60Co—γ辐射对二月兰种子萌发的影响

董亚茹　聂玉霞　陈月霞　赵东晓　陈传杰

摘 要：以二月兰种子为材料，采用室内培养皿发芽方法，统计其萌发指标并测量幼苗生长指标，以研究60Co-γ 射线对二月兰种子萌发及早期幼苗生长的影响。结果表明：在0～4 000 Gy范围内，随着辐射剂量的增加，种子萌发指标和幼苗地上生长均呈现下降趋势，在0～2 000 Gy范围内变化幅度较小，至2 500 Gy时出现急剧下降；地下生长则呈现先升高后降低的趋势，在500 Gy时地下生长略高于对照，根冠比显著提高。总体而言，辐射对地下部分的抑制作用显著高于地上部分。

关键词：二月兰；60Co-γ 射线；种子萌发；生长指标

中图分类号：Q644.9 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.08.003

Abstract： The effects of 60Co-γ ray on the seed germination and early seedling growth of Orychophragmus violaeeus were studied by using the method of indoor petri dish， the germination index and the seedling growth index were measured. The results showed that the germination index and aboveground growth of the seedlings decreased with the increase of radiation dose in the range of 0～4 000 Gy， and the change range was very small in the range of 0～2 000 Gy， but decreased sharply at 2 500 Gy. Underground growth showed a trend of increasing at first and then decreasing. The underground growth was higher than that of the control at 500 Gy， and the root / shoot ratio was significantly increased. Overall the inhibition of radiation on the underground part was significantly higher than that of the aboveground part.

Key word： Orychophragmus violaeeus； 60Co-γ rays； seed germination； growth index

二月蘭（Orychophragmus violaeeus）为十字花科诸葛菜属植物，其种子含油量高达35.8%，以棕榈酸、亚油酸和油酸的含量较高，是优质的油料作物[1]。二月兰苗期干物质中粗蛋白含量为21.50%[2]，含有丰富的氨基酸，包括7种人体必需氨基酸，还含有丰富的维生素和矿质元素，可作为优质蔬菜。除此之外，二月兰具有药用、园林绿化和牧草饲料等用途。

辐射诱变育种是获得新种质资源和选育新品种的有效途径之一[3]，利用辐射诱变已使多种作物成功地获得了包括早熟、矮化、抗逆、优质在内的突变体，该项技术具有突变率高、突变谱宽、后代性状稳定快、育种周期短等优点[4]。作为最广泛的辐射诱变方法，60Co-γ射线主要应用在粮食及经济作物上[5-6]，目前已在花卉、农作物、草坪草育出了多个新品种[7]，取得了可喜的成果。本试验以不同剂量60Co-γ射线对二月兰种子进行辐射处理，对种子萌发和生长指标进行了研究，旨在探明二月兰种子有效的辐射诱变剂量，为今后进一步筛选耐盐型二月兰突变体提供参考，对今后新品种培育工作具有非常重要的理论和实践意义。

1 材料和方法

1.1 材 料

供试种子为2016年采收的二月兰种子，种子净度≥98. 0%。将二月兰种子装入自封袋内，在山东省农业科学院辐射中心进行辐射处理，共设8个辐射剂量处理， 0，500，1 000，1 500，2 000，2 500，3 000，4 000 Gy，辐射剂量率为2.75 Gy·min-1。

1.2 方 法

1.2.1 种子发芽指标测定 选取健壮、饱满、大小一致的二月兰辐射种子，用75%乙醇消毒3 min，蒸馏水冲洗5～6次，25 ℃下蒸馏水浸种24 h，将种子用无菌滤纸沥干水， 备用。每个培养皿（90 mm）铺两层无菌滤纸， 放置50粒种子， 每个处理设置3个重复。 将培养皿置于光照培养箱中， 培养条件为25 ℃， 光照12 h·d-1，光照强度为450 μmol·m-2·s-1。每天观察种子萌发情况，并统计发芽数，突破种皮的胚轴长度2 mm时视为种子发芽。各项发芽指标计算公式如下：

发芽率GP=n/N（n为第10天时的种子发芽数，N为供试种子总数）；

发芽势GE= n2/N（n2为第3天时的种子发芽数，N为供试种子总数）；

发芽指数GI= Σ（Gt/Dt） （Gt为第t天的种子发芽数，Dt为对应Gt的发芽天数）；

活力指数VI=GI×SW（SW为植株鲜质量）

1.2.2 幼苗生长指标测定 14 d后， 每个重复随机选取10株幼苗， 测定幼苗株高、 根长、 地上和地下鲜质量。

1.3 数据统计分析

所有数据均用 Excel统计并制图，应用SPSS20.0统计分析软件对不同处理下的发芽率、发芽指数、根长和株高等各项指标进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 60Co-γ辐射对二月兰种子萌发的影响

由表1可以看出，在0～4 000 Gy剂量范围内，随着辐射剂量的增加，二月兰种子的萌发指标均呈现逐渐降低的趋势。在500 Gy时，发芽率虽与对照无显著差异，但发芽势下降了36个百分点，发芽指数和活力指数分别下降了18.45%和18.02%，显著差异；在2 000 Gy时，发芽率虽显著低于0～1 500 Gy处理，但仅较对照组下降了13.34个百分点，而发芽指数、活力指数和发芽势却分别下降了39.91， 52.96， 55.33个百分点；在2 500， 3 000，4 000 Gy时，处理间各萌发指标差异均不显著，均较0～2 000 Gy急剧下降。因此，推测二月兰种子辐射半致死剂量在2 000～2 500 Gy之间。

