60Co-γ射线对辣椒种子的辐照效应

蓬桂华，孙小静，罗泽虎，李兴龙

（1.贵州省辣椒研究所，贵州 贵阳 550009；2.独山县农村工作局，贵州 独山 558200）

辣椒（Capsicum annuum L.）原产于中南美洲，明朝后期传入中国，现已成为中国蔬菜种植的主要品种之一。但由于受种质资源遗传基础狭窄的限制，辣椒育种所利用的基因越来越集中到少数种质上，虽然选育的品种很多，但大多大同小异[1]，所以加强辣椒种质资源创制尤为重要。辐照诱变是植物育种与种质创新的有效途径之一，其利用X、γ等射线诱发植物的遗传物质发生变异，从后代中获得有价值的突变体，进而选育出新品种。该方法育种成本低，突变率高，一般可达千分之几，比自然突变率高100～1 000倍[2]。目前，诱变育种方法已在许多作物如水稻[3]、大豆[4]、小麦[5]以及观赏花卉[6-7]的育种过程中被广泛应用，并且取得了显著成效，但在辣椒育种上鲜有报道[8-10]。

本研究采用不同剂量的60Co-γ射线处理贵州地方辣椒品种，分析了不同辐照剂量对辣椒种子发芽动态、成苗率及辣椒幼苗形态的影响，估算辣椒种子辐照诱变的适宜剂量，探讨其辐照诱变效应，进而为辣椒辐照诱变育种和创制新的种质资源提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

3个供试辣椒材料均为多年纯化的、优良的贵州地方辣椒品种，由贵州省辣椒研究所提供。（1）湄潭团籽（S001）：珠子形，向上，果皮光滑，发亮，青熟果深绿色，红熟果红色；（2）石阡灯笼椒（S082）：灯笼形，向下，果皮微皱，青熟果绿色，红熟果红色；（3）罗甸朝天椒（S100）：指形，向上，果皮光滑，青熟果绿色，红熟果红色。

漂浮育苗基质采用遵义大兴复肥有限责任公司生产的专用育苗基质。

1.2 试验方法

1.2.160Co-γ射线辐照处理

辐照处理在贵州省金农辐照科技有限公司进行，每个辐照剂量组合重复3次，每个品种每重复处理100粒种子，装入种子袋中进行辐射。以不处理干种子为对照，辐照情况见表1。

表1 辣椒种子60Co-γ射线处理照射剂量与剂量率

1.2.2 室内试验

以3个辣椒品种为材料，以未辐照种子为对照，分别将剂量为50、100、150、200、300、400、500 Gy（2015年）辐照处理后的种子置于铺有2层湿润滤纸的培养皿中，每处理100粒种子，3次重复，于28℃恒温培养。以幼根长至种子宽度为发芽标准，从第1天开始连续统计发芽情况，至第14天结束，计算发芽率和发芽指数。试验最后1 d测定不同剂量辐照下幼苗的茎高和主根长，每皿随机选择10株长势均匀的幼苗进行测定，取平均值进行计算。

发芽率＝发芽种子粒数/供试种子粒数×100%

发芽指数（GI）＝∑（Gt/Dt）

其中：Dt—发芽日数，Gt—与Dt相对应的每天发芽的种子数。

1.2.3 田间试验

鉴于50～500 Gy处理间的剂量差别较大，不能准确说明各品种的致死剂量。因此，于2016年以辐射敏感性较强的罗甸朝天椒（S100）、湄潭团籽（S001）品种为材料，设置了200、300、400、500 Gy 4个剂量进行了第2批次的辐照试验。以未辐照种子为对照，于2016年5月20日播种于160穴的漂浮盘内，每处理100粒种子，3次重复。50 d后统计成苗率，并选择10株生长较为一致的辣椒苗测定株高、茎粗、叶长、叶宽，并取平均值。

成苗率＝成活的辣椒苗/播种种子数×100%

1.3 数据分析

应用Excel 2007和DPS v7.05软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 不同剂量60Co-γ射线对辣椒种子萌发的影响

以3个品种的辣椒为试验材料，分别对2015年不同剂量照射后的辣椒种子的生长情况进行调查，结果如表2所示。与对照组相比，不同剂量60Co-γ射线照射对3个品种辣椒均有辐照效应，各品种间效应有所差异，但总体趋势相似。除50 Gy处理以外，S082、S100品种中的其余处理剂量组的发芽指数、茎高、主根长及S001品种中其余处理剂量组的发芽指数均与空白对照（0 Gy）存在显著差异，且均随着照射剂量的增加各指标数值呈降低趋势。与空白对照组相比，各品种不同剂量处理的发芽率有一定的差异，但并未达显著差异水平；S001与S082的发芽指数均在100 Gy及以上表现出显著差异，而S100在50 Gy时就表现出显著差异；S001的茎高在300 Gy及以上表现出显著差异，而S082和S100则在100 Gy时即表现出显著差异；S001的主根长在150 Gy及以上表现出显著差异，而S082和S100则在100 Gy时表现出显著差异。

