60Co-γ 射線輻射對蒙農雜種冰草性狀的影響

高海娟 ， 劉澤東 ， 孫 蕊 ， 王曉龍 ， 楊偉光 ， 閆偉紅

（1.黑龍江省農業科學院畜牧獸醫分院，黑龍江齊齊哈爾 161005；2.中國農業科學院草原研究所，內蒙古呼和浩特 010010）

冰草屬（Agropyrong Gaertn）植物為禾本科小麥族多年生牧草，抗旱、抗寒、耐貧瘠，一次建植可利用數年，須根發達，基部莖葉覆蓋地面，是沙化、 退化草地生態治理的優良草種 （高海娟等，2019；高海娟等，2010）。 冰草莖葉柔軟，營養豐富，生產性能好，飼用價值高。 目前，我國培育登記冰草新品種共6個，數量偏少，即“內蒙沙蘆草”“諾丹冰草”“蒙農雜種冰草”“蒙農1 號蒙古冰草”“杜爾伯特扁穗冰草” 及 “塔烏庫姆冰草”，現有育成冰草品種都是采用選擇育種和雜交育種培育而成。

輻射誘變育種是利用各種射線誘發作物產生變異，根據育種目標在后代中篩選新材料，選育新品種的方法。 該方法具有突變率高、變異幅度大、育種周期短等特點，是繼選擇育種和雜交育種之后進行種質資源創新和新品種選育的有效途徑 （趙林姝和劉錄祥，2017； 韓微波等，2010）。γ 射線是一種能量高、穿透力強的電離輻射，是輻射誘變育種中最常用的射線源。 應用γ射線輻射誘變沙打旺、蘇丹草、苜蓿、扁蓄豆等牧草種類，育成了一批牧草新品種和新材料（韓微波等，2016；劉杰淋等，2008；支中生等，1999；伊虎英和魚紅斌，1989）。 王曉光等（2008）采用60Co-γ 射線輻照誘導小麥-冰草染色體變異 ，獲得了攜帶冰草大穗多粒基因的小麥新種質，為小麥遺傳改良提供有用的材料。 本研究通過60Co-γ 射線輻照蒙農雜種冰草（Agropyron cristatum×A.desertorum cv.Mengnong）種子，研究不同輻照劑量處理對蒙農雜種冰草農藝性狀和草產量性狀的影響， 以期為通過60Co-γ 射線輻射冰草選育新種質材料提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 蒙農雜種冰草（Agropyron cristatum×A.desertorum cv.Mengnong），引自內蒙古農業大學。

1.2 試驗地自然條件 試驗地位于松嫩平原齊齊哈爾市富拉爾基區黑龍江省農業科學院畜牧獸醫分院試驗田，地處東經 123°41′，北緯 47°15′，春季干旱多風，冬季寒冷少雪，海拔高度148.3 m，年平均氣溫3.37 ℃，極端最高氣溫37.5 ℃，最低氣溫-39.5 ℃，≥10 ℃的積溫 2722.1 ℃， 年平均降水量415.5 mm，無霜期136 d 左右，土壤為黑風沙土，pH 7.4，肥力中等。

1.3 試驗設計 蒙農雜種冰草種子采用60Co-γ射線輻射處理。 輻射劑量為 30、60、120、180 Gy，以未輻射種子做對照。2015 年春輻射處理和對照蒙農雜種冰草種子育苗后單株穴播移栽于試驗地，播種行距60 cm，株距60 cm，播深2 ～3 cm，播后鎮壓。 2016 年進行各農藝性狀和產量性狀測定。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 株高 抽穗期田間隨機選取每個輻射劑量單株冰草10 株，測定枝條的絕對高度。

1.4.2 葉、莖、穗 開花期田間隨機選取每個輻射劑量單株冰草10 株，測葉長、葉基部寬、莖第一膝曲上節間的直徑、穗長、穗寬。

1.4.3 干草產量 成熟期將10個單株穗子剪下，收種子后整個植株齊地刈割， 陰干后測定單株干草產量。

1.5 數據分析 采用Microsoft Excel 2010 對原始數據進行整理， 采用SAS 9.0 軟件進行方差分析（ANOVA），新復極差法（Duncan’s）進行多重比較， 顯著水平 P ＜0.05， 并進行相關性分析（CORR）和線性回歸分析（REG）。

2 結果與分析

2.1 不同輻射劑量對蒙農雜種冰草株高的影響由表1 可知，60Co-γ 射線輻射蒙農雜種冰草，隨著輻射劑量的增加，株高呈現先增加后降低的規律。對照平均株高為71.82 cm， 輻射劑量30 Gy 株高為76.21 cm，比對照高4.39 cm。 當輻射劑量繼續增加時， 株高呈明顯的下降趨勢， 輻射劑量達到180 Gy 時，株高僅為47.70 cm，比對照降低24.12 cm。120 Gy 和180 Gy 輻射劑量的株高顯著低于對照（P ＜ 0.05）。

