黑麥草屬28個引進品種輻射子一代的生長性狀比較

劉 勇，柯紹英，黃小琴，張 蕾，劉紅雨，周西全

（1.四川省農業科學院植物保護研究所，四川 成都610066；2.農業部西南作物有害生物綜合治理重點實驗室，四川 成都610066）

黑麥草（Lolium）因具有產草量高，柔嫩多汁，富含蛋白質、碳水化合物，適口性好，適應性強，各種家畜和草食性魚類均喜食的優點而被推廣應用。隨著畜牧業的快速發展，我國優質牧草市場缺口尤顯突出，2000年，我國優質牧草市場缺口就達到300萬t［1］。這與我國飼料用牧草栽培品種主要依靠引進，牧草育種總體水平低和優質資源較少等因素［2］有關。

誘變育種技術方法簡便，可在短時間內改變作物的某一性狀，在作物品種改良上具有獨特的作用［3］，目前在糧經作物上取得了良好成效［4-5］，在牧草誘變育種方面也開始了起步工作［6-7］。60Co-γ射線作為一種穿透力強、能量高的電離輻射，成為了目前最常用的輻射誘變源，利用γ射線誘變牧草在農藝學、細胞學等方面已有報道［8-12］。為了加快國外引進品種的適應能力和選育優質適生牧草品種，本研究在對國外引進的28個優良黑麥草牧草品種進行生態適應性評價［13］的基礎上，采用不同劑量γ射線對種子進行輻照處理，連續兩年在田間比較28個品種經輻射處理后的生長性狀變異和表現情況，旨在通過輻射誘變手段對國外優質牧草進行適應性改良，選育出具有優良性狀的突變材料和牧草品種，為優質牧草品種的應用拓展領域，也為黑麥草快速育種提供有效借鑒。

1 材料與方法

1.1 供試材料 28個引進黑麥草品種，分別25個為意大利黑麥草（L.multiflorum）品種Defo、Ligrande、Gordo、Orlando、Lolita、Taurus、Emmerson、Zarastro、Gemini、Lemtal、Prestyl、Domino、Fastyl、Lipo、Barmultra、Lipo、Bartissimo、Zorro、Alamo、Ellet、Tosca、Licarno、Remy、Liberta、Lema和3個多年生黑麥草（L.perenne）品種Barfort、Loretia、Edda。

1.2 試驗方法

1.2.1 輻射處理 28個引進黑麥草種子各3份，每份40g，每品種取兩份于2005年8月用γ射線進行輻照處理（輻射在四川省農業科學院生物技術核技術研究所鈷圃輻照場內進行），另一份未輻照處理種子用于田間對照。采用400（低劑量）和500Gy（高劑量）60Co-γ射線對28個黑麥草品種種子進行輻射（在前處理試驗中設置的吸收劑量分別為200、300、400和500Gy，最后選定處理劑量為400和500Gy，劑量率為4.687 5Gy·min-1）。

1.2.2 田間比較試驗 田間試驗在四川省農作物抗性鑒定基地內進行，位于104°04′E，30°39′N，年均溫18℃左右，年降水量1 000mm左右，多霧。土壤為典型的紫色土，肥力中等。播種前施用除草劑除草后翻耕、挖穴。

2005年9月進行播種，輻射種子以行播種植（每行20株），試驗對照種子為相同品種未進行輻射處理的種子，輻射處理與對照隔行播種；2006年9月將2005年收獲的種子進行第2次種植。播種方式為穴播，每穴放4～6粒種子；每個重復播種20穴，每個品種3次重復，共60株，穴距40cm×40 cm。待出苗轉青后間苗，每穴留苗1株。

1.2.3 田間管理 播后到苗期為保持地表下10cm左右濕潤，采用人工地面移動式噴灌，2～3d噴灌一次，以后每周噴灌一次，或視苗情及降水而隨時調整。整個生育期內實時追肥、人工去除雜草。試驗田發現地老虎、螻蛄等害蟲，及時用呋喃丹撒施地表進行防蟲。

