利用等离子体注入枣树接穗的诱变技术初探

郝学金，王丽娜，闫六英，陈红玉

（1.山西省农业科学院旱地农业研究中心，山西 太原 030006；2.山西农业大学研究生院，山西 太谷 030801；3.山西省农业科学院园艺研究所，山西 太原 030031）

等离子体注入是近年来兴起的生物诱变新方法、新技术，该方法可以引起植物、动物、微生物基因突变或改性，被用于种质资源创新、作物育种及微生物菌种改良，可处理植物种子、花粉、营养器官及微生物菌种等多种生物材料[1-3]。国内目前主要是将其应用于蔬菜和粮食作物方面，以提高作物品种在产量、抗逆性等方面的性状，缩短作物改良时间，减少育种的工作量。主要设备是离子注入机，在较高的真空条件下，由高压加速的气体离子轰击目标材料，使之产生突变，极大地增加了生物基因的突变几率，直接或间接地用于育种工作，从而选育新品种、新材料[4]。然而，该技术在果树育种、无性繁殖领域尚未见到成功的诱变报道。

本试验通过对枣树接穗的等离子体注入，以探索果树无性繁殖诱变育种的新途径。

1 材料和方法

1.1 供试材料

枣树接穗（山西省农科院园艺研究所提供）主要品种是骏枣、壶瓶枣、梨枣、小龙枣和葫芦枣（当年3月中旬采集）。创面密封石蜡，幅宽1.5 cm的防水耐高温胶纸，幅宽1.5 cm的普通洋皮纸，供试设备为山西省农业科学院旱地农业研究中心的真空等离子体注入机（由俄罗斯科学院强度物理材料科学研究所生产）。供试气体是高纯氮、高纯氩（99.9999 %）。试验基地选择在榆次市河口村凤麒山庄枣园和山西省农业科学院园艺研究所枣园。

1.2 试验方法

1.2.1 试验接穗 供试接穗当年3月中旬采集，创面蜡封、冰柜冷藏，4月下旬进行等离子体注入处理，5月上旬嫁接[5-7]。前处理：将供试枝条剪切成5～7 cm长、只取一个腋芽的Y字形接穗，然后采取3种方法进行处理。

（1）将剪好的接穗用双层防水耐高温胶纸严密缠裹，只露被辐照的芽体部分。（2）将剪好的接穗用石蜡把剪切创面封闭，并用双层洋皮纸包裹，只露芽体。（3）将剪好的接穗不进行任何处理，只用石蜡封闭创面。

样品处理过程如图1所示。

1.2.2 处理剂量 将准备好的接穗放入样品盘相对固定，被照芽体朝上，送入等离子体注入机处理。注入气体是氮气和氩气[8]，注入剂量分别为2×1016/cm2，4×1016/cm2，6×1016/cm2，8×1016/cm2，注入速率分别为5 mA×28 kV，10mA×28 kV，15 mA×28 kV，靶室真空度为4×10-4MPa。每处理24个重复。

样品处理完毕后，将缠裹物去除，用湿毛巾包裹于冰柜冷藏，用常规方法嫁接，一周内嫁接完毕，用红漆作好标记以备调查。

1.2.3 调查内容及方法 每年主要调查2次，第1次在6月上旬，主要调查成活率，对所处理的样品全部登记，分别统计不同前处理、不同气体、不同注入剂量和不同注入速率的成活率情况。第2次调查一般在8月中下旬，主要调查不同处理成活后的生长速度、坐果率和变异情况。

2 结果与分析

2.1 不同样品前处理对骏枣接穗成活率的影响

试验结果表明，在3种不同的前处理条件下，只有用防水耐高温胶纸密封的被处理样品有等离子体注入诱变意义，其余2种方法经注入处理后几乎没有嫁接成活率（表1）。

表1 不同前处理对等离子体注入骏枣接穗成活率的影响（10mA×28 kV） %

2.2 不同注入气体对不同枣树接穗成活率影响

在注入环境、注入剂量、注入速率相同的条件下，用不同气体分别对不同的枣树接穗进行注入处理发现，用相同气体注入不同枣树品种，其嫁接成活率存在一定的差异，在被处理的5个品种中，不论用氮离子还是氩离子处理，骏枣的嫁接成活率都是最高的；壶瓶枣的次之，略高于其余3个品种；而其余3个品种之间嫁接成活率差异都在5百分点之内。由此看来，注入气体的种类和注入剂量是影响嫁接成活率的主要因素。分别用氩气和氮气注入同一品种，氩气注入的成活率比氮气注入的普遍高5～10百分点（表2）。

表2 不同注入气体对枣树接穗成活率的影响（10mA×28 kV） %

2.3 相同注入剂量、不同注入速率对枣树接穗成活率的影响

试验表明，同样的气体、相同的注入剂量，用不同的注入速率处理的接穗，其嫁接成活率是有差别的，注入速率越慢，成活率越高，分析认为，注入速率过高会导致靶室温度升高过快、过猛，样品失水严重而使样品的嫁接成活率降低，详细情况如表3所示。

表3 不同注入速率对枣树接穗成活率的影响 %

2.4 注入剂量对样品变异的影响

在处理嫁接后第3年调查发现，被注入样品出现多种变异现象，主要表现在果形、生育期提前或推后等方面。这些变异多出现在6×1016/cm2～8×1016/cm2范围内，氮、氩离子处理的结果基本一致。

3 结论与讨论

研究结果表明，只要采用适当的样品前处理方法，枣树接穗是可以用等离子体注入进行诱变的，样品处理后的嫁接成活率和诱变几率与品种之间没有明显关系，而与处理剂量、所用气体、注入气体速率有直接的关系，综合田间调查的成活率，生长情况和变异情况可以确定。对于枣树接穗而言，利用氮、氩离子注入的最适合剂量为6×1016/cm2～8×1016/cm2，最适合注入速率为10mA×28 kV。

分析认为，果树枝条和块茎等含水量较大的活体样品屡经等离子体注入不能成活，其主要原因是因为靶室真空度较高，处理过程中瞬时温度可超过130℃，在此环境下样品水分蒸发损失太快，因而失水窒息而死[9-10]。只要针对样品进行相应的保水降温处理，就有可能达到预期目的。这已在最近对葡萄、苹果、梨接穗的试验中得到证实。

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