60Co—γ射线辐照及其与GA3复合处理对牡丹种子的诱变效果

李玲　孙逢毅　贾锦山　石良红　赵兰勇

摘要：为了研究⁶⁰Co-γ射线对牡丹种子萌发及出苗率的影响，探讨牡丹种子辐射剂量问题，为开展牡丹品种诱变改良奠定基础，以不同剂量的⁶⁰Co-γ射线及200mg/LGA₃处理牡丹种子，统计种子的发芽率、主根长以及出苗率。结果表明：牡丹种子的发芽率、主根长≥40mm的百分率以及出苗率均随辐射剂量的增加呈现先增加后减少的趋势；GA₃的辐射防护作用使得牡丹种子的最佳辐射剂量变大，26.28Gy时，牡丹种子的发芽率、主根长≥40mm的百分率及出苗率最高。同时低辐射也可提前打破牡丹种子的休眠，8.76Gy时效果最佳。

关键词：牡丹种子；辐射；发芽率；主根长；出苗率

中图分类号：S685.11

文献标志码：A

论文编号：2013-0693

0 引言

牡丹原产中国，为芍药科芍药属牡丹组亚灌木植物。牡丹花朵硕大，多姿多彩，被誉为“国色天香”、“花中之王”。但传统的育种手段已远远满足不了人们对于牡丹色、香、花期等方面标新立异性状的需求。辐照作为选育新品种的有效途径已在牡丹育种方面得到应用。

牡丹辐射育种的关键环节是在幼苗期如何以有效的手段鉴定和选择优良突变体，缩短育种年限。但牡丹种子具有上胚轴休眠的特性，从播种到获得牡丹实生苗的时间长达半年，而且出苗率较低。据报道，赤霉素（GA₃）能有效地提高辐射处理材料的存活率。同时，前人应用不同浓度的赤霉素对牡丹种子萌发及休眠特性进行了研究，发现100和200mg/LGA₃处理可加快牡丹种子的发芽和幼苗的生长。笔者利用⁶⁰Co-γ射线辐照处理牡丹种子后再进行赤霉素（200mg/L）处理，以探索在该GA₃浓度下适合牡丹种子萌发的最佳辐射剂量以及不同剂量对加快种子萌发的影响，达到加快育种进程的目的。

1 材料与方法

1.1试验材料

试验材料为‘凤丹白、‘玉板白、‘银鳞碧珠、‘黄花魁、‘黑花魁等的混收牡丹种子，采自山东农业大学花卉研究所牡丹种质资源圃。2012年7月下旬至8月上旬从母株采收蟹黄色的瞢荚果，置于室内让种子在果壳内完成生理后熟，去除秕种的牡丹种子用于该试验。

1.2试验方法

1.2.1种子处理 2012年9月4日利用⁶⁰Co-γ射线辐照牡丹种子，剂量分别为0（对照）、8.76、26.28、43.8、61.32、78.84、87.60gy。剂量率为5gy/min，每处理100粒种子，3次重复。辐照后的各组种子于9月5日采用浓度为200mg/L的GA₃室温浸泡4h。

1.2.2生根试验 将处理的各组种子按种子与河沙（经高温灭菌，湿度50%～60%）体积比为1：5混匀，于室温下沙藏。注意保持沙子的含水量。从2012年10月16日开始记录各处理的发芽数，每10天记录一次，于2012年11月25日结束记录，计算生根率和主根长度≥40mm的数量。

1.2.3发芽试验及生长观测 取所有记录的生根种子分别种植于高10cm的50穴穴盘中，每天观测发芽及生长情况，2013年3月25日测定和统计不同剂量处理的出苗情况，以种子萌动为萌发，子叶破土展开为出苗。

2 结果与分析

2.1不同辐射剂量对牡丹种子发芽率的影响

如图1所示，牡丹种子的发芽率在各次观察中均随辐射剂量的增加呈先增后减的趋势。萌发前40天，8.76Gy处理的发芽率明显高于对照组，26.28-87.60Gy处理的发芽率明显低于对照组。第50天，8.76-26.28Gy处理的发芽率明显高于对照组，43.80-87.60Gy处理的发芽率明显低于对照组。第60天，8.76-43.80Gy处理的发芽率明显高于对照组，61.32-87.60Gy处理的发芽率明显低于对照组。第70天，8.76-61.32Gy处理的发芽率明显高于对照组，78.84-87.60Gy处理的发芽率明显低于对照组。第80天，8.76-61.32Gy处理的发芽率明显高于对照组，但78.84-87.60Gy处理的发芽率仅略低于对照组。同时，至第80天时，对种子的发芽情况进行差异显著性分析，结果表明：8.76-61.32Gy辐照后种子的发芽率分别高出对照12.33%、15.66%、12%、6%，差异显著；78.84-87.60Gy辐照的发芽率均低于对照0.34%，但差异不显著。

