辐照剂量对棕榈藤种子萌发和苗木生长的影响

李荣生　尹光天　杨锦昌　邹文涛　王 旭　余 纽　程林林

（中国林业科学研究院热带林业研究所　广州　510520）

辐照剂量对棕榈藤种子萌发和苗木生长的影响

李荣生尹光天杨锦昌邹文涛王 旭余 纽程林林

（中国林业科学研究院热带林业研究所广州510520）

为确定棕榈藤的适合辐照剂量域值，以黄藤、单叶省藤、杖藤和小钩叶藤4种棕榈藤为研究对象，以种子为辐照材料，以60CO-γ为辐射源，研究辐照剂量对4种棕榈藤种子萌发和苗木生长的影响。结果表明：以5 gy/min为剂量率、50 gy为辐照剂量步长上升时，在0～100 gy辐照剂量内，黄藤、单叶省藤、杖藤、小钩叶藤种子发芽率、茎长、根长和植株总长均随着辐照剂量的上升而呈一般显著、显著或极显著下降；当辐照剂量超过100 gy时，4个藤种的发芽率均降为0，即种子全部失活。以辐照剂量为自变量x、发芽率为因变量y拟合的一元回归方程计算表明，黄藤、单叶省藤、杖藤和小钩叶藤种子的半致死剂量分别为53.94、28.01、58.34和75 gy。研究结果显示，辐照剂量对棕榈藤的种子萌发和苗木生长具有抑制作用，其辐照剂量范围为50～100 gy。通过辐照培育高产棕榈藤品种难度较大，辐照可能更加适合以其他性状为目标的棕榈藤育种。

棕榈藤；黄藤；单叶省藤；杖藤；小钩叶藤；辐照剂量；种子萌发；苗木生长

辐照是指采用电离辐射技术进行处理的过程［1］，是农林植物育种常用手段之一。通过辐照可引发植物材料的遗传信息变化从而导致茎、叶、花、果等器官的表型突变，从中选择表型突变的种质并进行繁殖和区域栽培测试后可获得新品种和良种。据国际原子能机构2002年统计，通过辐照诱变培育形成的作物新品种超过2 000种，其中中国育成的新品种超过600种［2］。目前辐照育种在作物［2］、花卉［3］、果树［4］、林木［5］均有涉及，而棕榈藤植物的辐照育种工作则尚未见到。

辐照剂量是植物进行辐照时需要考虑的重要因素。辐照剂量过高可能导致植物材料全部死亡，筛选不到突变体；辐照剂量过低不能使植物材料产生变异，也达不到需要的变异。因此，确定合理辐照剂量是植物辐照育种需要考虑的重要技术指标。植物对辐照剂量的敏感性因辐照材料类型而异，通常营养器官材料对辐照剂量的敏感性强于繁殖器官［2］，繁殖器官因在辐照后容易培育而广泛采用。辐照剂量对繁殖器官的影响通常因种而异，一般会随着辐照剂量的增加会降低种子的成活率和苗木生长，但在低辐照剂量和剂量率条件下也有可能会提高种子的成活率和苗木生长［6-7］。因此，对于具体的物种需要通过试验确认其适宜的辐照剂量。

棕榈藤在狭义上是指天然分布于亚洲、非洲和大洋洲的棕榈科藤本植物，其茎可以加工制成篮筐、桌椅、家具和工艺品，以藤茎为原材料的藤加工业已形成了一个年国际贸易额上亿美元的产业［8］。棕榈藤的栽培具有悠久的历史，目前生产上所用的棕榈藤种苗仍为未经遗传选育的繁殖材料。棕榈藤育种虽然早在20世纪70年代就被列入研究议题，但其进度却十分缓慢。迄今棕榈藤育种所采用的方式有藤种筛选、种源选择、家系选择和无性系选择等常规育种方式。虽然有单叶省藤家系和组培家系选择的报道［9-10］，但这些选择出来的优良家系或组培家系仍为幼林选择的结果，且侧重于产量方面的选择，难于满足棕榈藤栽培品种化和良种化的发展需要。鉴于辐照在多种农林植物育种上的成功案例，有理由相信辐照也可在棕榈藤种质创制和育种上发挥作用，然而目前缺少实验证据验证。有鉴于此，本文研究了辐照剂量对4种棕榈藤种子萌发和苗木生长的影响，以期为棕榈藤辐照育种技术的可行性提供实验证据并为确定棕榈藤的辐照剂量域值提供参考。

