香蕉不定芽60Co辐射诱变研究

张建斌 张建平 王安邦 徐碧玉 金志强 刘菊华

摘 要 以香蕉未成熟雄花诱导的不定芽为受体，采用钴60辐射诱变技术，研究不同辐射剂量对不定芽和植株成活率的影响，并分析突变植株的表型。结果表明：巴西香蕉未成熟雄花诱导的不定芽的适宜辐射剂量范围为3～7 KR，以5 KR为最佳， 得到的有益突变率最多。本研究结果为通过辐射诱变技术培育香蕉新种质提供依据。

关键词 香蕉 ；60Co辐射诱变 ；有益突变

中图分类号 S668.1 文献标识码 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2018.02.009

Abstract Adventitious shoots induced from banana immature male flower were radiated with a cobalt-60 （60Co） source to induce mutagenesis to observe the effects of different radiation doses on the survival rates of shoots and plantlets， and their mutant phenotypes were analyzed. The results indicated that the suitable radiation dose of 60Co for banana adventitious shoots ranged from 3-7 KR， with the dose of 5 KR being the optimum， which produced the most beneficial mutations. This result will provide basis for radiation-induced mutation of banana new germplasm.

Keywords banana ； 60Co radiation-induced mutation ； beneficial mutation

香蕉是世界重要的糧食作物和经济作物，也是全球鲜果消费量最大的水果之一。在中国热带和南亚热带地区大面积种植香蕉，是中国热区人民脱贫致富奔小康的重要途径之一。2013年中国香蕉收获面积达44.3万hm2， 产量为1 208万t（FAO 2016）。但是，由于香蕉枯萎病的日益蔓延，中国香蕉栽培面积逐年减少，成为制约香蕉产业发展的瓶颈。此外，冷害、台风、高温、干旱等自然灾害频繁发生，也严重威胁着香蕉的生产。要想解决当前生产上的这些实际困难，选育优质、多抗、广适的香蕉新品种就成为了最根本最有效的途径。然而，香蕉的主要栽培品种大多为三倍体，繁殖方式为无性繁殖，难以用传统的杂交育种方法进行遗传改良，而辐射诱变处理后能产生芽变，筛选后可以通过无性繁殖将优良性状比较快速地固定下来，因此，辐射诱变育种是一种行之有效的新品种培育方法。国内外有关香蕉诱变育种的研究报道较少，仅有几例[1]。1964年台湾有关学者用组培外殖体进行辐射诱变，获得矮化、丰产突变体，同时出现茎、叶、芽形态和色泽等性状变异现象[2]。广东果树所李丰年等[3]和福建农科院等单位分别利用60Co辐射诱变对香蕉开展试验[4]，但未见有新品种选育成功的报道。叶春海等[5]以广东省常规栽培的香蕉良种广东2号（631）、威廉斯（8818）、巴西（95-1）和龙选（93-1）为试验材料，试图通过辐射诱变处理并结合选择，有效地改良果实和植株性状，获得了一些突变株。本研究以主栽品种巴西香蕉未成熟雄花诱导的不定芽为受体，并结合离体培养技术，培植出了一批香蕉新株系。

1 材料与方法

1.1 材料

以巴西香蕉未成熟雄花诱导的不定芽原基为试验材料。

1.2 方法

采用0（CK）、1、3、5、7、9 KR辐射剂量，剂量率为60 R/m，在四川省农业科学院生物技术核技术研究所用 60Co γ射线辐射源进行带皿辐射处理，每剂量处理30皿，每皿含8～10块带芽原基的外植体；辐射处理后将分化芽接入生根培养基上进行生根培养，一个月后植入椰糠与沙（V∶V=2∶1）的混合基质中，浇营养液；2个月后移栽入大田，株行距 1.5 m×2 m，每穴施有机肥 3.5 kg。在组织培养过程中定期观察小植株生长状况、成活率及变异情况；定植后定期观察变异株数、变异性状类型和比例，以及花蕾生长状况、植株产量、果实性状品质、植株抗逆性等。

2 结果与分析

2.1 辐射对香蕉培养材料成活率和有益突变率的影响

对不定芽进行辐射处理后，经过15 d的恢复培养，观察不定芽的成活率，如图1 所示。在0 KR 剂量处理下分化芽成活率为100.0%；随着辐射剂量的增加，分化苗的成活率逐渐降低，当辐射剂量为1、3、5、7、9 KR时，分化芽成活率分别为69.5%、58.0%、35.5%、14.5%、0。当芽长5 cm时，将其接种至生根培养基中进行生根培养，1个月后观察根系的生长状况，如图1所示。在0 KR 剂量处理下生根苗的成活率为99.6%；当辐射剂量为1、3、5、7、9 KR时，生根苗的成活率分别为 64.5%、43.4%、25.1%、4.5%、0，表明辐射剂量与植株的成活率呈负相关。另一方面，随着辐射剂量的增加，有益突变率逐渐增加，当辐射剂量增加至5 KR时，有益突变率达到最大值，为3.4%，然后逐渐下降（表1）。以上结果表明，巴西香蕉未成熟雄花诱导的不定芽原基的适宜辐射剂量范围为3～7 KR，以5 KR为最佳。

