菰黑粉菌對60Co-γ輻射的抗性研究

黃建中，石敏，郭得平，陳子元

（1.浙江大學原子核農業科學研究所/農業部、浙江省核農學重點實驗室，杭州，310029；2.浙江大學農業與生物技術學院）

菰黑粉菌對60Co-γ輻射的抗性研究

黃建中1，石敏1，郭得平2，陳子元1

（1.浙江大學原子核農業科學研究所/農業部、浙江省核農學重點實驗室，杭州，310029；2.浙江大學農業與生物技術學院）

對PDA培養基上生長的菰黑粉菌進行了劑量范圍為0～50 kGy的60Co-γ射線輻照。研究結果表明，菰黑粉菌對射線輻照具有極高的抗性，在10 kGy的60Co-γ射線輻照下仍可生長。本研究為篩選生產上有益性狀黑粉菌突變體，用于創制茭白新品種作了探索。

茭白；菰黑粉菌；60Co-γ射線輻照；菌落

茭白（Zizania latifoliaTurcz.）肉質莖是菰黑粉菌（Ustilago esculentaP.Henn.）侵染莖頂端組織并在其中大量繁殖后誘導所形成的[1～3]。因此，茭白肉質莖的性狀取決于茭白植株、菰黑粉菌的基因型以及環境3個方面。無性繁殖的茭白植株發生遺傳變異（芽變）的頻率較低，而植株中菰黑粉菌的細胞個體數量卻極為巨大，也更容易發生遺傳性變異，因而茭白品種發生變異的可能性比一般單純的無性繁殖作物高，茭白肉質莖性狀的遺傳變異很可能主要來源于菰黑粉菌的變異[4]。盡管如此，耐高、低溫等不良環境條件的茭白種質資源目前還是十分罕見。輻射誘變育種是利用電離輻射對生物體進行誘發突變，產生遺傳變異（基因突變和染色體畸變），然后從各種突變體中選育出在生產上有利用價值的新品種。誘變技術在創造新種質、新材料，以及解決育種中某些特殊問題，培育植物新品種等方面具有獨特的作用，是目前生物品種選育與改良中一種非常有效的手段[5]。我國自20世紀50年代后期開始進行植物輻射誘變育種技術的研究，在突變品種的育成數量、種植面積等方面，均處于國際領先優勢[6]。為了篩選生產上有益的黑粉菌突變體，用于接種創制新茭白品種，我們對菰黑粉菌進行了γ-射線輻照，發現該真菌對電離輻射具有很高的抗性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試茭白菌種為浙茭2號冬孢子。

1.2 試驗方法

將冬孢子散布于PDA培養基上，培養皿置于25℃、70%相對濕度下培養。挑取無污染菌落轉接到新PDA培養基上，在相同條件下繼續培養。

①黑粉菌輻照 待黑粉菌菌落直徑達到20～25 mm時對其進行60Co-γ射線輻照，本試驗一共進行了2次輻照，第1次設置5個輻照劑量水平，分別為0，0.5，1，2，5，10 kGy，每組5個培養皿；第2次設置5個輻照劑量，分別為0，1，5，10，20，50 kGy，每組8個培養皿。

②黑粉菌菌落大小測量 輻照之后定期對黑粉菌菌落直徑進行測量，并對數據進行分析。

2 結果與分析

從圖1可見，隨著60Co-γ射線輻照劑量的提高，黑粉菌菌落直徑逐漸變小，反映出輻照對黑粉菌生長的抑制效應，但10 kGy的γ-射線輻照尚不能完全抑制黑粉菌的生長。為此，將輻照劑量增大至50 kGy，輻照后9 d內的菌落直徑日均增量從對照的15.4 mm銳減到10 kGy輻照菌落的4.4 mm，20 kGy及以上劑量下黑粉菌菌落已經不再增長（圖2）。此外，5 kGy輻照后3 d內菌落大小處于停滯狀態，10 kGy輻照后6 d內菌落大小幾乎不變，同時在原菌落上開始出現疣狀突起——新生小菌落（圖3）。

圖1 60Co-γ射線輻照處理后3周菰黑粉菌菌落大小

圖2 60Co-γ射線輻照處理前后菰黑粉菌菌落大小增量變化

圖3 菰黑粉菌經10 kGy60Co-γ射線輻照后的菌落形態

3 結論與討論

電離輻射對細胞造成的生物學效應包括直接和間接作用2種方式。一般認為細胞中的DNA是電離輻射最重要的靶標，DNA損傷造成微生物的滅活。就活細胞而言，DNA損傷的原因絕大部分是因為DNA分子周圍的水化層中經輻照形成的羥基自由基OH·[7]。

菰黑粉菌能耐受10 kGy以上的γ-射線輻照，這在真菌中已屬高抗性[8，9]。Saleh等[10]對來自6個屬（Alternaria,Aspergillus,Caldosporium,Curvularia,Fusarium和Penicillium）的10種真菌進行了γ-射線輻照，試驗結果表明，6～17 kGy就可滅活這些真菌。值得一提的是，耐輻射奇球菌（Deinococcus radiodurans）對γ-射線輻射的D10（清除90%受照個體所需劑量）約為10 kGy[11]。本試驗結果顯示，菰黑粉菌對γ-輻射的耐受能力接近耐輻射奇球菌。

目前，尚不清楚菰黑粉菌對電離輻射具有高抗性的分子機制，也不知道這種抗性對于寄生茭白的黑粉菌而言有何適應意義。對菰黑粉菌基因組的測序分析或許能夠提供部分答案。

對菰黑粉菌進行γ-射線輻照試驗結果表明，該真菌對電離輻射具有極高的抗性，10 kGy下黑粉菌仍能生長。在基本清楚菰黑粉菌的γ-射線耐受劑量的基礎上，我們對從正常茭經單孢分離獲得的菰黑粉菌菌落作了輻照，以期能篩選到生產上有益性狀的突變體，如耐高、低溫突變體，用于接種創制茭白新品種。

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Study on Resistance ofUstilago escenlentato60Co-γ Ray Irradiation

HUANG Jianzhong1,SHI Min1,GUO Deping2,CHEN Ziyuan1
(1.Institute of Nuclear-Agricultural Sciences/Key Laboratory of Nuclear Agricultural Sciences of Ministry of Agriculture and Zhejiang Province,Zhejiang University，Hangzhou,310029；2.College of Agriculture and Biotechnology,Zhejiang University)

Ustilago esculentaP.Henn.,a fungus parasitizingZizania latifoliaTurcz.,was irradiated on PDA medium with 0-50 kGy60Co-γ rays.The fungus was found to be extremely resistant to γ-irradiation,being able to survive under 10 kGy irradiation.This study sets the stage for screening beneficial fungus mutants to be used to create new cultivars ofZ.latifoliaTurcz..

Zizania latifoliaTurcz.;Ustilago esculentaP.Henn.;60Co-γ irradiation;Colony

10.3865/j.issn.1001-3547.2011.16.026

公益性行業（農業）科研專項經費項目“水生蔬菜產業技術體系研究與示范”（200903017-03），浙江省科技廳院士基金

黃建中（1963-），男，博士，副教授，主要從事核技術農業應用及植物逆境生理研究，電話：0571-86971700，E－mail：jzhuang@zju.edu.cn

2011-07-11