1　试验材料与方法

1.1辐照剂量对黄藤种子萌发和苗木生长的影响

1.1.1试验材料

试验材料为黄藤［Daemonorops jenkinsiana（Griffith）Martius］种子。黄藤果实采集于2011年1月，地点为广西壮族自治区凭祥市中国林业科学研究院热带林业实验中心英阳工区，采种林分为人工栽培的黄藤人工林。采集的果实于2011年1月下旬通过物流送达广州，在广州中国林业科学研究院热带林业研究所内通过搓擦脱粒和水选获得新鲜种子。种子经均匀混合后随机分成5份，每份约8 kg。

1.1.2试验设计

以辐照剂量作为试验因素，设置50、100、150和200 gy 4个水平，以不辐照（0 gy）为对照，共计5种处理。采用完全随机化设计，将上述5份种子随机分配，每份种子进行1种辐照剂量的处理。2011年1月底将需要辐照处理的种子送至广州辐锐高能技术有限公司进行辐照处理，辐照强度为5 gy/min。

1.1.3培育方法

辐照后的种子和对照种子置于玻璃温室内培育。培育基质为河沙铺就的沙床。将沙床设置5个区域，通过抽签法将各区域随机分配给5种处理的种子进行播种。播种采用撒播，撒播后覆沙2～3 cm。播后常规管理，保持供水，使沙床保持湿润。

1.1.4幼苗生长调查及处理

播后1年，每个沙床区域随机抽取3个20 cm ×20 cm的样方进行调查，统计样方内的苗木和种子数量，并对所有苗木的根（地下部分）、茎叶（地上部分）长度进行测量，精确到0.1 cm。在每种处理的沙床区域内随机抽取30株幼苗用于生物量测定，将抽取的苗木分地下部分和地上部分长度测定后，放置于烘干箱中在105℃条件下杀青1 h，然后在80℃条件下烘干至恒重。

1.1.5数据处理

统计每个样方中种子的发芽率，发芽率=苗木数×100%/（苗木数+种子数）。每个辐照处理的发芽率取3个样方发芽率的算术平均数。处理间差异显著性检验采用方差分析法，如果方差分析法检出结果为差异显著则采用邓肯式新复极差值法进行多重比较［11］。以辐照剂量为自变量x，以发芽率为因变量y，在0～100 gy范围内采用最小二乘估计法构建发芽率与辐照剂量的线性回归模型［11］，从中求解发芽率为0辐照水平发芽率一半时的辐照剂量为半致死辐照剂量。

1.2辐照剂量对单叶省藤种子萌发和苗木生长的影响

1.2.1试验材料

试验材料为单叶省藤（Calamus simplicifolius Wei）种子。单叶省藤果实采集于2010年11月底，采种地点为广东省惠州市红花湖公园内，采种林分为人工栽培的单叶省藤人工林。采集的果实于2010年12月上旬带回广州中国林业科学研究院热带林业研究所内通过搓擦脱粒和水选获得新鲜种子。种子经均匀混合后随机分成15份，每份50粒，作为辐照材料。

1.2.2试验设计

以辐照剂量作为试验因素，设置50、100、150和200 gy等4个水平，以不辐照（0 gy）为对照，共计5种处理。采取完全随机化设计，将上述15份种子随机分成5组，每组3份种子；每组分配1种处理，即每种处理3个重复。2010年12月上旬将需要辐照处理的种子送至广州辐锐高能技术有限公司按标识水平进行辐照，辐照强度为5 gy/min。

1.2.3培育方法

将辐照后的种子和对照种子置于玻璃温室内培育。培育容器为方形塑料盆，基质为河沙。播种采用条播，条内每种子间隔2～3 cm，条播后覆沙2～3 cm。播后常规管理，保持供水，使盆沙保持湿润。

1.2.4幼苗生长调查

播后1年，对每个盆进行调查，统计盆内的单叶省藤苗木和种子数量，并对所有苗木的根（地下部分）、茎叶（地上部分）长度进行测量，精确到0.1 cm。

1.2.5数据处理

每个重复的发芽率=苗木数×100%/（苗木数+种子数）。各处理的发芽率为3个重复发芽率的算术平均数。如果发芽率不为0的水平数为2则采用t检验法，如果发芽率不为0的水平数不低于3个则采用方差分析法。如果方差分析法检出结果为差异显著则采用邓肯式新复极差值法进行多重比较。以辐照剂量为自变量x，以发芽率为因变量y，在发芽率不为0的辐照剂量范围内采用最小二乘估计法构建发芽率与辐照剂量的线性回归模型，从中求算发芽率为0辐照水平发芽率一半时的辐照剂量为半致死辐照剂量。