2.2 60Co-γ辐射对二月兰幼苗生长指标的影响

从图1可以看出，在0～4 000 Gy剂量范围内，随着辐射剂量的增加，二月兰幼苗株高和根长均呈现逐渐降低的趋势。在500 Gy时，株高较对照降低而根长却略有增加，但差异均不显著；在1 000～2 500 Gy，根长显著下降，而在2 500，3 000，4 000 Gy三个处理间差异不显著；在1 000～4 000 Gy时，二月兰幼苗株高呈缓慢下降的趋势，至4 000 Gy时，仍可达到对照的一半。由此可以推断，60Co-γ辐射对根长的抑制作用显著大于株高。

从图2可以看出，在0～4 000 Gy剂量范围内，除500 Gy二月兰幼苗地下鲜质量略有增加但差异不显著外，随着辐射剂量的增加，二月兰幼苗地上和地下鲜质量总体呈现逐渐降低的趋势。在0～1 500 Gy剂量范围内，地上和地下鲜质量与对照相比差异不显著；在2 000～3 000 Gy，幼苗地下鲜质量呈显著下降趋势，4 000 Gy与3 000 Gy处理间差异不显著；在2 500～4 000 Gy时，地上鲜质量虽有下降但处理间差异不显著，均显著低于0～1 500 Gy处理，至4 000 Gy时，二月兰幼苗地上鲜质量仍达到对照组的一半以上。由此可以看出，60Co-γ辐射对地下鲜质量的影响显著大于地上鲜质量。

2.3 60Co-γ辐射对二月兰幼苗根冠比的影响

由图3可以看出，在0～4 000 Gy剂量范围内，随着辐射剂量的增加，二月兰幼苗根冠比呈现先升高后降低的趋势，在500～1 500 Gy的范围内，根冠比均比对照有所提高，其中在500 Gy时达到最大，较对照提高5.1个百分点，差异显著；当辐射剂量≥2 000 Gy时，根冠比均较对照显著下降。由此可以看出，低剂量60Co-γ辐射可以提高二月兰幼苗的根冠比。

3 结论和讨论

60Co-γ射线可对植物的生长发育产生一定的抑制或促进作用，不同辐射剂量对不同植物的影响不同[8]。有研究表明，低剂量辐射处理对种子发芽具有促进作用，而高剂量辐射抑制种子发芽且对种胚产生伤害[9-11]。在一定范围内增加辐射剂量可以增加突变率，但过高的辐射剂量会使植株正常的代谢受到干扰，同时降低成活率、增加畸变率。半致死剂量是植物细胞容易发生诱变而又不会致死的临界点，是辐射育种剂量的临界值[12]，在该剂量辐射下，对辐射材料的伤害较轻，而且易获得变异性状。因此，育种学上通常以半致死剂量作为辐射育种的适宜辐射剂量[13]，这也是提高辐射诱变育种成功率的关键。

辐射后植物可能出现死亡或突变，主要表现在发芽率、植株生长等方面。在本研究中，随着辐射剂量的增加，二月兰种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数呈逐渐降低趋势，2 000 Gy时发芽率仍达84.66%，至2 500 Gy时，发芽率急剧下降至30.66%，这或许与辐射造成的种胚组织受损，对细胞生长和分裂的抑制以及萌发过程的生理活动产生了不同程度的影响有关[14-15]。耿兴敏等[13]结果亦显示，6个品种桂花种子发芽率均与辐射剂量呈负相关；张玉等[16]结果也表明随着辐射剂量的增加，菊苣种子发芽率逐渐降低，≤150 Gy時，与对照差异不显著，≥200 Gy时与对照差异显著。这与本文结果一致，说明60Co-γ射线抑制了种子的萌发。而王月华等[17]结果表明较低剂量的辐射有利于高羊茅种子萌发，较高剂量的辐射对种子萌发有抑制作用。这种差异可能是由物种的不同和所选择的剂量范围差异造成的。

本研究中，随着辐射剂量的增加，二月兰幼苗株高、地上鲜质量呈现逐渐降低的趋势，而根长和地下鲜质量出现先增高后降低的趋势，在500 Gy时均达到最大值，故其根冠比值也达到最大值，显著高于对照，表现了一定的促进作用。辐射对二月兰幼苗的效应主要表现在对地上和地下部分的抑制，其中地下部分受到的影响更大。廖安红等[18]结果表明随着辐射剂量的增加刺梨幼苗株高、根长、根冠比值均出现不同程度的下降，显著或极显著低于对照，蔡春菊等[15]结果也表明毛竹幼苗株高和根长与辐射剂量成反比，即浓度越高对幼苗生长抑制作用越明显。

适宜辐射剂量的选择是诱变成功的前提，种子萌发和幼苗早期生长可作为初步确定适宜辐射剂量的依据，为了更好地探究60Co-γ辐射对二月兰的影响，还需继续对二月兰植株进行性状观察，测定生理指标，并收获种子观察F1代生长情况，也可在分子水平进行研究。

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