几个大麻品种种子辐射敏感性的初步确定

唐 蜻，臧巩固，赵立宁，李育君，程超华

（中国农业科学院麻类研究所，湖南长沙410205）

大麻(Canaabis sativa L.)，中国俗称火麻，汉麻[1]。大麻具有极高的经济价值，大麻纤维是纺织、造纸的重要原料；大麻籽可直接食用，也可加工食用油脂和各种类食品；籽、枝、叶是中国传统中草药配方常用的药材[2]。特别值得一提的是在中国古代大麻种子还是五谷之一。但是由于大麻开花期植株顶部叶片和花穗中含有四氢大麻酚(THC)，20世纪初以来被一部分人当毒品利用，以致目前全球对大麻种植采取限制乃至禁种。为了合理利用大麻，欧盟及一些国家根据THC含量把大麻分为药用型(THC>0.5%)、中间型(0.3%

通常而言大麻是雌雄异株植物，自交困难；而且大麻是短日照植物，因此大麻遗传育种较为困难[4]。辐射能使植物产生较高的变异频率和大的变异范围，因此辐射育种易于创造新的种质材料与类型，且方法简便，可在短时间内改变作物的某一性状[5]。对于常规杂交育种困难的大麻，辐射育种是一个值得尝试的方法。本文通过60Coγ射线照射4个大麻品种，研究了它们的辐射敏感性，为今后进一步诱变育种，筛选原麻产量更高、THC含量更低等有利突变体提供了参考。

1 材料和方法

1.1 材料

供试的材料包括云麻1号、皖大麻1号、金刀15、尤纱31等四个品种的成熟种子。

1.2 方法

以湖南省农科院原子能所的60Coγ 射线为照射源，以 400、800、1200、1600、2000、2500、3000、3500、4000、4500Gy剂量辐照干种子，剂量率2Gy/min，每个品种每个剂量处理种子约150克，重复3次。从各处理及对照中随机挑选100粒种子播于直径60 mm的培养皿内，以一层滤纸为发芽床，置于25±1℃的恒温恒湿培养箱内，每天通气并注意保湿。连续3天没有种子继续萌发时统计发芽率[（发芽种子数/总种子数）×100%]。每个辐射处理及对照各取100粒种子播于装有砂质土壤的播种盘内，置于温度25±1℃，光照强度为200μmol／(m2·s)的温室内，第10天计算各处理的相对出苗率[（实际出苗率/对照出苗率）×100%]并测量株高。利用SAS软件进行方差分析和多重比较分析。参照马健中等[6]的方法通过线性回归方程计算出四个大麻品种的半致死剂量。

2 结果与分析

2.1 辐射对大麻种子萌发的影响

四个大麻品种种子的发芽时间相差不到一天，在第2-3天就出芽萌发，辐射处理后萌发时间与对照相比也无明显差异。但是各辐射处理种子发芽率较对照有明显变化，随着辐射剂量的加大种子发芽率逐渐降低，结果见图1。品种云麻1号和皖大麻1号在1600Gy～2000Gy内随辐射剂量加大种子发芽率明显下降，到4500 Gy时已经没有种子发芽，但是金刀15、尤纱31的发芽率却有14%以上。

图1 不同剂量辐射对发芽率的影响Fig.1 Effect of radiation dose on seed germination rate

2.2 相对出苗率与辐射剂量的相关性

从图2可以看出，在一定剂量范围内不同的大麻品种种子相对出苗率与辐照剂量呈负相关。当辐射剂量为400Gy时，各品种相对出苗率都下降，下降幅度最大的是云麻1号，下降了35%。当剂量为时4500Gy，品种云麻1号、皖大麻1号种子全部死亡，没有出苗。方差分析的结果表明，辐照剂量处理对相对出苗率的影响因品种的不同而存在明显的差异（F=8.19，P＜0.0001），云麻1号、皖大麻1号与金刀15、尤纱31间有极显著差异，但是云麻1号与皖大麻1号，金刀15与尤纱31间差异不显著（根据显著水平为0.05检验而得）。

图2 不同剂量辐射对相对出苗率的影响Fig.2 Effect of radiation dose on relative emerged seedling rate(%)

2.3 不同剂量辐射对苗期株高的影响

结果表明60Coγ射线对幼苗株高有明显的抑制作用，且抑制程度随剂量的加大而增加。方差分析表明大麻品种的各不同剂量辐射处理的株高与对照的株高之间达到极显著水平。株高与辐射剂量间并不是线性关系，图3的四折线都存在一个相对平缓的区段，如皖大麻1号在800～2000Gy间株高变化幅度较小。实验发现随着幼苗子叶的展开，在1200Gy以上剂量处理中幼苗生长出现畸形、扭曲、白化的现象，特别是高剂量时出现的频率更大。

图3 不同剂量辐照对苗期株高的影响Fig.3 Effect of radiation dose on plant height

2.4 半致死剂量的确定

以相对出苗率为y，辐射剂量为x进行直线回归方程的拟合，四个拟合方程的参数估计的T检验概率均小于0.01，达到极显著水平。通过拟合的回归方程计算四个大麻品种的种子辐射半致死剂量，结果见表1。四个大麻品种的半致死剂量都在1400Gy以上，而且不同品种的半致死剂量相差较大。其中半致死剂量最低的云麻一号为1420Gy；金刀15最高，达到3502Gy，两者相差2.47倍。

表1 辐射半致死剂量的线性回归方程Tab.1 The linear regression equation of LD50 according to the relative rate of emerged seedlings

3 讨论

辐射诱变用于植物育种其目的主要是扩大变异、提高育种效率，因此选择适宜的辐射剂量就显得非常必要[7]。半致死剂量是选择大麻辐射诱变育种适宜剂量的重要依据之一。实验中的四个大麻品种种子的半致死剂量均大于1400Gy，明显高于苎麻（250～350Gy）[8][9]、水稻[10]（200～400Gy）、小麦[11]（250～350Gy）、棉花[12]（200～400Gy）、甘蓝型油菜[13]（800～1200Gy）等作物。在400～4500Gy剂量范围内，辐射对大麻种子的发芽、幼苗的前期生长起抑制作用，且随剂量的增加抑制作用增强。辐射后部分幼苗叶片扭曲畸形、叶片变厚变小并出现了白化苗，说明高辐射剂量在一定程度上引起了大麻生物学特征的改变。

从图1和图2的结果可以看出，在相同剂量下测得的出芽率和出苗率存在一定的差异。试验发现测定发芽过程中有些种子虽然发芽，但是却没有正常的生长成苗，由此筛选出的半致死剂量将会有较大的误差甚至错误[14]。因此在进行半致死剂量的确定时，采用相对出苗率50%左右时的剂量比相对出芽率更合适。

辐照剂量处理对相对出苗率的影响因品种的不同而存在明显的差异，云麻1号、皖大麻1号与金刀15、尤纱31间有极显著差异，云麻1号与皖大麻1号，金刀15与尤纱31间差异不显著。而半致死剂量从小到大依次为云麻一号（品种来源地云南昆明：北纬25°02＇）、皖大麻1号（安徽六安：北纬31°26＇）、尤纱31（乌克兰Hlukhiv：北纬51°40＇）、金刀15[15]（乌克兰苏梅Sumy：北纬50°55＇）。四个品种依照半致死剂量的排序与依照种源地纬度大小排序基本相同。由此推测大麻种子对辐射剂量的敏感程度可能与种源地的纬度有关，半致死剂量随纬度的增高而增大。

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