1.3辐照剂量对杖藤、小钩叶藤种子萌发和苗木生长的影响

1.3.1试验材料

试验材料为杖藤（Calamus rhabdocladus Burret）和小钩叶藤（Plectocomia microstachys Burret）种子。藤种果实采集于2010年3月下旬，采集地点为海南省尖峰岭国家森林公园，采种植株为天然杖藤和小钩叶藤植株。采集的果实于2010年3月下旬在广州中国林业科学研究院热带林业研究所内通过搓擦脱粒和水选获得新鲜种子。杖藤种子经均匀混合后随机分成7份，每份10粒，作为辐照试验材料；小钩叶藤种子经均匀混合后随机分成4份，每份50粒。

1.3.2试验设计

以辐照剂量作为试验因素，对杖藤种子设置50、100、150、200、250和300 gy等6个水平，以不辐照（0 gy）为对照，共计7种处理；采用完全随机化设计，将7份杖藤种子随机分配1种处理。以辐照剂量作为试验因素，对小钩叶藤种子设置100、200和300 gy等3个水平，以不辐照（0 gy）为对照，共计4种处理；采用完全随机化设计，将4份小钩叶藤种子随机分配，每份种子分配1种处理。2010年4月上旬将需要辐照处理的杖藤和小钩叶藤种子送至安徽农业大学按设定水平进行辐照，辐照强度为2 gy/min。

1.3.3培育方法

将辐照后的种子置于玻璃温室内培育。培育容器为方形塑料盆，基质为河沙。播种采用条播，条内种子相距2～3 cm，播后覆沙2～3 cm。播后常规管理，保持供水，使盆沙保持湿润。

1.3.4幼苗生长调查

播后1年，对每个盆进行调查，统计盆内的苗木和种子数量，并对所有苗木的根（地下部分）、茎叶（地上部分）长度进行测量，精确到0.1 cm。

1.3.5数据处理

每个处理的发芽率=苗木数×100%/（苗木数+种子数）。如果发芽率不为零的水平数为2则采用t检验法，如果发芽率不为零的水平数不低于3个则采用方差分析法。如果方差分析法检出结果为差异显著则采用邓肯式新复极差值法进行多重比较。以辐照剂量为自变量x，以发芽率为因变量y，在发芽率不为0的辐照剂量范围内采用最小二乘估计法构建发芽率与辐照剂量的线性回归模型，从中求算发芽率为辐照强度为0时发芽率一半时的辐照剂量为半致死辐照剂量。

2　研究结果

2.1辐照剂量对黄藤种子发芽的影响

不同辐照剂量下黄藤种子的发芽率见图1。由图1可以看出，在0～100 gy辐照剂量范围内，黄藤种子发芽率随着50 gy辐照剂量步长上升而呈现极显著降低。对照黄藤种子发芽率为55.19%，而接受50 gy辐照剂量的黄藤种子发芽率降为34.64%；当辐照剂量为100 gy时，黄藤种子活力几乎全部丧失，其发芽率仅为2.17%，接近于0。当辐照剂量为150和200 gy时，黄藤种子发芽率均为0。

图1　不同辐射剂量下黄藤种子发芽率

发芽率y与辐照剂量x的回归模型为y= -0.53x+57.18，据此模型计算出黄藤种子半致死辐照剂量为53.94 gy。

2.2辐照剂量对黄藤苗木生长的影响

不同辐照剂量处理的黄藤幼苗生长的调查结果见表1。由表1可以看出，在0～100 gy辐照剂量范围内，黄藤苗木生长随着50 gy辐照剂量步长增加时呈现严重抑制，经50 gy辐照剂量处理的黄藤种子萌发后其茎长、总根长、地上部生物量、根系生物量、植株总生物量均极显著低于对照，而100 gy辐照剂量处理的黄藤种子萌发后其上述生长指标均极显著低于50 gy辐照剂量的处理。当辐照剂量超过100 gy时，种子全部失活。

表1　不同辐照剂量处理的黄藤种子生长指标

2.3辐照剂量对单叶省藤种子发芽和苗木生长的影响

不同辐照剂量处理的单叶省藤种子发芽及苗木生长情况见表2。如表2所示，单叶省藤种子对辐照敏感，在0～100 gy辐照剂量范围内，发芽率随50 gy辐照强度步长递增时呈现极显著下降。辐照种子长成的苗木其茎长度和植株总长度均随着辐照剂量的增加而显著降低，但总根长没有显著下降。单叶省藤种子发芽率y与辐照剂量x的回归模型为y= -1.44x+80.67，据此模型计算出单叶省藤种子半致死辐照剂量为28.01 gy。

