60Co-γ射線輻照汕油紅2號創(chuàng)制油用型花生新品系

許 燕，謝永平，陳肇聰，陳育華，鄭楚群，翁偉嘉，朱宏發(fā)，陳冬瑾

(汕頭市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,廣東 汕頭 515041)

花生ArachishypogaeaL.是我國的主要油料作物和重要經(jīng)濟(jì)作物。2019-2020年，我國花生年播種面積穩(wěn)定在460萬hm2以上，年總產(chǎn)量超1750萬t，約占油料作物總產(chǎn)量的50.2%[1]。近年來，我國花生總產(chǎn)量的49%左右用于榨油。據(jù)測算，花生含油量每提高1個百分點，全國花生年產(chǎn)油量可增加13萬t以上[2]。因此，提高含油量是我國花生育種的重要目標(biāo)之一。

輻射誘變指通過各種輻射源對生物進(jìn)行輻射誘變，具有廣譜、效率高、素材多樣化、育種周期短、變異不確定性等特點，是農(nóng)作物種質(zhì)資源創(chuàng)新及新品種選育的有效途徑[3-4]。常見輻射誘變源有中子、γ射線、χ射線、電子束、離子束、紫外線等，其中60Co-γ射線輻照具有操作簡單、方便快捷、成本低等優(yōu)點，應(yīng)用最為廣泛，育種成效顯著，目前仍是輻射誘變育種中最為常見的輻照源[3-4]。花生60Co-γ射線輻照研究也取得明顯成效，已創(chuàng)造了一大批突變體[5-14]，先后育成輻21[15]、魯花6號[16]、贛花二號[17]、豐花1號[18]、阜花23[19]、汕油輻1號[20]、湘花5009[21]等優(yōu)良新品種。近紅外光譜技術(shù)具有多成分分析、快速、高效、無破壞性、低成本等優(yōu)點，尤其適合育種過程中的大規(guī)模篩選和早代育種材料篩選[22-23]。為更快培育出優(yōu)良油用型花生新品種，本研究選用含油量較高的高產(chǎn)抗病花生新品種汕油紅2號[24-25]為材料，采用60Co-γ射線輻照干種子的方法，分析不同劑量輻射的誘變效應(yīng)，并運用近紅外光譜品質(zhì)分析等方法對后代材料進(jìn)行鑒定，定向篩選粗脂肪含量高于汕油紅2號的材料，以期獲得含油量高、產(chǎn)量高的突變品系，為優(yōu)良油用型花生新品種培育打下良好基礎(chǔ)，同時為花生60Co-γ射線輻照誘變育種研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以花生品種汕油紅2號的干種子為試驗材料。汕油紅2號為汕頭市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所育成的珍珠豆型品種，具有產(chǎn)量高、含油量較高(53.72%～53.93%)、種皮深紅色等特點，2021年獲得植物新品種權(quán)，2022年通過非主要農(nóng)作物品種登記[24-25]。

1.2 試驗方法

試驗于2020年8月至2022年12月進(jìn)行,60Co-γ射線輻照誘變育種技術(shù)路線見圖1。委托廣州華大生物科技有限公司進(jìn)行60Co-γ射線輻照；突變第1世代M1(受照射后的種子長成的植株)～突變第5世代M5種植于汕頭市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所潮州市官塘試驗基地，M1～M3單粒穴播、7行區(qū)、行株距14 cm×23 cm，M4～M5雙粒穴播、5行區(qū)、行株距20 cm×23 cm，按常規(guī)方法進(jìn)行田間管理。

圖1 60Co-γ射線輻照誘變育種技術(shù)路線

1.2.160Co-γ射線輻照和M1處理 基于前期試驗結(jié)果：汕油紅2號干種子受300、450 Gy劑量的60Co-γ射線輻照后，相對出苗率分別為84.50%、20.12%(相對出苗率=輻照處理出苗率/未經(jīng)輻照出苗率×100%)。2020年8月上旬，利用60Co-γ射線分別以350、400 Gy劑量輻照種子(處理350、處理400)，以未經(jīng)輻照的種子作為對照(CK)，播植于大田。每個處理150粒種子，3次重復(fù)。調(diào)查苗開始出土所需時間；播種3周后，統(tǒng)計出苗率和相對出苗率。計算公式：出苗率=出苗數(shù)/播種的種子數(shù)×100%；相對出苗率=處理出苗率/對照出苗率×100%。

