量为68 Gy;辐射剂量越大辐射效应越显著;植株变异为性状变异，表现为叶片和花朵的变异。【结论】不同月季品种对60Co-γ射线辐射的敏感性不同，辐射剂量越大辐射效应越显著，不同月季品种的半致死辐射剂量存在差异。

月季;60Coγ射线;辐射;半致死剂量;变异

【研究意义】月季(Rosa chinensis)是蔷薇科蔷薇属的多年生落叶或常绿灌木，是世界五大鲜切花之一。长期以来，月季新品种的选育工作受到园艺育种者的高度重视，至今品种数量已达到30 000余个，且随着育种技术的不断发展，品种数量还在增加。然而，由于现有的新品种都是利用品种间反复杂交和回交产生，基因资源有限，导致具有优良品质的月季新品种数量急剧减少，在育种上难有新的突破。由此可见，新品种选育困难已成为制约月季产业发展的重要因素之一[1]。因此，研究有别于杂交育种的其他育种方法对推动月季新品种的选育意义重大。【前人研究进展】辐射诱变具有简便、安全、经济和突变率高的优势，是种质创新和品种改良的重要手段，对于一些无性繁殖的物种还具有变异稳定较快、短时间内可望育出新品种的特点[2-3]。辐射育种中的辐射诱变源通常采用60Co-γ射线，并已广泛应用于多种植物上，如苹果[4]、香梨[5-6]、猕猴桃[7]、油茶[8]、马铃薯[9]、西瓜[10]、菊苣[11]、蓖麻[12];在菊花[13]、桂花[14-15]、海棠[16-17]、兰花[18]、百合[19]、蜡梅[20]等观赏植物上也有相关研究的报道。近年来，60Co-γ射线在月季的应用上也取得一些进展:李树发等[21]利用60Co-γ射线辐照选育出了1个切花月季变异新品种;张兴等[22]对丰花月季进行了不同辐射剂量的处理，并通过相关及回归分析明确了辐射剂量与月季组培苗死亡率之间的关系;李黎等[23]以丰花月季组培苗为材料研究了60Co-γ射线辐射的敏感性，并通过直线回归方程确定了其半致死剂量。【本研究切入点】尽管60Co-γ射线应用于月季的研究在逐年增多，但通过辐射诱变选育月季新品种的培育工作仍很滞后。【拟解决的关键问题】本试验以2种月季扦插苗为材料，以60Co-γ射线为辐射源，进行了不同辐射剂量的处理，旨在探讨60Co-γ射线对月季辐照的适宜剂量及诱变效应，分析品种间对辐射的敏感性，明确辐射剂量与死亡率之间的关系，并计算出其半致死剂量，为月季今后育种提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

材料为广西农业科学院花卉研究所提供的月季品种‘绯扇'、‘卡罗拉'的扦插苗。

1.2 试验方法

1.2.1 扦插苗的辐射 选择高度为25～40 cm的月季扦插苗，辐射源为60Co-γ射线，以辐射剂量0 Gy为对照，设定5个辐射梯度，剂量为15、30、45、60和75 Gy，每个梯度辐射植株数量为100株，重复3次。30 d后统计各处理植株的成活率(或死亡率)，并比较辐射剂量对各品种成活的影响。

成活率(%)=成活植株数/辐射植株数×100

死亡率(%)=死亡植株数/辐射植株数×100 1.2.2 半致死剂量的确定 死亡率是衡量辐射损伤效应的重要指标，以不同辐射量χ为自变量，不同辐射剂量的死亡率y为因变量，利用SPSS软件得出直线回归方程y=a+bχ来计算2种月季的半致死剂量。

1.2.3 扦插苗对辐射敏感性反应 观察并记录植株辐射30 d后的生长情况(植株落叶、抽芽)以及60 d后的变异情况(花朵、叶片变异)，分析品种间各辐射剂量的差异，比较两个月季品种对60Co-γ射线辐射的敏感性。