2.2 辐射对香蕉不定芽生长的影响

利用不同剂量辐射15 d后观察不定芽的生长状况。结果发现，与对照相比，随着辐射剂量的增加，不定芽数量逐渐减少，活力变弱；当辐射剂量达到7 KR时，不定芽变黄或变黑，逐渐萎缩死亡；当达到9 KR时，不定芽几乎全部丧失活力（图2）。

2.3 辐射对香蕉根系生长的影响

辐射后，每半个月继代一次，待芽长5 cm时，接种至生根培养基中进行生根培养，1个月后观察根系的生长状况。结果发现，与对照相比，随着辐射剂量的增加，香蕉苗根系逐渐变黑，新生根逐渐减少且无根毛，生长受到不同程度抑制。当辐射剂量增加到7 KR时，根系变黑，新根数很少，部分植株叶黄化；当辐射剂量增加到9 KR时，香蕉苗根原基变黑，无新根发生（图3）。

2.4 辐射后香蕉变异植株表型分析

辐射后香蕉存活植株的性状出现了不同程度的变异现象（图4），变异植株占成活植株（420株）的40.7%。辐射后变异性状主要表现如下：① 株型变异（42株），占 10. 0%，包括矮化、重叶、裂叶、叶脉突变等；② 花色泽变异（33株），占 8.3%，包括紫黑色、黄绿色、白绿色、淡黄色、棕红色 5 种类型，以紫黑色最多； ③果实变异（17株），占 4.0%，包括果穗柄横生弯曲、果端明显突起等；④ 有益性状变异（14株），占 3.4%，包括植株特别粗壮和高大、单株产量高、果指长大、梳数多、梳形整齐及果实生长发育快等。

3 讨论与结论

香蕉主栽品种大多是三倍体（A A A 、 A A B 、 A B B） 无性系，因此60Co γ射线辐照诱变育种是香蕉一种重要的有效育种途径[5-7]。李丰年等[3]的研究表明，在其适宜剂量6～8 KR下，试验的组培苗几乎全部死亡，而本研究结果表明，只有在9 KR下，不定芽和组培苗才全部死亡，这可能与所选取材料的活力、组培继代次数和辐射剂量率不同有关。本研究结果显示，在1 KR辐射剂量下分化芽成活率为69.5%，这与 1961年台湾用2.5 KR剂量处理吸芽的结果（70%）相一致[3]，只是前者变异率为40.7%，而后者植株全无变异，这估计也与二者所采用材料的生理状态不同有很大的关系。香蕉辐射育种的成效在很大程度上取决于试材选择的高起点和适宜的辐射剂量，此外，还要加强对变异的选择培育。本研究初步获得了一些植株健壮、梳形整齐、产量高、抗枯萎病能力強、抗旱、抗寒的株系，还有待于进一步的选育研究。李丰年等[3]认为，辐射后植株成活率达1/3 时为辐射育种效果最佳的标志。本研究结果表明，带皿香蕉组培分化芽在辐射剂量为5 KR时，分化芽成活率和生根苗成活率分别为35.5%、25.1%，获得的有益性状突变率也最高。因此，选择优良健壮的组培材料，以剂量率 60R/m、辐射剂量5 KR处理，可能是带皿香蕉不定芽辐射诱变育种的最佳选择。本研究结果可为利用辐射诱变创制香蕉新种质提供一定的理论依据。

参考文献

[1] 邓澄欣，黄新川，刘程江. 香蕉突变育种研究的回顾与前瞻[J]. 中国园艺，2000，46（3）：251-258.

[2] 高典林. 伽吗射线诱发香蕉突变育种之研究[J]. 中国园艺，1979，25（5-6）： 197-206.

[3] 李丰年，黄秉智，杨 护，等. 香蕉6OCo辐射诱变效应的初步研究[J]. 广东农业科学，1996，10（3）：29-31.

[4] 郭建辉，黄锡栋，陈炳坤. 香蕉离体试管芽诱变育种的研究Ⅰ. 试管芽的60Co γ射线辐照试验[J]. 福建省农科院学报，1996，11（4）：20-23.

[5] 叶春海，丰 锋，吕庆芳，等. 香蕉60Co辐射诱变效应的研究[J]. 西南农业大学学报，2000，22（4）：301-303.

[6] 郭建辉，黄锡栋. 香蕉离体试管芽诱变育种的研究Ⅱ. 性状变异的观察调查[J]. 福建农业学报，2002，17（1）：38-39.

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