收獲時，統(tǒng)計存活植株數(shù)量，對照組每個植株隨機(jī)留取1個莢果，輻照處理的莢果全部留存。

1.2.2M2和M3的檢測篩選 2021年春季，輻照后代種子全部播植于大田，處理350、處理400分別播種685、237粒種子；對照(CK)設(shè)3個重復(fù)，均播植49粒種子。單株收獲，并統(tǒng)計收獲的植株數(shù)量。曬干后剝?nèi)∽讶剩?次，檢測單株粗脂肪含量。CK設(shè)3個重復(fù)，均檢測15個單株，取平均值為對照(CK)粗脂肪含量；M2植株逐個進(jìn)行檢測，篩選粗脂肪含量較對照(CK)提高3.79%以上的植株。入選植株按來源分組進(jìn)行單株編號，處理350入選植株編為輻汕油紅2號350/1…輻汕油紅2號350/102，處理400入選植株編為輻汕油紅2號400/1…輻汕油紅2號400/19(第16～17號種皮為淺紅色)。

2021年秋季，對照設(shè)置3組，各入選單株種成株系進(jìn)行鑒定，各株系選擇5個典型株混收成品系(典型株不足5個的全留)。2022年3月，剝?nèi)∽讶剩?次，檢測粗脂肪含量；篩選粗脂肪含量較對照(CK)提高3.19%以上的品系(入選品系)。

1.2.3M4與M5的鑒定篩選 2022年春季，以汕油紅2號作為對照，對入選品系進(jìn)行鑒定、篩選，小區(qū)按順序排列。分別取5個典型株考查主莖高、單株結(jié)果數(shù)、籽仁粗脂肪含量、種皮顏色等性狀；稱量小區(qū)干莢果產(chǎn)量，折算為相同面積產(chǎn)量后計算增產(chǎn)率，篩選粗脂肪含量高的優(yōu)良油用型花生品系。

2022年秋季，優(yōu)良油用型品系與對照汕油紅2號進(jìn)行品比試驗，小區(qū)按順序排列，小區(qū)面積6.67 m2。稱量小區(qū)干莢果產(chǎn)量，計算增產(chǎn)率；按照姜慧芳等[26]的方法考查百果重、百仁重和出仁率，均取樣3次。收獲后1個月內(nèi)剝?nèi)∽讶剩瑱z測籽仁的粗脂肪含量，重復(fù)5次。

1.2.4籽仁粗脂肪含量的檢測 運用近紅外光譜分析法檢測籽仁粗脂肪含量，檢測儀器為DA7250近紅外分析儀(瑞典Perten公司)。

1.2.5數(shù)據(jù)分析 試驗數(shù)據(jù)運用PASW Statistics 18.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，多重比較采用LSD法。

2 結(jié)果與分析

2.1 60Co-γ射線輻照對種子出苗和M1的影響

由表1可知，與CK相比，60Co-γ射線輻照處理對汕油紅2號的出苗情況有極顯著影響(P<0.01)，且隨著輻照劑量的增大，苗開始出土所需時間增加，出苗率降低。處理350的花生出苗率和相對出苗率最接近50%；收獲時，存活植株49.7個，為對照(CK)存活植株數(shù)的46.6%，接近半致死。以半致死劑量為選擇標(biāo)準(zhǔn)，則花生汕油紅2號干種子60Co-γ射線輻照誘變的適宜劑量為350 Gy。

表1 60Co-γ輻照對汕油紅2號種子出苗和M1的影響

2.2 M2的檢測與篩選

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，對照(CK)、處理350、處理400各收獲115、419、113個植株，成活率分別為78.23%、61.17%、47.68%。經(jīng)檢測，對照(CK)粗脂肪含量52.73%。故此，M2入選植株的粗脂肪含量>54.73%。由圖2可知，處理350有102個植株入選，入選率24.34%；入選植株的粗脂肪含量為54.74%～58.01%，其中44個植株的粗脂肪含量在55.74%～57.73%(較CK提高5.71%～9.48%)，占比43.14%。處理400有19個植株入選，入選率16.81%；入選植株的粗脂肪含量54.74%～58.78%，其中4個植株的粗脂肪含量在55.74%～57.73%，占比21.05%(圖3)。可見，處理350粗脂肪含量較對照(CK)提高3.79%以上的植株入選率高于處理400，粗脂肪含量較CK提高5.71%～9.48%的植株占入選植株的比率是處理400的2倍。處理350的入選植株種皮均為深紅色；處理400的17個入選植株種皮深紅色，2個入選植株種皮淺紅色。

