⁶⁰Co—γ射線輻照及其與GA₃復(fù)合處理對牡丹種子的誘變效果

李玲　孫逢毅　賈錦山　石良紅　趙蘭勇

摘要：為了研究⁶⁰Co-γ射線對牡丹種子萌發(fā)及出苗率的影響，探討牡丹種子輻射劑量問題，為開展牡丹品種誘變改良奠定基礎(chǔ)，以不同劑量的⁶⁰Co-γ射線及200mg/LGA₃處理牡丹種子，統(tǒng)計種子的發(fā)芽率、主根長以及出苗率。結(jié)果表明：牡丹種子的發(fā)芽率、主根長≥40mm的百分率以及出苗率均隨輻射劑量的增加呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢；GA₃的輻射防護作用使得牡丹種子的最佳輻射劑量變大，26.28Gy時，牡丹種子的發(fā)芽率、主根長≥40mm的百分率及出苗率最高。同時低輻射也可提前打破牡丹種子的休眠，8.76Gy時效果最佳。

關(guān)鍵詞：牡丹種子；輻射；發(fā)芽率；主根長；出苗率

中圖分類號：S685.11

文獻標(biāo)志碼：A

論文編號：2013-0693

0 引言

牡丹原產(chǎn)中國，為芍藥科芍藥屬牡丹組亞灌木植物。牡丹花朵碩大，多姿多彩，被譽為“國色天香”、“花中之王”。但傳統(tǒng)的育種手段已遠遠滿足不了人們對于牡丹色、香、花期等方面標(biāo)新立異性狀的需求。輻照作為選育新品種的有效途徑已在牡丹育種方面得到應(yīng)用。

牡丹輻射育種的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是在幼苗期如何以有效的手段鑒定和選擇優(yōu)良突變體，縮短育種年限。但牡丹種子具有上胚軸休眠的特性，從播種到獲得牡丹實生苗的時間長達半年，而且出苗率較低。據(jù)報道，赤霉素（GA₃）能有效地提高輻射處理材料的存活率。同時，前人應(yīng)用不同濃度的赤霉素對牡丹種子萌發(fā)及休眠特性進行了研究，發(fā)現(xiàn)100和200mg/LGA₃處理可加快牡丹種子的發(fā)芽和幼苗的生長。筆者利用⁶⁰Co-γ射線輻照處理牡丹種子后再進行赤霉素（200mg/L）處理，以探索在該GA₃濃度下適合牡丹種子萌發(fā)的最佳輻射劑量以及不同劑量對加快種子萌發(fā)的影響，達到加快育種進程的目的。

1 材料與方法

1.1試驗材料

試驗材料為‘鳳丹白、‘玉板白、‘銀鱗碧珠、‘黃花魁、‘黑花魁等的混收牡丹種子，采自山東農(nóng)業(yè)大學(xué)花卉研究所牡丹種質(zhì)資源圃。2012年7月下旬至8月上旬從母株采收蟹黃色的瞢莢果，置于室內(nèi)讓種子在果殼內(nèi)完成生理后熟，去除秕種的牡丹種子用于該試驗。

1.2試驗方法

1.2.1種子處理 2012年9月4日利用⁶⁰Co-γ射線輻照牡丹種子，劑量分別為0（對照）、8.76、26.28、43.8、61.32、78.84、87.60gy。劑量率為5gy/min，每處理100粒種子，3次重復(fù)。輻照后的各組種子于9月5日采用濃度為200mg/L的GA₃室溫浸泡4h。

1.2.2生根試驗 將處理的各組種子按種子與河沙（經(jīng)高溫滅菌，濕度50%～60%）體積比為1：5混勻，于室溫下沙藏。注意保持沙子的含水量。從2012年10月16日開始記錄各處理的發(fā)芽數(shù)，每10天記錄一次，于2012年11月25日結(jié)束記錄，計算生根率和主根長度≥40mm的數(shù)量。

1.2.3發(fā)芽試驗及生長觀測 取所有記錄的生根種子分別種植于高10cm的50穴穴盤中，每天觀測發(fā)芽及生長情況，2013年3月25日測定和統(tǒng)計不同劑量處理的出苗情況，以種子萌動為萌發(fā)，子葉破土展開為出苗。

2 結(jié)果與分析

2.1不同輻射劑量對牡丹種子發(fā)芽率的影響

如圖1所示，牡丹種子的發(fā)芽率在各次觀察中均隨輻射劑量的增加呈先增后減的趨勢。萌發(fā)前40天，8.76Gy處理的發(fā)芽率明顯高于對照組，26.28-87.60Gy處理的發(fā)芽率明顯低于對照組。第50天，8.76-26.28Gy處理的發(fā)芽率明顯高于對照組，43.80-87.60Gy處理的發(fā)芽率明顯低于對照組。第60天，8.76-43.80Gy處理的發(fā)芽率明顯高于對照組，61.32-87.60Gy處理的發(fā)芽率明顯低于對照組。第70天，8.76-61.32Gy處理的發(fā)芽率明顯高于對照組，78.84-87.60Gy處理的發(fā)芽率明顯低于對照組。第80天，8.76-61.32Gy處理的發(fā)芽率明顯高于對照組，但78.84-87.60Gy處理的發(fā)芽率僅略低于對照組。同時，至第80天時，對種子的發(fā)芽情況進行差異顯著性分析，結(jié)果表明：8.76-61.32Gy輻照后種子的發(fā)芽率分別高出對照12.33%、15.66%、12%、6%，差異顯著；78.84-87.60Gy輻照的發(fā)芽率均低于對照0.34%，但差異不顯著。

