鈷60γ射線對大麥種子的輻射效應

張鳳英 包海柱 劉志萍

(內蒙古農牧業科學院 , 內蒙古 呼和浩特 010031 )

育種材料的不斷創新是品種不斷出新的物質基礎，是優良基因重組并顯現優勢的條件。在現有育種種質資源條件下通過物理誘變(輻射)方法來拓展基因庫是一個行之有效的途徑。據1995年不完全統計，全世界在158種植物上輻射育成和推廣了1932個品種，我國利用輻射育成的品種達495個，而且通過誘變可以誘發出自然界尚未出現或很難出現的新基因源[1]。大麥的誘變育種工作也取得了進展，育成的新品種數目不斷增加，1981年為58個，1985年達70個，1987年又增至77個，其中直接利用的28個，間接利用的49個，大麥突變品種數目占糧食作物突變品種數目(539個)的14.3%，僅次于小麥和水稻占第三位[2]。本研究參照其他植物輻射誘變經驗，通過對大麥品種進行了60Co-γ射線輻照處理，探求其適宜的輻射劑量，為通過誘變方法對現有育種材料進行人工基因突變，誘變出新型基因，為育種目標服務提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料是芽率為100%的18個不同基因型的品種資源材料。種子含水量12.2%。供試材料均為穩定品種。

1.2 方法

2009年3月30日將經60Co-γ輻射后的大麥種子種植于內蒙古農牧業科學院試驗田。在播種前1個月經中國農業大學對種子進行輻射處理，種子輻射設4個水平的劑量處理。分別為：0 Gy (CK)、100Gy、150 Gy、200Gy , 每處理100粒種子, 1次重復。播種后，整個生育過程按常規進行田間管理。2009年4月11日開始出苗，在完全出苗后，于4月20日統計出苗率。出苗率計算方法為：出苗率(% )=(出苗數/播種的種子數)×100。應用SAS9.0[2]統計程序對不同劑量處理的出苗率進行回歸分析。計算半致死劑量(LD50)。

2 結果與分析

2.1 輻射對出苗率的效應

不同劑量的60Co-γ射線輻射處理大麥種子后，其出苗率統計結果見表1。將輻射劑量作為因變量(X),不同劑量下的相對出苗率作為依變量(Y)，建立回歸方程并計算出苗率為50%時的半致死劑量LD50。

回歸方程及LD50如下：

07PZ-02：Y=99.68-0.34X (R=0.98) LD50=146.4

07PZ-30：Y=101.22-0.35X (R=0.94) LD50=150.7

07PZ-31：Y=103.6-0.31X (R=0.97) LD50=171.8

07PZ-40：Y=102.8-0.35X (R=0.98) LD50=153.1

07PZ-43：Y=92.0-0.50X (R=0.97) LD50=84.0

08PZ-02：Y=100.03-0.27X (R=0.99) LD50=185.9

08PZ-08：Y=99.8-0.14X (R=0.95) LD50=366.2

08PZ-13：Y=102.11-0.20X (R=0.98) LD50=265.1

08PZ-15：Y=96.51-0.36X (R=0.98) LD50=127.6

08PZ-18：Y=98.9-0.17X (R=0.96) LD50=286.6

08PZ-19：Y=106.8-0.37X (R=0.95) LD50=154.8

08PZ-23：Y=101.6-0.19X (R=0.99) LD50=268.8

08PZ-30：Y=103.3-0.41X (R=0.99) LD50=130.2

08PZ-31：Y=105.1-0.43X (R=0.95) LD50=128.9

08PZ-34：Y=102.1-0.41X (R=0.99) LD50=127.8

08PZ-48：Y=100.4-0.22X (R=0.99) LD50=232.2

08PZ-57：Y=100.1-0.25X (R=0.99) LD50=193.8

08J-34： Y=101.2-0.24X (R=0.98) LD50=209.8

由表1的統計結果可知,隨著輻射劑量的增加，供試材料的的出苗率整體呈下降趨勢。但下降的幅度不同(圖1)，說明材料間的基因型差異造成對輻射強度的敏感程度不同。通過對回歸方程的求解，供試材料的半致死劑量LD50值為：84(07PZ-43)<127.6(08PZ-15)<127.8(08PZ-34)<128.9(08PZ-31)<130.2(08PZ-30)<146.4(07PZ-02)<150.7(07PZ-30)<153.1(07PZ-40)<154.8(08PZ-19)<171.8(07PZ-31)<185.9(08PZ-02)<193.8(08PZ-57)<209.8(08J-34)<232.2(08PZ-48)<265.1(08PZ-13)<268.8(08PZ-23)<286.6(08PZ-18)<366.2(08PZ-08)。根據大麥不同品種的半致死劑量，可將材料進行分類。本研究中將其分為4類：即敏感型、中間型、遲鈍型、極端遲鈍型。其中敏感型為<100GY；中間型為100～200GY；遲鈍型為200～300GY；極端遲鈍型為>300GY。其中4種類型的材料所占比例分別為：敏感型5.56%，中間型61.11%，遲鈍型27.78%，極端遲鈍型5.56%。

表1 不同輻射劑量對出苗率的影響

圖1 不同輻射劑量對出苗的效應

2.2 輻射對育性的效應

在抽穗期對供試材料的育性調查中發現，僅08PZ-57材料的150GY處理水平出現了4株不育。其余材料的各處理均未出現不育現象。為了驗證此不育現象是否為因輻射脅迫造成的生理型不育還是基因突變型不育，在同年，以此不育株為母本，與性狀穩定的可育材料雜交，借以通過對其雜交后代的育性觀察來確定。

3 結論

1) 由于不同的基因型對輻射敏感程度不同，因此，在輻射育種實踐中首先要確定適宜的輻射劑量。只有使M1代(輻射當代)有足夠的植株成活率，才能保證M2代產生足夠多的可供選擇的群體及突變體基因。我們認為，選擇100～200GY的誘變劑量為宜。實踐中，在觀察M1代的生理損傷程度的基礎上，對于個別敏感的材料可減少劑量，而對于遲鈍型、極端遲鈍型的材料適當加大劑量來增加突變發生的頻率。

2) 根據本文的研究結果可明確輻射誘變后的出苗率與輻射劑量呈一元一次線性關聯，其線性方程表達式為：Y=a-bX (a>0,b>0),出苗率隨輻射劑量的增加而降低。

3) 通過對抽穗期的育性調查發現，供試材料中僅08PZ-57材料的150GY處理水平出現了不育現象，說明通過輻射脅迫可以誘變出不育，但是否為基因型可遺傳不育，需要進一步通過試驗來觀察與分析方可明確。

[1] 張天真主編.作物育種學總論 [M]. 北京：中國農業出版社，2003

[2] 俞志隆，黃培忠，等編著.大麥遺傳與改良[M]. 上海：上海科學技術出版社，1994

[3] 裴喜春主編. SAS及應用-第二版[M].北京：中國農業出版社，2007