離子注入結(jié)合航天搭載對(duì)蓮的誘變效應(yīng)

徐金星 ，張香蓮 ，劉凰 ，歐陽冬梅 ，劉春華，唐記平 ，謝克強(qiáng)，

（1.廣昌縣白蓮科學(xué)研究所，江西廣昌，344900；2.廣昌縣白蓮產(chǎn)業(yè)發(fā)展局）

江西省廣昌縣白蓮科研所于1994年首次開展航天搭載誘變育種，將蓮種子搭載我國“940703”號(hào)返回式衛(wèi)星，經(jīng)高能重粒子、微重力、真空等外太空綜合環(huán)境條件作用，使種子遺傳基因產(chǎn)生突變，成功培育出太空蓮系列高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)子蓮新品種，使廣昌白蓮單產(chǎn)提高60%以上，實(shí)踐證明航天搭載育種是蓮育種行之有效的方法。為培育出更優(yōu)良的子蓮品種，2004年，廣昌白蓮所與北師大低能核物理研究所及東方紅宇航技術(shù)有限公司合作，開展了離子注入結(jié)合航天搭載誘變育種試驗(yàn)，并獲得一些有益變異，試驗(yàn)結(jié)果如下。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

搭載材料有完全成熟的蓮種子（包括子蓮、花蓮品種及育種單株種子）或進(jìn)行離子束注射預(yù)處理種子，共計(jì)20個(gè)樣品材料，314粒種子，其中有16個(gè)處理的168粒種子，在2004年春由北師大核物理所進(jìn)行離子注入預(yù)處理，處理品種及劑量見表1。

1.2 試驗(yàn)方法

2004年9月27日將上述種子搭載我國第20顆返回式衛(wèi)星，在軌道運(yùn)行18 d，種子回收后常溫保存。2005年4月30日搭載處理及對(duì)照種子同時(shí)破殼催芽，5月11日長(zhǎng)出2~3片真葉時(shí)移栽到口徑為45 cm的營(yíng)養(yǎng)缸內(nèi)，每缸1株，隨機(jī)排列，試驗(yàn)地點(diǎn)在廣昌縣白蓮科學(xué)研究所試驗(yàn)園，常規(guī)管理。觀察記載SP1代的發(fā)芽情況、開花習(xí)性（始蕾期、現(xiàn)蕾率、現(xiàn)蕾數(shù)）、形態(tài)特征（花型、花色）、經(jīng)濟(jì)性狀（蓬數(shù)、每蓬實(shí)粒數(shù)、粒質(zhì)量）的變異情況，第2年翻缸用藕移栽，繼續(xù)觀察其生長(zhǎng)發(fā)育情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子發(fā)芽與成苗情況

經(jīng)過處理的蓮種子發(fā)芽率與對(duì)照相比差異并不明顯，在20個(gè)經(jīng)處理的種子中，有7個(gè)比對(duì)照高，9個(gè)比對(duì)照低，4個(gè)相等。其中1～16號(hào)經(jīng)離子注入并搭載衛(wèi)星處理的168粒種子，發(fā)芽148粒，發(fā)芽率為88.1%，比對(duì)照高1.8個(gè)百分點(diǎn)，17～20號(hào)僅用衛(wèi)星搭載處理的146粒種子，發(fā)芽135粒，發(fā)芽率92.5%，比對(duì)照低3.1個(gè)百分點(diǎn)。但20個(gè)處理的累計(jì)發(fā)芽率卻比對(duì)照高0.3個(gè)百分點(diǎn)（表2）。

表1 搭載材料表

表2 離子注入結(jié)合航天搭載對(duì)蓮種子發(fā)芽率的影響

種子萌發(fā)后，當(dāng)長(zhǎng)出2~3片真葉時(shí)移栽到營(yíng)養(yǎng)缸內(nèi)，當(dāng)年經(jīng)離子注入并搭載衛(wèi)星處理的種子成苗率為54.1%，僅采用衛(wèi)星搭載處理的成苗率為52.7%，分別較對(duì)照低20.5和34.9個(gè)百分點(diǎn)（表3）。

2.2 對(duì)SP1代開花習(xí)性的影響

①對(duì)始蕾期的影響 經(jīng)離子注入加衛(wèi)星搭載處理的后代始蕾期與對(duì)照相比變化不大，如2006年采用種藕移栽的單株，8個(gè)處理中有5個(gè)比對(duì)照遲，只有2個(gè)提早，未經(jīng)離子注入的18~20號(hào)處理始蕾期的變幅較大，比對(duì)照高12%~20%，其余處理的始蕾期變幅與對(duì)照比較接近（表4）。

