太空诱变湿地松种子播种育苗试验初报

肖兴翠，康伟静，唐作钧,3，吴际友，张国君

（1. 中南林业科技大学，湖南 长沙 410004；2.泰格林纸集团股份有限公司，湖南 岳阳 414002；3.中国林业科学研究院，北京 100091; 4.湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004）

太空诱变湿地松种子播种育苗试验初报

肖兴翠1，康伟静2，唐作钧2,3，吴际友4，张国君2

（1. 中南林业科技大学，湖南 长沙 410004；2.泰格林纸集团股份有限公司，湖南 岳阳 414002；3.中国林业科学研究院，北京 100091; 4.湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004）

为了解太空诱变对湿地松种子发芽及苗期生长的影响，为新品种选育提供依据，以经太空诱变的湿地松种子为材料，与未经太空诱变的种子进行了播种育苗对比，结果表明：太空诱变使湿地松种子发芽速度变慢，经太空诱变湿地松种子的发芽时间比对照长20d，日均发芽数量比对照少6粒。在同种管理及条件下，经太空诱变和对照湿地松种子发芽率分别为51.0%和77.8%，发芽势分别为47.7%和74.0%，出苗率分别为44.7%和59.6%，成苗率分别为87.6%和76.6%，经太空诱变湿地松种子的发芽率、发芽势、出苗率分别比对照低26.8%、26.3%和14.9%，但其成苗率比对照高11%。太空诱变对7个月的播种苗的苗高和地径生长暂时没有显著影响，还有待进一步观测。

湿地松；种子；太空诱变；发芽率；发芽势；出苗率；成苗率

湿地松Pinus elliottii原产美国东南部，自引进中国以来已有80多年的栽培历史。由于其适应性强，早期生长迅速，干形通直，材质良好，是优良的制浆造纸用材树种，也是亚热带低丘地区主要造林树种之一[1]。湿地松采用常规育种周期长，在自然环境下需要几百年上千年甚至更长时间才能产生遗传变异，而太空育种能够利用太空高能离子辐射、微重力、高真空、弱磁场和超洁净等特殊的环境诱变因子，使诱变材料在短期内发生突变[2]，创造出罕见的种质材料和基因资源，具有比物理辐射诱变频率更高、变异辐度更大、有益变异增多、变异性状稳定较快、缩短育种周期等明显优势[3-4]，在国内外遗传育种界引起广泛重视。我国从1987年开始利用返回式卫星进行太空诱变育种尝试[5]，1999年开始利用神舟号系列飞船搭载农作物种子，拉开“太空诱变育种”的帷幕[6]，之后太空诱变育种广泛运用到了蔬菜[7-8]、园林植物[9-10]、农作物[11]的育种中，并已经培育出了一系列太空诱变蔬菜[12]、园林花卉[13]、农作物新品种。而林木太空育种真正开始于2002年，“神州3号”宇宙飞船搭载了红松、落叶松、油松、青杨、银杏、杉木等林木种子，自此太空诱变育种自此开始被作为一种航天技术与现代生物技术和常规育种技术相结合的新育种技术手段开始用在林木航天育种中[14]，之后我国先后经过太空搭载的树种还有白皮松、华山松、侧柏、刺槐、沙棘、柠条、大青杨[15-16]、桉树[17]、鹅掌楸、中国鸽子树、青钱柳[18]等，对这些搭载材料的研究表明，太空诱变能对林木产生有利的变异，如提高发芽率及发芽势[19]、提高苗高和地径生长量[20]、提高植株的净光合速率和植株生长量[21]等，但也有不利的变异，如使苗木出现矮化现象[22]。为了促进湿地松快速变异，便于选择出抗性强、生长快、材性好、产脂量高的湿地松新品种，在国内利用“神州8号” 首次对湿地松种子进行太空搭载，现将经过太空搭载的湿地松种子的育苗对比最新情况报道如下。

1 材料与方法

1.1 育苗点概况及育苗管理

1.1.1 育苗点概况

育苗点位于岳阳市君山区泰格林纸集团林业科研中心温室大棚。君山区属亚热带季风湿润气候区，春季多雨，秋季多旱，夏季酷热，冬无严寒，年平均气温16.8℃，全年无霜期281 d，年降水量1 237.9 mm，年相对湿度80%。温室大棚配备具有内遮阳、风机，可通过打开内遮阳和风机降温，大棚还配备喷灌浇水系统用于苗木浇水。苗木移到户外炼苗培养的扦插池总共高40 cm，最下层为10 cm厚卵石排水层，中层是20 cm厚珍珠岩，上层是10 cm厚的黄心土，扦插池具有可设置间隔浇水的时间和浇水持续时间的全光喷雾浇水系统。