2.2輻射對牡丹種子主根長的影響

由圖2可以看出，主根長≥40mm的百分率隨著輻射劑量呈先增后減的趨勢。8.76-61.32Gy主根長≥40mm的百分率均高于對照，分別高出對照7.17%、18.01%、8.52%、6.99%，且差異顯著；78.84-87.60Gy主根長≥40mm的百分率低于對照組，比對照分別低出3.69%和6.7%。

2.3輻射對牡丹出苗率的影響

由圖2可知，牡丹出苗率隨輻射劑量的增加呈先增后減的趨勢，但6個輻射組種子的出苗率均顯著高于對照組，分別高出24.22%、31.08%、22.56%、17.92%、16.35%、12.33%。出苗率與主根長≥40mm的百分率呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.74。同時，輻射后牡丹的出苗率高于其牡丹主根長≥40mm的百分率，未輻射牡丹的出苗率反而低于其牡丹主根長≥40mm的百分率。

3 結(jié)論

（1）⁶⁰Co-γ射線輻射處理可以改變牡丹的發(fā)芽率。其中低濃度的輻射處理可以有效提高種子發(fā)芽率，高濃度的輻射處理可以抑制種子的發(fā)芽。當(dāng)輻射劑量為26.28Gy時，對種子發(fā)芽的促進作用最明顯。⁶⁰Co-γ射線輻射處理可以改變主根長生長的基本規(guī)律。其中，低濃度的輻射處理可以促進主根長的生長，以26.28Gy的劑量處理促進效果最佳，高濃度的輻射處理可以抑制主根長的加長生長，與對照相比差異顯著。⁶⁰Co-γ射線輻射處理可以促進牡丹的出苗率，與對照相比差異顯著，且26.28Gy劑量處理時促進效果最為明顯。

（2）⁶⁰Co-γ射線輻射處理可以改變種子的休眠習(xí)性。低濃度的輻射處理可以打破牡丹種子的休眠，高濃度的輻射處理不能打破甚至是保護牡丹種子的休眠。當(dāng)輻射劑量為8.76Gy時，打破休眠效果最好，所需發(fā)芽時間最短。

4 討論

（1）不同劑量的⁶⁰Co-γ射線輻照對牡丹種子的發(fā)芽率、主根長和出苗率均有明顯影響，可以將以上3個指標(biāo)作為評判牡丹最佳輻射劑量的指標(biāo)。本試驗研究結(jié)果，26.28Gy時發(fā)芽率、主根長≥40mm的百分率和出苗率均為最高，充分證明26.28Gy前后為牡丹種子萌發(fā)的最佳輻射劑量。但這一結(jié)果與前人的研究結(jié)果相比偏大。本試驗在前人研究方法的基礎(chǔ)上增加了一個定量處理，即200mg/LgA₃3的處理，這可能是造成牡丹種子最佳輻射劑量偏大的原因。因為GA₃能有效地減輕輻射損傷，提高輻射后材料的存活率并促進處理材料幼苗的生長。而這一結(jié)論也在黃建昌等的研究結(jié)果中得到證實。

（2）用x射線、γ射線、β射線、α射線、紅外線、紫外線、激光高低頻電流、電磁場等適當(dāng)處理種子，有破除休眠和促進種子萌發(fā)的作用。任何情況下電離輻射總會引起突變，且在高劑量下引起顯著的生理反常現(xiàn)象。本研究中，較低劑量8.76、26.28、43.80、61.32Gy下種子的發(fā)芽率依次在40、50、60、70天時超過對照組，而高劑量78.84Gy和87.60Gy時種子發(fā)芽率在5次觀察中始終低于對照組，此研究結(jié)果證實了上述結(jié)論。在實際生產(chǎn)中，γ謝線常用來作為打破種子休眠提高發(fā)芽率的方法。這一方法已在泡桐、鳶尾屬等園林植物中廣泛應(yīng)用，但在芍藥屬植物特別是在牡丹上的應(yīng)用較少，也鮮有相關(guān)方面的研究報道。本研究中，8.76Gy劑量時打破休眠效果最好，這一劑量為以后探究牡丹科學(xué)有效的破眠技術(shù)提供依據(jù)，為有效提高種子繁殖的成活率提供可能。

（3）園林植物輻照育種結(jié)論表明，輻照劑量和材料類別的選擇是輻照誘變育種成功的關(guān)鍵。最佳輻射劑量與致死劑量的確定為輻射誘變、品種改良提供了前提。由于本次研究結(jié)果中未出現(xiàn)致死劑量，因此在未來研究中應(yīng)增大輻射劑量以確定牡丹的致死劑量。26.28Gy為本研究牡丹的最佳輻射劑量，但由于劑量間隔較大，可能存在一定的誤差。在未來研究中可進一步細化劑量確定最佳輻射劑量。