2.2辐射对牡丹种子主根长的影响

由图2可以看出，主根长≥40mm的百分率随着辐射剂量呈先增后减的趋势。8.76-61.32Gy主根长≥40mm的百分率均高于对照，分别高出对照7.17%、18.01%、8.52%、6.99%，且差异显著；78.84-87.60Gy主根长≥40mm的百分率低于对照组，比对照分别低出3.69%和6.7%。

2.3辐射对牡丹出苗率的影响

由图2可知，牡丹出苗率随辐射剂量的增加呈先增后减的趋势，但6个辐射组种子的出苗率均显著高于对照组，分别高出24.22%、31.08%、22.56%、17.92%、16.35%、12.33%。出苗率与主根长≥40mm的百分率呈正相关，相关系数为0.74。同时，辐射后牡丹的出苗率高于其牡丹主根长≥40mm的百分率，未辐射牡丹的出苗率反而低于其牡丹主根长≥40mm的百分率。

3 结论

（1）⁶⁰Co-γ射线辐射处理可以改变牡丹的发芽率。其中低浓度的辐射处理可以有效提高种子发芽率，高浓度的辐射处理可以抑制种子的发芽。当辐射剂量为26.28Gy时，对种子发芽的促进作用最明显。⁶⁰Co-γ射线辐射处理可以改变主根长生长的基本规律。其中，低浓度的辐射处理可以促进主根长的生长，以26.28Gy的剂量处理促进效果最佳，高浓度的辐射处理可以抑制主根长的加长生长，与对照相比差异显著。⁶⁰Co-γ射线辐射处理可以促进牡丹的出苗率，与对照相比差异显著，且26.28Gy剂量处理时促进效果最为明显。

（2）⁶⁰Co-γ射线辐射处理可以改变种子的休眠习性。低浓度的辐射处理可以打破牡丹种子的休眠，高浓度的辐射处理不能打破甚至是保护牡丹种子的休眠。当辐射剂量为8.76Gy时，打破休眠效果最好，所需发芽时间最短。

4 讨论

（1）不同剂量的⁶⁰Co-γ射线辐照对牡丹种子的发芽率、主根长和出苗率均有明显影响，可以将以上3个指标作为评判牡丹最佳辐射剂量的指标。本试验研究结果，26.28Gy时发芽率、主根长≥40mm的百分率和出苗率均为最高，充分证明26.28Gy前后为牡丹种子萌发的最佳辐射剂量。但这一结果与前人的研究结果相比偏大。本试验在前人研究方法的基础上增加了一个定量处理，即200mg/LgA₃3的处理，这可能是造成牡丹种子最佳辐射剂量偏大的原因。因为GA₃能有效地减轻辐射损伤，提高辐射后材料的存活率并促进处理材料幼苗的生长。而这一结论也在黄建昌等的研究结果中得到证实。

（2）用x射线、γ射线、β射线、α射线、红外线、紫外线、激光高低频电流、电磁场等适当处理种子，有破除休眠和促进种子萌发的作用。任何情况下电离辐射总会引起突变，且在高剂量下引起显著的生理反常现象。本研究中，较低剂量8.76、26.28、43.80、61.32Gy下种子的发芽率依次在40、50、60、70天时超过对照组，而高剂量78.84Gy和87.60Gy时种子发芽率在5次观察中始终低于对照组，此研究结果证实了上述结论。在实际生产中，γ谢线常用来作为打破种子休眠提高发芽率的方法。这一方法已在泡桐、鸢尾属等园林植物中广泛应用，但在芍药属植物特别是在牡丹上的应用较少，也鲜有相关方面的研究报道。本研究中，8.76Gy剂量时打破休眠效果最好，这一剂量为以后探究牡丹科学有效的破眠技术提供依据，为有效提高种子繁殖的成活率提供可能。

（3）园林植物辐照育种结论表明，辐照剂量和材料类别的选择是辐照诱变育种成功的关键。最佳辐射剂量与致死剂量的确定为辐射诱变、品种改良提供了前提。由于本次研究结果中未出现致死剂量，因此在未来研究中应增大辐射剂量以确定牡丹的致死剂量。26.28Gy为本研究牡丹的最佳辐射剂量，但由于剂量间隔较大，可能存在一定的误差。在未来研究中可进一步细化剂量确定最佳辐射剂量。