1.1.2 基质处理及育苗管理

育苗基质采用黄心土，在播种前薄铺在太阳下晾晒一天进行阳光杀菌，后装入12 cm×12 cm的营养钵中，放于温室大棚，用多菌灵淋透杀菌后用于播种。

在温室大棚中播种后用大棚中的喷雾系统浇透水，之后4～7 d营养钵中的土半干后再浇透水；杂草露出5 cm前用剪刀剪除，不松动营养钵中的基质；2 d交替使用1 000倍液的多菌灵或甲基托布津喷洒苗木防病；种子发芽期间大部分时间温度维持在22～28℃。待经太空诱变及对照湿地松种子均发芽完毕后，2012年6月24日将苗木移至室外扦插池培养，移出后30 d内，天晴盖50%透光率的遮阳网，下雨盖塑料薄膜遮雨，每24小时喷水30分钟；30 d后撤掉遮阳网和薄膜，营养钵中的土壤干后浇透水一次，及时除草，每周打一次1 000倍液的多菌灵或甲基托布津以防病，20 d喷施1次800倍液大肥琥做叶面肥。

1.2 试验材料

1.2.1 种子来源

进行太空诱变及对照的湿地松种子均为经国家林业局2006年审定的良种0～1 027，由湖南省林业科学院提供。

1.2.2 太空诱变处理

湿地松种子分为两组，一组用于太空诱变，一组用于对照，两组种子均为600粒。太空诱变湿地松种子于2011年11月1日5时58分10秒随“神州八号”飞船上天，在太空绕地球轨道运行16 d共397 h，之后与对照种子一起放于5℃的冰箱中保存至发芽。

1.3 试验方法

1.3.1 种子处理及播种

将经太空诱变和对照湿地松种子分别用40℃温水浸种，加入少许高锰酸钾，24 h换水一次，浸泡48 h后取出种子，去除瘪种。2012年4月9日进行分开播种，播种前用草木灰裹种，每个营养钵播种1粒种子，经太空诱变和对照湿地松种子均采用150粒一组，4次重复。

1.3.2 种子发芽能力指标的测定

播种后观测、记录种子发芽的起止时间，种子开始发芽后每日记录发芽种子数量，直至种子发芽结束期。统计种子发芽率、日均发芽数量和发芽势：

当经太空诱变及对照湿地松种子全部发芽完毕后15 d，分别统计出苗率及成苗率，该处出苗数量即为成活苗木数量，出苗率=（成活苗木数量/供试种子总数）×100%，成苗率即为苗木保存率=（成活苗木数量/种子发芽总数）×100%[22]。

1.3.3 苗高与地径的测定

2012年12月当苗木停止生长后，按照原来播种时的分组情况，用游标卡尺分别测量经太空诱变及对照播种各组成活苗土印处的地径，用直尺测量土印处至顶尖的苗高。

2 结果与分析

2.1 太空诱变对湿地松种子发芽速度的影响

种子发芽时间的长短和日均发芽数量可以体现种子发芽速度的快慢。经太空诱变与对照湿地松种子均从播种后10 d开始发芽，经太空诱变与对照湿地松种子播种后不同时间的发芽数量及日均发芽数量见表1。

表1 太空诱变对湿地松种子播种后不同时间发芽数量的影响Table 1 Effects of space mutation on germination quantity of P. elliottii seeds sown after different days

由表1可见，太空诱变对湿地松种子播种后的发芽时间长短及日均发芽数量均有一定的影响。经太空诱变湿地松种子自播种后72 d发芽完毕，对照湿地松种子52 d后发芽完毕。太空诱变使湿地松种子的发芽时间比对照长20 d。经太空诱变及对照湿地松种子日均发芽数量分别为5粒和11粒，太空诱变湿地松种子日均发芽数量比对照少6粒。

2.2 太空诱变对湿地松种子发芽率及发芽势的影响

经太空诱变与对照湿地松种子的发芽率、发芽势、出苗率及成苗率见表2。

由表1、2可以看出，太空诱变对湿地松种子的发芽率和发芽势都有一定的影响。经太空诱变湿地松种子的发芽总数量为306粒，发芽率为51.0%；而对照湿地松种子的发芽总数量为467粒，发芽率为77.8%，经太空诱变湿地松种子的发芽率比对照低26.8%。

表2 太空诱变对湿地松种子发芽率、发芽势及成苗率的影响Table 2 Effects of space mutation on germination percentage, germination energy and seedling survival rate of P. elliottii seeds

经太空诱变及对湿地松种子均从播种后第17d进入发芽高峰期，太空诱变湿地松种子持续到播种后56 d，历时40 d，发芽高峰期正常发芽种子数量为286粒，发芽势为47.7%；对照湿地松种子持续到播种后35 d，历时19 d，发芽高峰期正常发芽种子数量为444粒，发芽势为74.0%，太空诱变使湿地松种子的发芽高峰期时间比对照长21 d，发芽势比对照低26.3%。

2.3 太空诱变对湿地松出苗率及成苗率的影响

由表2可见，在相同的管理及环境条件下，太空诱变对湿地松的出苗率和成苗率都有一定的影响。经太空诱变与对照湿地松最终成活苗木分别为268和358株，出苗率分别为44.7%和59.6%，成苗率分别为87.6%和76.6%，太空诱变使湿地松苗木的出苗率比对照低14.9%，但使成苗率比对照高11.0%。