表3 離子注入結(jié)合航天搭載對(duì)蓮SP1代成苗率的影響

表4 離子注入結(jié)合航天搭載對(duì)蓮SP1代始蕾期的影響

表5 離子注入結(jié)合航天搭載對(duì)蓮SP1代現(xiàn)蕾率的影響

②對(duì)現(xiàn)蕾率的影響 根據(jù)各處理的成苗與現(xiàn)蕾株數(shù)，對(duì)成苗數(shù)在5株以上的7個(gè)處理的現(xiàn)蕾率來看，有5個(gè)處理的現(xiàn)蕾率比對(duì)照低，且現(xiàn)蕾率最高的是對(duì)照19和對(duì)照20，達(dá)到88.9%，而處理19和處理20只有72.7%和73.9%，現(xiàn)蕾率最低的是對(duì)照7，成苗5株，無一株出現(xiàn)花蕾（表5）。

③對(duì)現(xiàn)蕾數(shù)的影響 離子注入結(jié)合衛(wèi)星搭載或僅采用衛(wèi)星搭載均能提高SP1代的平均現(xiàn)蕾數(shù)，從表6中的6個(gè)處理看，除處理19與對(duì)照持平外，其余均比對(duì)照高，變異率在20%以上。單株現(xiàn)蕾數(shù)最多的是處理13的134號(hào)缸，現(xiàn)蕾13朵，比對(duì)照多6朵，其次是處理19的197號(hào)缸現(xiàn)蕾12朵，比對(duì)照多4朵。各處理間平均單株現(xiàn)蕾數(shù)最多的是處理15，16，每缸現(xiàn)蕾6朵，其次是處理13每缸5.8朵（表6）。

2.3 對(duì)SP1代形態(tài)特征的影響

主要對(duì)花型花色的變異進(jìn)行分析，SP1代花型花色產(chǎn)生了一些變異。如處理12由爪紅變?yōu)榧t，處理20由紅變?yōu)樽t及粉紅。在各處理與對(duì)照中，花型變異主要表現(xiàn)為單瓣變?yōu)榘胫匕昊虬胫匕曜儐伟辍；ㄉ杉t色變成爪紅、粉紅，爪紅變?yōu)榧t（表 7，8）。

表6 離子注入結(jié)合航天搭載對(duì)蓮SP1代現(xiàn)蕾數(shù)的影響

表7 離子注入結(jié)合航天搭載對(duì)蓮SP1代花型的影響

表9 離子注入結(jié)合航天搭載對(duì)蓮SP1代有效蓬數(shù)的影響

表10 離子注入結(jié)合航天搭載對(duì)蓮SP1代單粒質(zhì)量的影響

表8 離子注入結(jié)合航天搭載對(duì)蓮SP1代花色的影響

2.4 對(duì)SP1代經(jīng)濟(jì)性狀的影響

①有效蓬數(shù) 經(jīng)搭載處理可提高SP1代的平均有效蓬數(shù)，如表8中的5個(gè)處理中，有4個(gè)平均有效蓬數(shù)比對(duì)照多，變異率在20%以上，僅處理15與對(duì)照相等。平均每缸采收蓮蓬數(shù)最多的是處理13，達(dá)6.5只，比對(duì)照多2只，其次是處理16，平均采收 4.8 只（表 9）。

②單粒質(zhì)量 經(jīng)離子注入結(jié)合航天搭載后，SP1代單粒質(zhì)量與對(duì)照比變幅及變異率不太明顯，處理變幅為21.3%~57.4%，對(duì)照24.3%~56.5%。各處理變異率亦不顯著，但處理20的變異率則高達(dá)56.7%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他處理（表10）。

③平均每蓬實(shí)粒數(shù) 經(jīng)室內(nèi)考種表明，離子注入結(jié)合航天搭載或僅利用航天搭載均可提高SP1代的平均每蓬實(shí)粒數(shù)，表10中的5個(gè)處理除處理9的平均每蓬實(shí)粒數(shù)比對(duì)照低外，其余4個(gè)處理均比對(duì)照高，最高的處理15，達(dá)16.3粒，較對(duì)照多6.4粒。但單株每蓬實(shí)粒數(shù)最多的是對(duì)照20的246號(hào)缸，實(shí)粒數(shù)達(dá)20粒，高出處理5粒（表11）。

3 小結(jié)

離子注入結(jié)合航天搭載處理蓮種子，對(duì)蓮SP1代蕾、花、蓬、果等均能產(chǎn)生有效變異，能增加單株現(xiàn)蕾數(shù)、有效蓬數(shù)及每蓬實(shí)粒數(shù)，但其變異能否穩(wěn)定并最終培育成新品種，還有待進(jìn)一步觀察。

表11 離子注入結(jié)合航天搭載對(duì)蓮SP1代每蓬實(shí)粒數(shù)的影響