不同剂量60Co-γ射线辐射处理对茭白生长特性的影响

范菁，闫宁，黄建中，郭得平

（浙江大学农业与生物技术学院，浙江杭州，310058）

不同剂量60Co-γ射线辐射处理对茭白生长特性的影响

范菁，闫宁，黄建中，郭得平

（浙江大学农业与生物技术学院，浙江杭州，310058）

以50～200 Gy剂量水平的60Co-γ射线辐射处理3叶期的茭白幼苗，通过测定其株高、叶数及分蘖数的变化了解不同剂量60Co-γ射线辐射处理对茭白生长特性的影响。结果表明，高于185 Gy剂量的处理导致植株全部死亡，其余剂量下的茭白总体上表现出剂量越高，株高增值、叶数增值及分蘖数增值越小，生长受抑制的程度越大。

茭白；60Co-γ射线；生长特性

60Co-γ射线诱发作物突变作为常规育种的补充手段，已在小麦等禾本科农作物的农艺性状研究及育种中被广泛利用，并且取得了显著成绩[1，2]。目前国内外关于茭白辐射诱变育种的研究甚少，以茭白幼苗作为辐照材料进行60Co-γ射线辐射诱变处理的研究尚未见报道。适宜的剂量是辐射诱变育种成功的关键因素之一，在一定范围内增加剂量可以提高植物材料的突变率、扩大突变谱，但过高的剂量处理也会降低存活率，导致不良突变性状增多。本试验对茭白（Zizania latifolia）幼苗进行不同剂量的60Co-γ射线辐射处理，研究其对茭白生长特性的影响，对茭白辐射的适宜剂量进行初步的研究，以期为茭白的诱变育种提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试茭白品种为浙茭2号，苗龄为3叶期。在浙江大学核农所辐照中心进行不同剂量的60Co-γ射线辐射处理，辐射剂量分别为50，75，100，130，160，185 Gy，剂量率为1～4 Gy/min，以未经辐射处理的浙茭2号幼苗为对照，共7个处理。每个处理150～200株，试验期间保持田间管理一致。

图1 不同辐射剂量对茭白株高的影响

1.2 试验方法

观察辐射处理后的茭白的生长状况及形态变异情况，于辐射后第2周和第12周分别进行一次形态指标的测定，每个处理取2墩，每墩取3株，共6株，测量株高，并记录每株的叶数及分蘖数。

2 结果与分析

2.1 不同剂量60Co-γ射线辐射处理对茭白株高的影响

从图1和图2可以看出，不同剂量60Co-γ射线辐射过的茭白的株高与对照有不同程度的差异，对照与50，75，100，130，160 Gy剂量辐照的茭白辐射后12周比辐射后2周株高增量分别为123.0 cm，118.2 cm，111.3 cm，109.8 cm，86.7 cm，79.7 cm，总体趋势表现出剂量越高，株高增量越小，生长受抑制的程度越大，尤其是辐射剂量为130 Gy和160 Gy的茭白的株高增量与对照差异较明显，但经185 Gy以上剂量辐射的茭白全部死亡，说明该剂量达到了致死的水平。

图2 不同辐射剂量对茭白株高增量的影响

2.2 不同剂量60Co-γ射线辐射处理对茭白叶数的影响

由图3和图4表明，与对照相比，不同剂量60Co-γ射线辐射过的茭白叶数有不同程度的变化，对照与50，75，100，130，160 Gy剂量处理的茭白辐射后12周比辐射后2周的叶数增值量分别为7片，7.5片，6.5片，7片，6片，5.5片，其中，辐射剂量为50 Gy的茭白的叶数增值大于对照，其余的都比对照小，说明低剂量可能起到了刺激生长的作用。辐射处理的茭白的叶数增值基本上表现出辐射剂量越高叶数增值越小的规律，表明剂量越高，叶数增长受抑制的程度越大，只有辐射剂量为100 Gy的茭白比较特殊，比两边剂量的叶数增值都要大些。

图3 不同辐射剂量对茭白叶数的影响

2.3 不同剂量60Co-γ射线辐射处理对茭白分蘖数的影响

由图5和图6表明，不同剂量60Co-γ射线辐射过的茭白分蘖数差值与对照差别都很大，辐射后12周比辐射后2周相比，对照与辐射剂量为50 Gy的茭白分蘖数分别增加了12.5个和3个，而辐射剂量为50，75，100，130，160 Gy的茭白分蘖数都减少，分别减少了0.5个，6.5个，6.5个和12个，差异极为显著，说明辐射对分蘖数的影响较大，茭白生长受到抑制后，分蘖数有不同程度的减少，恢复较慢，从图5，6中可以看出，剂量越高分蘖数减少得越多，甚至生长停止，最后死亡，如辐射剂量为185 Gy的茭白植株全部死亡。

图4 不同辐射剂量对茭白叶数增值的影响

2.4 茭白株高、叶数和分蘖数与60Co-γ射线辐射剂量的相关分析

由表1可知，辐射后12周比辐射后2周，株高增值、每株的叶数增值和每墩的分蘖数差值与60Co-γ射线辐射剂量的相关系数分别为0.926 6，0.783 9和0.990 0，表明60Co-γ射线辐射剂量与株高增值和每墩的分蘖数增值都呈负相关，且达显著水平，而与每株的叶数增值有一定的关系，但相关性不显著。

