60CO一γ輻照對NaCl脅迫下藜麥種子萌發的影響

梁曉艷　顧寅鈺　付嬈　張海洋　衣葵花　王向譽　郭洪恩

摘要：采用不同劑量（0-500 Gy）的60 Co -γ射線輻照藜麥種子，研究經不同劑量射線輻射處理的藜麥種子在不同濃度NaCl（O～400 mmol/L）脅迫下種子的萌發特性，以期篩選出能夠提高藜麥種子耐鹽性的最佳輻射劑量。結果表明：隨著鹽濃度的升高，種子發芽率、發芽勢和發芽指數呈逐漸下降趨勢，高鹽環境下下降較為顯著;不同劑量的60Co-γ輻照處理對種子萌發的影響因鹽濃度的不同而存在差異，即0-200 mmol/L NaCl條件下，種子發芽率及發芽時間隨著輻照劑量的增加呈逐漸降低趨勢，而300、400mmol/L NaCl條件下，種子發芽率隨著輻照劑量的增加呈先升高后降低趨勢，300 Gy是促進高鹽環境下種子萌發的最佳輻照劑量。

關鍵詞：藜麥;鹽脅迫;60Co一γ輻照;種子萌發

Effects of 60Co—γ Irradiation on Seed Germination

of Quinoa under NaCI Stress

Liang Xiaoyan， Gu Yinyu， Fu Rao， Zhang Haiyang， Yi Kuihua， Wang Xiangyu， Guo Hong' en

Abstract

The effects of 60Co-γ irradiation with different doses （0～500 Gy） on the germination rate，germination potential and germination index of quinoa seeds under NaCl （0～400 mmol/L） stress were studiedin order to select the best irradiation dosage for improving salt tolerance of quinoa seeds. The results showedthat with the increase of salt concentration， the germination rate， germination potential and germination index ofseeds decreased gradually. The effect of 60Co- γ irradiation with different doses on seed germination was variedwith the different salt concentration. Under the condition of 0～200 mmol/L NaCl， the seed germination rateand germination time decreased gradually with the increase of irradiation dose， while the germination rate ofseeds increased firstly and then decreased with the increase of irradiation dose under 300 -400 mmol/L NaCl.In conclusion，300 Gy was the best irradiation dose to promote seed germination in high salinity environment.

Keywords

Quinoa; Salt stress; 60Co-γ irradiation; Seed germination

藜麥（ Chenopodium quinoa Willd.）為莧科藜屬一年生雙子葉草本植物，原產于南美洲安第斯地區，距今已有7 000多年的栽培歷史[1]。藜麥具有非常高的營養價值，其蛋白質含量在16%左右，高于水稻和玉米，與小麥相當，且人體必需氨基酸比例均衡，易于被人體吸收[2，3]。同時，藜麥富含維生素B、維生素C、維生素E和礦物質，以及皂苷、多糖、黃酮等生物活性物質[4，5]。除營養價值突出外，藜麥還具有耐寒、耐旱、耐貧瘠、耐鹽堿等特性[6]，尤其是對鹽堿環境具有較強的適應性，有些藜麥品種可以耐受海水一樣高的鹽脅迫（電導率40dS/m，或相當于約400 mmol/LNaCl）[7]。因此，藜麥在鹽堿地開發利用及優良作物篩選中具有廣泛的應用前景和重要的開發利用價值。目前關于藜麥的研究多集中于不同地區的引種栽培及耐鹽機理研究等方面，而關于鹽堿地耐鹽品種的選育研究相對較少，因此，篩選和培育適宜鹽堿地種植的藜麥品種是鹽堿地開發利用的重要途徑。

輻射誘變處理是進行農作物種質資源創新及新品種選育的有效途徑，與傳統育種相比，它具有操作簡單、突變率高、突變譜廣、育種年限短等優點，在作物品種改良中被廣泛應用。藜麥雖然具有較強的耐鹽性，但是在高濃度鹽溶液下種子的發芽率及發芽速度普遍受到影響。目前，不少研究證明60Co-γ輻照處理能顯著提高高鹽環境下種子的發芽率[8-10]，而關于60Co-γ輻照對鹽脅迫條件下藜麥種子萌發的影響尚未見報道。本研究以藜麥種子為材料實施不同劑量60Co-γ輻照處理，并在不同濃度NaCl環境中進行種子萌發試驗，旨在探索60Co-γ射線輻照對不同濃度鹽脅迫條件下藜麥種子萌發特性的影響，以期探尋在鹽脅迫下能顯著促進藜麥種子萌發的60Co-γ射線輻照劑量，為藜麥的輻射誘變育種及耐鹽性研究提供理論依據。

1 材料與方法

1.1供試材料

試驗于2017年進行。所用藜麥種子由山西華青藜麥產品開發有限公司提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 種子處理選取籽粒飽滿，大小均勻一致的藜麥種子送往山東省農業科學院輻射中心，進行60Co -γ射線輻照處理。輻射劑量率為2.75Gy/min，輻射劑量分別為O、100、200、300、400、500 Gy，其中，0輻射組為CK。將不同劑量輻射處理后的種子用75%酒精消毒10min，然后用無菌水清洗3次，置于不同濃度的NaCl溶液中預處理，時間為12 h。共設置5個NaCl濃度，分別為O、100、200、300、400 mmol/L。