落叶率(%)=叶片全部掉落的植株数/辐射植株数×100抽芽率(%)=抽新芽的植株数/辐射植株数×100花朵变异率(%)=花朵产生变异的植株数/辐射植株数×100

叶片变异率(%)=叶片产生变异的植株数/辐射植株数×100

1.3 统计分析

使用Excel2003进行数据处理，SPSS 19.0统计软件进行方差分析及多重比较(Duncan′s)。

2 结果与分析

2.1 不同辐射剂量对2种月季成活的影响

通过表1的方差分析可知，品种‘绯扇'经辐照后，成活率随剂量增加而降低，死亡率随剂量增加而升高。当辐射剂量为45～75 Gy时，其成活率显著低于对照的成活率，死亡率显著高于对照的死亡率，植株的生长情况差。当辐射剂量为15和30 Gy时，成活率、死亡率与对照的差异均不显著，植株生长良好。月季‘卡罗拉'随辐射剂量的增加，成活率逐渐降低，而死亡率逐渐增加。当辐射剂量为30～75 Gy时，其成活率显著低于对照，而死亡率显著高于对照，植株的生长情况差。当辐射剂量为0和15 Gy时，成活率无显著差异，死亡率之间差异不显著，植株生长良好。由此表明，2个月季品种随着辐射剂量的上升，成活率与剂量呈负相关，而死亡率与剂量呈正相关。

表1 不同辐射剂量对‘绯扇'的影响Table 1 Effects of different radiation dose on‘Hiohgi'and‘Carola'

2.2 2种月季半致死剂量的推定

通过对月季‘绯扇'的辐射剂量与死亡率进行线性回归可知(表2)，回归系数b=0.775，截距(常数项)a=-5.238，可得其回归方程为:y=-5.238 +0.775χ，其中y为死亡率，χ为辐射剂量。从直线回归方程中可以求得，当y=50(即死亡率为50%)时，χ=71.275，即‘绯扇'的半致死剂量LD50=71. 275，约为71 Gy。回归系数b检验的统计量t值为8.590，P=0.000＜0.01，即辐射剂量和死亡率之间存在极显著的线性关系。通过对月季‘卡罗拉'的辐射剂量与死亡率进行线性回归可知，回归系数b =0.761，截距(常数项)a=-1.714，因此其回归方程为:y=-1.714+0.761χ，其中y为死亡率，χ为辐射剂量。从直线回归方程中可以求得，当y=50(即死亡率为50%)时，χ=67.955，即‘卡罗拉'的半致死剂量LD50=67.955，约为68 Gy。表2还给出了回归系数显著性检验结果:回归系数b检验的统计量t值为11.538，P=0.000＜0.01，即辐射剂量和死亡率之间存在极显著的线性关系。

2.3 不同辐射剂量对月季植株生长、变异的影响

由表3可以看出，植株经过辐射后均有不同程度的落叶，当剂量超过15 Gy时，随着剂量的增大，落叶率越大，即植株落叶越多;抽芽率的变化趋势与落叶率相反，剂量超过30 Gy时，抽芽率下降不显著。植株经过60 d的生长后，花朵变异率以剂量为30 Gy的最高，为17.33%，显著高于其他辐射剂量的变异率。

表2 ‘绯扇'和‘卡罗拉'的一元一次方程回归系数及检验结果Table 2 Regression coefficient and test results of one dollar equation of‘Hiohgi'and‘Carola'

表3 不同辐射剂量对‘绯扇'和‘卡罗拉'生长及变异影响Table 3 Effects of different radiation dose on the growth and variation of‘Hiohgi'and‘Carola'

此时，花朵的变异(图1-a)发生在颜色、花瓣的形状上，如花瓣边缘出现不规则的波浪状，花瓣质地较粗糙，部分花朵出现白色条斑。与对照相比，植株发生叶片变异显著，随着剂量的增加，各剂量的叶片变异率无显著差异，植株叶片的变异主要表现为:叶片变得狭长(图1-b)，部分叶片出现畸形。通过表3的方差分析可得，月季‘卡罗拉'受60Co-γ的辐射效应因剂量而异。辐射剂量越高，植株落叶越多，新芽的萌发率降低。植株花朵的变异率以剂量30 Gy的最高，为19.67%，其余剂量的花朵变异率无显著差异;植株的叶片经辐射后，变异明显，表现为两片叶片发生黏连(图1-c)，叶缘锯齿明显不规则(图1-d)，部分小叶变小。

由上可知，2种月季经辐照后，出现了不同程度的叶片掉落、生长点萎蔫、茎干变枯、生长迟缓、抽芽慢以及植株死亡，射线损伤效应明显，辐射剂量越大辐射效应越显著。植株的变异主要表现为花朵和叶片的变异，2种月季的花朵变异率均以30 Gy的最高。