1.2.4 觀測指標 播種后一周，調查每個材料的種子萌發情況；抽穗前測量植株株高、分蘗數，刈割地上部分，留茬約5cm，每重復刈割10株，分別稱量鮮質量；以小區內50%植株抽穗或成熟為標準，目測記錄各品種抽穗期、成熟期；整個生育期內隨時觀察植株病害發生情況。以相同品種未進行輻射處理的種子為試驗對照。

1.2.5 數據處理 試驗數據采用SPSS軟件進行方差分析t檢驗。

2 結果與分析

2.1 輻照對種子萌發的影響 28個引進黑麥草經400（低劑量）、500Gy（高劑量）的60Co-γ射線輻射誘變后，部分品種的種子萌發受到抑制。400Gy（低劑量）輻照的Gordo、Ligrande、Barmultra 3個品種種子不萌發；500Gy輻照的Remy、Bartissimo種子未萌發；其余品種經高、低劑量的γ射線輻照后，種子均正常萌發并生長至成熟。由此可見，不適宜劑量的γ射線會造成某些黑麥草種子組織損傷，影響其萌發生長，因此，采用輻射誘變技術進行黑麥草誘變處理時，不同品種牧草的適宜劑量有差異（表1）。

2.2 輻照對分蘗力的影響 γ射線處理能夠改變黑麥草的分蘗能力，部分品種的分蘗能力增強，而部分品種的分蘗能力卻明顯下降，同一品種經輻射后，材料分蘗能力存在明顯個體差異，重復間極差很大。當輻射劑量為400Gy時，Zarastro、Lipo、Licarno、Liberta、Barfort、Bartissimo、Tosca 7個品種的誘變材料的分蘗數增加，明顯高于對照，其中Zarastro分蘗數達241個，顯著高于對照和其他誘變材料；當輻射劑量為500Gy時，Gordo、Orlando、Ligrande、Barmultra 4個品種的誘變材料分蘗數高于親本（表1）。

黑麥草經輻射誘變后，分蘗能力的遺傳穩定性存在個體差異（表1）。在2006年分蘗數表現增加的誘變材料中，僅有Zarastro、Barfort、Tosca、Orlando 4個誘變材料的分蘗優勢在2008年試驗中得以較好保持（數據未列出）；另外Lemtal、Remy、Tosca、Lipo 4個品種的500Gy輻射材料的分蘗力較2006年增加，其余材料的分蘗力表現出一定的下降趨勢。

2.3 輻照對株高的影響 引進黑麥草品種經γ射線輻射處理后，其株高與對照相比都發生了改變，增減不一，品種間與品種內都存在明顯的隨機性（表2）。Lolita經400Gy輻射誘變，個體間株高差異達到33cm；而Licarno誘變材料個體間株高差異僅為2cm。Licarno、Lolita兩個品種誘變材料的株高與對照相比都表現出明顯優勢，特別是Lolita，經500 Gy輻照誘變后，株高比對照增加11.2%；第2年種植Lolita誘變材料的株高優勢仍然存在，經400Gy輻照誘變的材料株高顯著高于對照，表現出較強的株高遺傳穩定性。

2.4 輻照對鮮質量的影響 γ射線輻射處理對黑麥草植株鮮質量影響程度不一致，鮮質量變化隨機性強（表3）。不同劑量輻射后都表現增加的材料有Lipo、Ellet、Eicarno、Lolita、Edda，其中 Lolita的誘變材料的株高增加顯著，經500Gy誘變后獲得材料的鮮質量比未進行誘變的親本增加了140%。而Defo、Zarastro、Zorro、Liberta、Emmerson、Fastyl、Tosca 7個品種經輻照誘變后植株鮮質量均下降。