1.2.2 室內發芽 將預處理后的種子均勻擺放于鋪有2層濾紙的9 cm直徑培養皿內，分別加入10 mL蒸餾水和不同濃度的NaCl溶液，將培養皿置于光照培養箱，培養條件為25℃、光照12 h/d。每個處理60粒種子、3個重復。每天觀察種子萌發情況，并統計發芽數（以胚根突出種皮2 mm為標準），連續統計6d。并按下列公式統計發芽勢、發芽率、發芽指數。

發芽勢（%）=（3d正常萌發種子數/供試種子數）×100;

發芽率（%）=（6d正常萌發種子數/供試種子數）×100;

發芽指數（Gi）=∑（Gt/Dt）。式中，Gt為萌發種子數;Dt為相應萌發天數。

1.3 數據處理

采用Microsoft Excel 2007進行數據統計與做圖，用SPSS 18.0進行方差（0.05水平）分析。

2 結果與分析

2.1 60Co-γ輻照處理對NaCl脅迫下藜麥種子發芽率的影響

由圖1可以看出，隨著NaCl濃度的增加藜麥種子發芽率逐漸降低，不同鹽濃度條件下60Co-γ輻照處理對發芽率的影響作用不同。其中，清水條件（對照）下，藜麥種子發芽率隨著輻照劑量的增加呈逐漸降低趨勢，但各輻照劑量處理均在80%以上;100、200 mmol/L NaCl條件下藜麥種子發芽率與對照基本一致;300、400 mmol/L NaCl條件下，藜麥種子發芽率隨著輻照劑量的增加呈先升高后降低趨勢，300 Gy輻照處理的種子發芽率均顯著高于其它處理。這說明較高NaCl濃度脅迫下，一定劑量的輻照處理會提高藜麥種子的發芽率，在300、400 mmol/L NaCl條件下，300 Gy是促進藜麥種子萌發的最佳劑量。

2.2 60Co-γ輻照處理對NaCl脅迫下藜麥種子發芽勢的影響

由圖2可知，藜麥種子發芽勢隨著NaCl濃度的增加呈逐漸降低趨勢，在NaCl濃度超過300mmol/L時，種子發芽勢顯著降低，這說明高濃度鹽脅迫顯著抑制種子萌發。不同輻照劑量對藜麥種子發芽勢的影響隨著鹽濃度的不同而表現不同，其中，清水條件下，100 Gy輻照對發芽勢無顯著影響，之后隨著輻照劑量的進一步增加發芽勢逐漸降低;低濃度（0～200 mmol/L） NaCl處理下，種子發芽勢隨著輻照劑量的增加基本呈逐漸降低趨勢，而在300、400 mmol/L NaCl條件下，一定劑量的輻照處理則增加種子發芽勢，其中300 Gy輻照處理種子發芽勢最高。這說明300 Gy輻照劑量能促進種子萌發，提高發芽的整齊度。

2.3 60Co-γ輻照處理對NaCl脅迫下藜麥種子發芽指數的影響

發芽指數是衡量種子發芽速度和整齊度的參數。由圖3可知，不同濃度NaCl處理對藜麥種子發芽指數的影響與發芽勢基本一致，低濃度NaCl處理對藜麥發芽指數的影響較小，隨著鹽濃度的進一步增加發芽指數逐漸降低。不同劑量輻照處理對發芽指數的影響也因NaCl濃度的不同而不同，其中，清水和低濃度（100～200 mmol/L） NaCl處理下，種子發芽指數隨著輻照劑量的增加呈逐漸降低趨勢，而在高濃度（ 300 - 400 mmol/L）NaCl處理下，發芽指數隨著輻射劑量的增加先升高后降低，200 Gy和300 Gy輻照劑量顯著提高種子的發芽指數。

3 討論與結論

鹽漬環境下種子萌發是鹽生植物生長的關鍵和敏感階段[ll]，種子能夠萌發是植株在鹽堿脅迫下能夠生長發育的前提。種子耐鹽能力和發芽能力影響著植物種群的分布范圍[12]。因此，鹽脅迫下的種子發芽狀況是評價植物耐鹽性的一個重要指標。雖然藜麥對鹽漬環境有較強的適應性，但種子在萌發過程中仍然受到鹽的遏制作用[13-15]。有研究表明，不同劑量的輻照處理對種子發芽的影響不同，低劑量的輻射處理對種子發芽具有促進作用，而高劑量的輻射抑制種子發芽且對種胚產生傷害[16-18]。本研究結果認為，在不同鹽濃度條件下，60Co-γ輻照處理對種子發芽的影響作用不同，其中，清水和低濃度NaCl（100～200mmol/L）脅迫下，低劑量輻照處理對種子萌發的影響較小，高劑量輻照處理抑制種子的萌發;而在高濃度（300～400 mmol/L）脅迫下，種子發芽率、發芽勢及發芽指數隨著輻照劑量的增加呈先升高后降低趨勢，300 Gy輻照劑量有利于促進高鹽環境下藜麥種子的萌發。其原因可能是輻射處理引起了種子內部生物自由基或有關酶活性的變化，從而提高種子的新陳代謝水平、促進種子的萌發，這在其它研究中也得到過相似的結論[8，19]。但是不同植物的種子對60Co-γ輻照的效果存在一個最佳劑量，本研究中300 Gy是促進高鹽環境下藜麥種子萌發的最佳劑量。

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