2.4 太空诱变对湿地松播种苗生长的影响

经太空诱变及对照的湿地松种子播种育苗7个月后，苗高、地径方差分析和多重比较见表3及表4。

由表3、表4可见，太空诱变对湿地松播种7个月后苗木的苗高及地径影响都不大。经太空诱变及对照湿地松种子播种苗的苗高分别为18.88 cm和18.91 cm；地径分别为2.55 mm和2.56 mm。方差分析和多重比较表明，经太空诱变湿地松种子发芽苗与对照苗高、地径均无显著差异，但不同区组（重复）间苗高有显著差异，说明太空诱变或对照苗木内部苗高生长有显著差异。

表3 太空诱变湿地松苗苗高、地径方差分析Table 3 Variance analysis on seedlings height and ground diameter of P. elliottii seedlings with space mutation

表4 太空诱变湿地松苗苗高、地径多重比较Table 4 Multiple comparisons of seedling height and ground diameter of P. elliottii seedlings with space mutation

3 结论与讨论

（1）太空诱变使湿地松种子的发芽速度变慢，使湿地松种子的发芽时间比对照长20 d，日均发芽数量比对照少6粒。

（2）太空诱变使湿地松种子的发芽率降低，使发芽势变弱，使湿地松种子的发芽率、发芽势分别比对照低26.8%和26.3%，这与太空诱变烤烟[24]、豌豆[25]种子发芽率明显降低的结果一致，但与太空诱变使使莴苣种子发芽势和发芽率提高[26]及百子莲[27]、小麦[28]、辣椒[29]等发芽率不同程度提高的结果均不同；太空诱变使湿地松种子的出苗率比对照低14.9%，与航天搭载使须苞石竹种子出苗率显著下降的结果一致[30]；但太空诱变使湿地松播种苗的成苗率比对照高11.0%。不同植物种子经太空诱变后在发芽率、发芽势及出苗率等方面的不同表现，可能是由于太空诱变的环境条件和飞行时间不同，以及不同植物种子对太空诱变适应能力不同所致。

（2）经太空诱变与对照湿地松种子播种苗的苗高分别为18.88 cm和18.91 cm，地径分别为2.55 mm和2.56 mm，太空诱变对湿地松播种苗的苗高和地径均无显著影响，而不同分组的苗木内部有显著差异，这与太空诱变使1年生白桦苗出现矮化[22]及使华山松1年生的苗高、地径比对照分别大12.27%、29.41%的结果不同，但与太空诱变使白皮松1年生的苗高、地径不如对照的结果相似[20]，可能是种子来源的树种不同、变异不同的原因。

由于林木生长周期长，我们将继续对经太空诱变的湿地松苗造林后的生长性状、材质材性和主要生理指标等进行测定，进一步探讨其变异方向，以通过太空诱变选育出生长快、抗逆性强、材质好、产脂量高、等优良性状为一体的湿地松新优品系。

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Preliminary study on sowing and seedling raising of Pinus elliottii seeds treated with space mutation

XIAO Xing-cui1, KANG Wei-jing2, TANG Zuo-jun2,3, WU Ji-you4, ZHANG Guo-jun2
(1. Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China; 2. Tiger Forestry and Paper Group Co. Ltd.,Yueyang 414002, Hunan, China; 3. Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China; 4.Forestry Academy of Hunan, Changsha 410004, Hunan, China)

In order to learn the effects of space mutation on sowing and seedling raising ofPinus elliottiiseeds and to provide a basis for new variety selection and breeding, the sowing and seedling raising of the seeds mutated by space fl ight were compared to common seeds. The results show that the space mutation decreased the germination speed of thePinus elliiottiiseeds, the germination time of mutated seeds was 20 days longer than that of the control, and the averaged daily germination number was less 6 than the control; the germination percentage of mutated seeds and the control was 51.0% and 77.8% respectively, and the germination energy was 47.7%and 74.0% respectively, and the emergence rate was 44.7% and 59.6% respectively, and the seedling survival rate was 87.6% and 76.6%respectively with the same cultivated measures and conditions; the germination percentage, the germination energy and emergence rate of mutated seeds was lower 26.8%, 26.3% and 14.9% respectively than the controls, and its seedling survival rate was higher 11% than control. The space mutation had no signif i cant effects on the seedling height and the ground diameter of 7-month seedlings, and further investigation was required.

Pinus elliottii; seeds; space mutation; germination percentage; germination energy; emergence rate; seedling survival rate

S791.246

A

1673-923X(2014)01-0049-04

2013-09-20

国家“十二五”科技计划专题（2012BAD01B0203）

肖兴翠（1976-），女，四川成都人，高级工程师，博士研究生，主要从事森林培育方面的研究

[本文编校：吴 毅]