2006年測定Fastyl誘變材料植株鮮質量均較親本降低，而2007年均比親本增加；另有少數品種經不同輻射劑量處理后誘變材料的鮮質量遺傳特性與親本相比發生了相反變化，如2006年田間試驗中，經500Gy輻射誘變后的Lolita植株鮮質量比400Gy輻射誘變高，而在2007年，不同劑量輻射處理材料的鮮質量卻表現為400Gy輻照處理優于500Gy處理。其余大部分品種誘變材料的植株鮮質量遺傳特性得到了穩定表達，即與2006年相比，與親本和對照品種間的差異趨勢仍然相同（表4）。

2.5 對抽穗期的影響 通過田間比較觀察發現，輻射處理對部分黑麥草的抽穗期造成明顯影響。28個引進黑麥草誘變材料均能在四川地區完成整個生育期生長并正常成熟，但輻照處理能夠提前或推遲抽穗期。如Defo、Gemini、Bartissimo經過不同劑量γ射線輻射后，其抽穗期比對照提前了10d以上，而Barfort、Prestyl的誘變材料的抽穗期比親本推遲8d，其余品種的誘變材料的抽穗期與對照基本一致，差異在2～3d內。

表1 γ射線輻射對黑麥草分蘗數的影響Table 1 The Branch number sof 28varieties of ryegrass after irradiation treatments

表2 γ射線輻射對黑麥草株高的影響Table 2 The height of 28varieties of ryegrass after irradiation treatment

3 討論

60Co-γ射線輻射黑麥草牧草種子能夠改變種子的發芽率、分蘗數、株高、鮮質量和抽穗期等生長性狀，在適宜的處理劑量下，改變后的性狀均能夠穩定遺傳，表明60Co-γ射線輻射黑麥草種子能夠進行遺傳性狀，特別是產量等性狀的改良，有利于優良牧草品種的引進、選育和利用。

在進行輻照誘變處理時，首先根據不同品種篩選適宜的輻照處理劑量。適宜的輻射處理劑量必須保證處理后種子具有一定的發芽率和成活率，這是輻射誘變育種試驗取得成功的重要前提之一。適宜輻射劑量受植物對輻射的敏感性所制約，植物敏感性是從被照射植物的各種生理過程破壞和組織損傷程度上表現出來的［14］。根據各植物對射線的敏感程度，可將其分為射線“敏感型”、“中間型”、“遲鈍型”，黑麥草對射線敏感度的差異與不同草種的生態特性相適應，即草種的生態條件與輻射敏感性具有內在聯系，耐輻射的草種一般具有較好的生態適應性［2，14］。本研究顯示，黑麥草種子經γ射線照射處理后，高、低劑量合計，僅有5個輻射材料未萌發，其余黑麥草的發芽能力與親本間不存在明顯差異，說明本研究引進的28個黑麥草種中，89.3%的品種對射線的敏感程度為“遲鈍型”，相應的也是生態適應性廣的草種，已報道的生態適應性栽培試驗證實了此結論［13］。

γ射線輻照誘變育種通常存在高劑量損傷效應和低劑量刺激效應［15］，即高劑量輻射不利于植物生長，而低劑量的輻射可能會促進植物的生長。但本研究顯示，高、低劑量處理對黑麥草生長性狀的影響，無規律性存在。如 Gordo、Orlando、Ligrande、Barmultra 4個品種的分蘗數是高劑量處理優于低劑量；而Zarastro、Lipo、Licarno等7個品種的誘變材料卻是低劑量處理優于高劑量。這可能與輻射處理對植物各生長指標影響程度變化方向的不一致性有關［15］。

本研究對28個牧草品種同時進行了兩個劑量的輻射處理，觀察比較各個誘變材料的各項生長特性指標結果可以看出，適宜的輻射劑量隨品種的變化而不同。因此，在進行黑麥草品種誘變育種時要根據不同牧草品種確定適宜輻照劑量，對敏感程度不同的草種應加以區別對待，即反應敏感型降低處理劑量，遲鈍型加大處理劑量，以篩選出針對不同敏感程度草種的適宜輻射劑量。

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