圖2 處理350M2入選植株粗脂肪含量的分布

圖3 處理400M2入選植株粗脂肪含量的分布

2.3 M3的檢測與篩選

處理350第15、16、17、19、38、59、83、86、87株系失收，收獲93個品系；處理400收獲19個品系。經(jīng)檢測，對照(CK)粗脂肪含量46.97%。因此，入選品系的粗脂肪含量>48.47%。由表2可知，處理350有13個品系入選，入選率13.98%；其中，輻汕油紅2號350/51的粗脂肪含量最高，為50.65%，比對照(CK)提高7.83%。處理400有2個品系入選，入選率10.53%；其中，輻汕油紅2號400/16的粗脂肪含量最高，為49.42%，比對照(CK)提高5.22%。

表2 粗脂肪含量>48.47%的M3品系

2.4 M4的鑒定與篩選

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，輻汕油紅2號400/16種皮淺紅色，其他試驗材料種皮均為深紅色。以粗脂肪含量顯著提高為首選指標(biāo)，并考慮干莢果增產(chǎn)率等因素，選擇2個油用型品系進(jìn)入下一輪試驗。其中，輻汕油紅2號350/51的粗脂肪含量為54.21%，較對照(CK)提高3.43%，達(dá)顯著水平；干莢果產(chǎn)量較對照(CK)減少7.41%。輻汕油紅2號350/57的粗脂肪含量為54.33%，較對照(CK)提高3.66%，達(dá)顯著水平；干莢果產(chǎn)量較對照(CK)減少5.93%，主莖高顯著高于對照(CK)(表3)。

表3 汕油紅2號和15個品系的主要性狀

2.5 M5的鑒定與篩選

品比試驗鑒定結(jié)果表明，各試驗材料的種皮顏色與上一代保持一致，2個油用型品系在品質(zhì)、產(chǎn)量等方面均有較好的表現(xiàn)(表4)。輻汕油紅2號350/51的粗脂肪含量為51.82%，較對照(CK)提高3.21%，達(dá)極顯著水平；干莢果產(chǎn)量較對照(CK)增加3.01%；出仁率70.2%，與對照(CK)相當(dāng)。輻汕油紅2號350/57的粗脂肪含量為51.69%，較對照(CK)提高2.95%，達(dá)極顯著水平；干莢果產(chǎn)量較對照(CK)增加10.84%；出仁率71.1%，顯著高于對照(CK)；百果重也顯著高于對照(CK)。

表4 汕油紅2號和油用型品系的主要經(jīng)濟(jì)性狀與產(chǎn)量

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，以半致死劑量為選擇標(biāo)準(zhǔn)，花生汕油紅2號干種子60Co-γ射線輻照誘變的適宜劑量為350 Gy；創(chuàng)制的M5品系輻汕油紅2號350/51和輻汕油紅2號350/57，粗脂肪含量均極顯著高于誘變親本汕油紅2號，干莢果產(chǎn)量分別較汕油紅2號增加3.01%和10.84%。本研究創(chuàng)制的優(yōu)良油用型新品系為花生遺傳改良提供了優(yōu)良新種質(zhì)，輻照處理、后代鑒定選擇等方法為花生60Co-γ射線輻照誘變育種研究提供參考。

輻射誘變面臨的最主要問題是如何確定最佳的輻照劑量。通常半致死劑量是植物誘變效果最佳的輻照劑量[3]。本研究結(jié)果表明，花生汕油紅2號干種子對不同劑量60Co-γ射線輻照的誘變響應(yīng)存在極顯著差異，隨著輻照劑量的增大，M1存活率下降；350 Gy輻照處理的M1存活率接近50%，M2植株入選率(24.34%)高于400 Gy輻照處理(16.81%)，M3品系入選率(13.98%)也高于400 Gy輻照處理(10.53%)，并獲得粗脂肪含量顯著高于對照(CK)的M4品系2個；而400Gy輻照處理未獲得粗脂肪含量顯著高于對照(CK)的M4品系。可見，60Co-γ射線輻照汕油紅2號干種子，誘發(fā)創(chuàng)造含油量提高的突變體的適宜劑量為350Gy。

本研究通過多代定向選擇，篩選獲得粗脂肪含量極顯著高于誘變親本汕油紅2號的M5品系2個，表明60Co-γ射線輻照花生可創(chuàng)造含油量提高的突變體，這與侯蕾等[11]、彭振英等[12]、姜德鋒等[13]、徐赫[14]的研究結(jié)果一致。接下來，將對這2個優(yōu)良品系的品質(zhì)、豐產(chǎn)性、抗病性、抗逆性和適應(yīng)性等性狀進(jìn)行更加全面的鑒定，力爭育成新品種供生產(chǎn)應(yīng)用。