2.2 不同輻射劑量對蒙農雜種冰草葉、穗、莖的影響 由表1 可知，隨著60Co-γ 射線輻射劑量的增加，蒙農雜種冰草葉長先增加后降低。對照葉長為 12.95 cm， 輻射劑量 30 ～ 120 Gy 葉長為 13.71 ～14.71 cm， 比對照分別增加 5.86% ～ 13.60%（P ＞0.05）。 輻射劑量增加到 180 Gy 時， 葉長僅為10.22 cm，顯著低于對照 21.10%（P ＜ 0.05）。 輻射劑量30 ～180 Gy 蒙農雜種冰草葉寬均低于對照， 與對照差異均不顯著 （P ＞ 0.05）。 輻射劑量60 Gy 穗長顯著高于對照 （P ＜ 0.05）。 輻射劑量30 Gy 和 180 Gy 穗長顯著低于對照 （P ＜ 0.05），輻射劑量120 Gy 穗長與對照差異不顯著 （P ＞0.05）。4個輻射劑量處理穗寬與對照差異均不顯著（P ＞ 0.05）。 蒙農雜種冰草對照莖粗 1.88 mm，輻射劑量 30 ～ 180 Gy 莖粗為 1.17 ～ 1.65 mm，4個輻射劑量處理莖粗均顯著低于對照（P ＜0.05）。

2.3 不同輻射劑量對蒙農雜種冰草單株干草產量的影響 由表1 可知，蒙農雜種冰草對照單株干草產量為91.04 g， 輻射劑量30 Gy 單株干草產量較對照增加19.43 g，輻射劑量180 Gy 單株干草產量較對照產量降低41.77 g。 二者與對照差異顯著（P＜ 0.05），其他處理與對照差異不顯著（P ＞ 0.05）。

表1 不同輻射劑量冰草農藝性狀及干草產量

2.4 蒙農雜種冰草性狀與輻射劑量的相關性分析 由表2 可知， 株高與輻射劑量相關系數為-0.9535，呈顯著的負相關（P ＜ 0.05）；葉寬與輻射劑量相關系數為-0.8806， 呈顯著的負相關 （P ＜0.05）；莖粗與輻射劑量相關系數為-0.9267，呈顯著的負相關 （P ＜0.05）； 葉寬與莖粗相關系數為0.9781，呈極顯著的正相關（P ＜ 0.01）；葉長與單株干草產量相關系數為0.9116， 呈顯著的正相關（P ＜ 0.05）；株高與莖粗相關系數為 0.8818，呈顯著的正相關（P ＜ 0.05）。

表2 輻射劑量與各性狀相關性分析

2.5 蒙農雜種冰草性狀與輻射劑量的回歸分析利用線性回歸法對蒙農雜種冰草各農藝性狀、產量性狀與輻射劑量進行回歸分析，株高、葉長、葉寬、 莖粗與輻射劑量能夠建立一元一次和一元二次線性回歸模型， 回歸方程分別為Y1=76.26707-0.16027X，Y2=12.98857+0.05030X-0.00036548X2，Y3=0.60319-0.00045115X，Y4=1.81241-0.00395X，見表3。

表3 農藝性狀與輻射劑量線性關系模型

3 討論

60Co-γ 射線輻射蒙農雜種冰草， 隨著輻射劑量的增加， 株高和干草產量均呈現先升高后降低的趨勢。低輻射劑量30 Gy 處理促進了植株生長，株高和單株草產量比對照增加，高輻射劑量120、180 Gy 處理對株高有明顯的抑制作用，使得植株矮化，葉片變小，莖稈變細，產量降低。 研究表明，大豆、小麥等植物被60Co-γ 射線高劑量輻射后生長也都受到抑制，表現株高、葉長、產量等性狀降低（邵磊等，2008；余章清等，1997），本研究結果與上述結果一致。相關分析表明，株高與輻射劑量呈顯著的負相關（P ＜ 0.05），這與王小敏等（2011）、張慧琴等（2007）應用60Co-γ 射線輻射黑莓、豐香草莓得出的結果相吻合。葉寬、莖粗與輻射劑量呈顯著的負相關（P ＜ 0.05），葉長、穗長、單株草產量與輻射劑量呈負相關，但不顯著（P ＞0.05）。

每種植物對60Co-γ 射線輻照敏感劑量不同，因此通過輻射誘變育種創造優良農藝性狀的種質材料、篩選突變基因，輻照劑量的選擇尤為重要。本研究4個輻射劑量中30 Gy 處理蒙農雜種冰草株叢高大，顏色深綠，平均高度高于對照4.39 cm，單株干草產量高于對照21.34%， 即低輻射劑量30 Gy 促進了植株生長。 在輻射劑量30 Gy 處理下更容易尋找到優良變異單株， 創新冰草種質資源，選育出新材料。

4 結論

60Co-γ 射線輻射蒙農雜種冰草， 低輻射劑量30 Gy 處理下株高和草產量增加， 高輻射劑量對冰草生長有抑制作用。 回歸分析株高、 葉長、葉寬、 莖粗與輻射劑量建立線性回歸方程分別為Y1=76.26707 -0.16027X；Y2=12.98857 +0.05030X -0.00036548X2；Y3=0.60319-0.00045115X，Y4=1.81241-0.00395X。