图1 辐射后花朵和叶片的变异Fig.1 Variation of flowers and leaves after radiation

3 讨 论

在辐射育种研究中“死亡率与辐射剂量呈正相关”的论点得到了多数研究的证明:例如60Co-γ射线对黑莓组培苗[24]、观赏海棠组培苗[16]的辐射。在月季辐射研究中，有关研究结果[21-23]均表明辐射剂量与月季死亡率之间呈极显著正相关，成活率随辐照剂量的增加而降低，本试验结果与此观点一致。任羽等[18]采用不同辐照剂量的60Co-γ射线处理3个不同品种的石斛兰幼苗，发现半致死剂量在30～60 Gy，品种间存在差异，本试验结果表明，月季‘绯扇'和‘卡罗拉'的半致死剂量分别为71和68 Gy，半致死辐射剂量在不同月季品种之间同样存在着差异。

植株经过辐照后初期会表现出叶片掉落、生长点萎蔫、茎干变枯、生长迟缓、抽芽慢以及植株死亡的情况，称为损伤效应。由于植株对60Co-γ射线的敏感性不同，受到的辐射损伤也有所不同，这表明损伤效应与植株自身的特性有关。此外，损伤效应还受辐射剂量大小的影响，一般而言，剂量越大，损伤越明显。如偶见辐射剂量大，但损伤不明显的情况，其原因可能是损伤效应潜伏期长，随着时间的推移会逐渐表现出来[23]。月季扦插苗经辐照后，植株的变异主要表现为花朵和叶片的变异，通过分析可知，两个品种的叶片间的变异无显著差异，而花朵变异率均在30 Gy时最高，然而辐照浓度较低但花朵变异率高的原因目前尚未明确，有待于进一步研究。在后期生长中，随着花朵的凋谢以及叶片的老化，大多数花朵和叶片的变异逐渐消失，新生的叶片以及花朵不再具有辐射后的变异特征。极少数花朵和叶片的变异可以在植株生长过程中保持较长一段时间，可见辐射产生的变异的稳定性较差。

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(责任编辑 陈 格)

Sensitivity and M edial Lethal Dose of Two Roses to60Co-γ-rays

YAN Hai-xia，WANG Xiao-guo，JIANG Yue-xi，GUAN Shi-kai，HUANG Chang-yan，HE Jing-zhou，DENG Jie-ling，BU Zhao-yang*(Flower Research Institute，Guangxi Academy of Agricultural Sciences，Guangxi Nanning 530007，China)

【Objective】This experiment aimed to discuss themutagenic effects of the60Co-γirradiation treatment on cutting seedlings of roses.【Method】Five60Co-γdoseswere selected to irradiate the cutting seedlingsof roses‘Hiohgi'and‘Carola'，and then the survival rate，death rate，variation of the growth status of cutting seedlingswere analyzed，to determine the relationship between radiation dose and death rate，aswell as themedial lethal dose.【Results】With the increase of radiation dose，the survival rate decreased，while the death rate increased，there was a positive correlation between the radiation dose and death rate;themedial lethal doses of‘Hiohgi'and‘Carola'were 71 and 68 Gy，respectively.The radiation effectwasmore significantwith the increase of radiation dose.The variation of plantwas character variation，showing in leavesand flowers.【Conclusion】Different varietiesof roses had different sensitivity to60Co-γ，the greater the radiation dose，themore significant the radiation effect，themedial lethal dose of different roseswere different.

Rosa chinensis;60Coγ-rays;Radiation;Medial lethal dose;Variation

S685.12

A

1001-4829(2017)8-1877-05

10.16213/j.cnki.scjas.2017.8.031

2017-05-06

广西科学研究与技术开发计划项目(桂科攻159800 6-5-8，桂科能1598022-1-5);南宁市科学研究与技术开发计划项目(NC20152008-3);南宁市西乡塘区科学研究与技术开发计划项目(2015302);广西农业科学院基本科研业务专项项目(2017YM45，桂农科2015IZ080)

闫海霞(1981-)，女，硕士，副研究员，主要从事花卉新品种选育与示范推广工作，*为通讯作者，E-mail:yangnv@ 126.com。