表2　不同辐照剂量处理的单叶省藤种子发芽率和苗木生长指标

2.4辐照剂量对杖藤、小钩叶藤种子发芽和苗木生长的影响

不同辐照剂量处理的杖藤、小钩叶藤种子发芽及苗木生长情况见表3。

如表3所示，与黄藤和单叶省藤相似，杖藤和小钩叶藤种子对辐照敏感，经过50 gy剂量辐照的杖藤其种子发芽率、苗木茎长、苗木根长和苗木植株总长与对照相比没有显著降低；经过100 gy剂量辐照的杖藤其种子发芽率与50 gy剂量辐照相比有显著降低，与对照相比有极显著降低。当辐照剂量超过100 gy时，杖藤和小钩叶藤种子的发芽率均降为0，没有苗木形成。

表3　不同辐照剂量处理的杖藤、小钩叶藤种子发芽率和苗木生长指标

杖藤种子发芽率y与辐照剂量x的一元回归模型为y=-0.7x+81.67，据此模型计算出杖藤种子半致死辐照剂量为58.34 gy。小钩叶藤种子发芽率y与辐照剂量x的一元回归模型为y=-0.31x+46.5，据此模型计算出小钩叶藤种子半致死辐照剂量为75 gy。

3　结论

辐照可对棕榈藤种子萌发和苗木生长具有抑制作用，通过辐照可以降低棕榈藤种子发芽率和苗木生长；在5 gy/min剂量率下，棕榈藤种子通常在辐照剂量为50～100 gy时可以达到半致死效果；当辐照剂量超过100 gy时，会全部致死。因此，辐照对以提高棕榈藤生长指标为目标的育种可能帮助不大。本研究不排除辐照诱发棕榈藤其他性状指标的突变，棕榈藤辐照育种仍有可能在生长指标之外的性状上获得成功，但这需要进一步的实验证据证实。

［1］ 国家林业局森林病虫害防治总站.植物检疫措施准则：辐照处理：GB/T 21659-2008［S］.北京：中国标准出版社，2008.

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［3］赵利坤，强继业.60Co-γ射线辐射对花卉的影响研究［J］.安徽农业科学，2013，41（30）：11950-11951，11993.

［4］陈秋芳，王敏，何美美，等.果树辐射诱变育种研究进展［J］.中国农学通报，2007，23（1）：240-243.

［5］辛培尧，周军，唐军荣，等.60Co-γ辐射对华山松南方种源种子的诱变效果［J］.贵州农业科学，2012，40（9）：190-191.

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［9］李荣生，尹光天，杨锦昌，等.乡土用材棕榈藤种半同胞家系的早期选择［J］.世界竹藤通讯，2009，7（4）：1-5.

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［11］吴仲贤.生物统计［M］.北京：北京农业大学出版社，1993.

Effects of Irradiation Dose on Seed Germination and Seedling Growth of Rattans

Li Rongsheng Yin Guangtian Yang Jinchang Zou Wentao Wang Xu Yu Niu Cheng Linlin
（Research Institute of Tropical Forestry，Chinese Academy of Forestry，Guangzhou 510520，China）

To determine the appropriate irradiation dose threshold for rattan，the seeds from Daemonorops jenkinsiana，Calamus simplicifolius，C.rhabodcladus，and Plectocomia microstachys were used as material to be treated by irradiation from60Co-γ，with the view to studying the effect of irradiation dose on the seed germination and seedling growth of the four rattan species.The results showed that seed germination rate，stem length，root length and plant length of the four species of rattan present general，significant or very significant decrease along with the increase of irradiation dose if the dose rate was at 5 gy/min and increased with the dose of 50 gy and the dose was limited in the range of 0-100 gy.When the irradiation dose was beyond 100 gy，the seed germination rate of the four species would decrease to 0，i.e.，all the seeds stop growing.The linear regression equation，simulated with irradiation dose as dependent variable x，and germination rate as the independent variable y，indicated that the half-lethal irradiation doses to the four rattan species are 53.94 gy，28.01 gy，58.34 gy and 75 gy，respectively.It is concluded that seed germination and seedling growth are inhibited by irradiation when the irradiation dose is in the range of 50-100 gy. This result indicates it is probably hard to cultivate fast-growing rattan mutants by irradiation，but other targeted mutants are not exclusive.

rattan，Daemonorops jenkinsiana，Calamus simplicifolius，C.rhabodcladus，Plectocomia microstachys，irradiation dose，seed germination，seedling grouth

10.13640/j.cnki.wbr.2016.05.002

国家林业行业标准项目（编号：2014-LY-026）

李荣生，男，博士，副研究员，主要从事森林培育研究。E-mail：fjlrs@tom.com。