图5 不同辐射剂量对茭白分蘖数的影响

3 结论与讨论

通过田间观察茭白的生长状况发现，与对照相比，辐射后的茭白前期生长缓慢，尤其是辐射剂量大的茭白生长几乎停滞，叶子逐渐枯死，甚至整株从生长点向外全部枯死，叶数和分蘖数也相应地减少。种植后6周左右，辐射剂量185 Gy以上的茭白全部死亡，其他剂量新长出来的新株与对照相比叶质较硬，且较皱，辐射剂量大的茭白尤为明显，在辐射后的12周左右还发现了株型较矮化的植株，有两墩茭白都出现了有一株叶片上有白化条纹的现象，说明可能引起了一定的变异，但该现象是辐照后的生理损伤还是遗传物质变化造成的，还有待进一步观察和开展细胞学效应的鉴定。同时，从田间观察中我们还了解到60Co-γ射线辐射处理后的茭白的生长状况前期与对照相比差异较大，茭白受害较重，随着生长时间的延长，受害程度有所减轻，生长状态逐渐恢复到对照水平，说明在茭白的适宜剂量之内，60Co-γ射线辐射对细胞造成的损伤是可以通过细胞损伤修复、细胞周期再分布和细胞再增殖逐渐恢复的[3]。

图6 不同辐射剂量对茭白分蘖数差值的影响

表1 60Co-γ射线辐射剂量与各项形态指标的相关关系

各辐射剂量与对照相比，基本上都表现出辐射剂量越大，生长受抑制的程度越大，说明不同辐射剂量对茭白形态的影响具有剂量效应，高剂量比低剂量处理的效果大，这与张文会等[4]的研究结果基本一致。从不同辐射剂量来看，185 Gy以上严重抑制茭白生长，最终会使茭白全部死亡。低剂量处理的茭白与对照差别不大，尤其是叶数增值甚至比对照还要大，说明低剂量对茭白生长的抑制作用不大，反而可能起到了一定的刺激作用[5]。

对辐射育种而言，适宜的辐射剂量的确很重要。为了提高诱变效率，应选择适当的辐射剂量，使M1代有足够的植株成活，M2代能有较多的突变类型，较高的突变频率和足够的可供选择的群体。一般采用辐射后成活率50%时的剂量即半致死剂量作为适宜的辐照剂量[6]。本试验以辐射后分蘖数减半的剂量作为半致死剂量，经过田间考查，推测半致死剂量大致在130～ 160 Gy。

辐照诱变效果与植物发育时期有关，还受其他因素影响。因此，不同茭白发育时期的最佳辐照剂量、整墩辐照与单株辐照效果差异、以及结合其他化学和物理诱变手段以提高诱变率等，还都需要进一步深入研究[7,8]。

[1]邵磊，张从宇，王敏．60Co-γ射线辐射对小麦种子萌发、幼苗生长及生理的影响[J]．种子，2008，27（11）：8-10，14．

[2]张从宇，王敏，张子学，等．60Co-γ射线、激光及两者复合处理小麦的生物学效应[J]．核农学报，2008，22（3）：253-255，270．

[3]章铁，刘秀清，张金良，等．不同剂量率60Co-γ射线低剂量辐射对小麦农艺性状的影响[J]．中国农学通报，2008，24（1）：220-223．

[4]张文会，王明卓，苗秀莲，等．短时间不同剂量UV-B辐射处理对冬小麦幼苗生理指标的影响 [J]．安徽农业科学，2010，38（2）：648-650，667．

[5]黄训端，周立人，何家庆，等．60Co-γ射线辐照花魔芋球茎的早期诱变效应研究 [J]．激光生物学报，2004，13（4）：306-313．

[6]周小梅，赵运林，蒋建雄，等．几种冷季型草坪草辐射敏感性及其辐射育种半致死剂量的确定[J]．湘潭师范学院学报：自然科学版，2005，27（1）：75-78．

[7]庞伯良，万贤国．γ射线与激光复合处理对水稻的诱变效果及其应用[J]．核农学报，1998，12（1）：12-15．

[8]邱庆树，李正超，申馥玉．花生激光和γ射线不同诱变处理的育种效果研究[J]．花生科技，1999（增刊）：116-118.

Effect of60Co-γRay Irradiation on Grow th Traits of Zizania latifolia

FAN Jing,YAN Ning,HUANG Jianzhong,GUO Deping
(College ofAgriculture and Biotechnology,Zhejiang University,Hangzhou 310058)

The 3-leaf stage plants of Zizania latifolia were irradiated with gamma rays of60Co-γ (dose of 50-200 Gy),to determine its effecton growth characteristics.The results showed thatgamma ray dose of 185 Gy and higher were lethal to seedlings,while lower doses caused inhibition of seedling growth proportional to the dosage.

Zizania latifolia;60Co-γray;Growth characteristics

10.3865/j.issn.1001-3547.2010.14.007

国家公益性行业（农业）科研专项经费项目（200903017-03）

范菁（1986-），女，硕士生，主要从事蔬菜分子生理学研究

郭得平，通信作者，电话：0571-86971796，E-mail：dpguo@zju.edu.cn

2010-07-05