高剂量射线辐照处理对辣椒种子的发芽指数、茎高、主根长产生很大影响。与空白对照组相比，500 Gy处理的S001、S082和S100辣椒的发芽指数分别减少了32.44%、42.82%和27.89%，茎高和主根长分别减少65.18%、71.2%、65.31%和85.17%、87.34%、94.00%（表2）。通过相关性分析表明（表3），照射剂量与各品种的发芽率、发芽指数、茎高及主根长均存在负相关关系，但是与发芽率的相关性不显著，而与发芽指数、茎高、主根长等指标极显著负相关。说明照射剂量对辣椒种子的发芽率影响较小，而对辣椒种子的发芽指数、茎高、主根长的抑制作用将随照射剂量的增大而加剧，且S082敏感性最小，其次为S001，最敏感的为S100。

2.2 不同剂量60Co-γ射线对辣椒成苗率的影响与半致死剂量

2016年第2批次辐照试验的成苗率情况如表4所示。从表4可以看出，随着照射剂量的增加，2个品种辣椒种子的成苗率逐渐下降，但品种间表现出了一定的差异。与对照组（CK）成苗率相比，除200 Gy照射剂量处理的S001差异不显著外，其余处理组差异均达极显著性水平；在500 Gy照射剂量处理下，S001和S100的成苗率比对照组分别减少了44.71%和93.42%，表明湄潭团籽（S001）所受的辐射损伤小，耐辐射能力较强。

表2 不同照射剂量处理下辣椒种子的生长情况

表3 不同照射剂量与辣椒种子发芽率、发芽指数、茎高及主根长的相关性分析

表4 不同照射剂量处理辣椒种子的成苗率 %

应用二次多项式对所得的试验数据进行曲线拟合，得到不同剂量60Co-γ射线（1×100 Gy）辐照处理对辣椒种子出苗率的剂量效应曲线（表5）。由表5可知，S001的成苗率与照射剂量呈极显著相关，半致死剂量（LD50）在450 Gy；S100的成苗率与照射剂量成显著相关，半致死剂量（LD50）在350 Gy。

2.3 不同剂量60Co-γ射线对辣椒苗生长的影响

各辐照处理组与对照组辣椒苗期生长指标的平均值见表6。从表6可以看出，随着照射剂量的增加，辣椒苗的株高、茎粗、叶长、叶宽总体呈降低趋势，但不同品种间表现出一定的差异。不同照射剂量处理下S001的株高与对照相比差异均达显著水平，而S100则在300 Gy及以上的照射剂量处理下才表现出显著差异；与对照的茎粗相比，S001在500 Gy照射剂量时表现出显著差异，而S100在300 Gy照射剂量时表现出显著差异；与对照的叶长相比，S001在300 Gy时表现出显著差异，而S100在400 Gy时表现出显著差异；与对照的叶宽相比，S001与S100都在400 Gy时表现出显著差异。

表5 辣椒成苗率回归方程与不同致死率剂量估计

表6 不同照射剂量对辣椒苗生长的影响

与对照组相比，500 Gy辐照剂量处理下S001和S100的株高分别降低54.76%和58.10%，茎粗分别减少18.49%和28.52%，叶长分别降低31.42%和28.57%，叶宽分别减少31.82%和26.88%，可见在本试验剂量范围内，射线对株高的影响最大，这与GILORTEGA[2]的研究结果相近。相关性分析结果（表7）表明，照射剂量与辣椒苗的株高、茎粗、叶长、叶宽呈显著或极显著负相关，且不同品种间有差异。可见S100对60Co-γ射线较为敏感，其次为S001，这一研究结果与上文种子生长情况的试验结果相一致。

表7 不同照射剂量与辣椒苗株高、茎粗、叶长、叶宽的相关性分析

3 讨论与结论

在辐射诱变育种中，既能达到较高的变异率和较宽的变异谱，又不至于过分损伤植株，是确定植物适宜诱变剂量的重要指标，一般可采用半致死剂量或临界剂量[11]，近年来一些研究多以半致死剂量上、下相差20%范围内再选2个照射剂量进行处理，作为产生更多有益突变的适宜辐射剂量[12]。

本试验研究了不同剂量60Co-γ射线对辣椒种子的辐照效应，发现辐照剂量可显著抑制辣椒种子的发芽指数、茎高、主根长及辣椒苗的株高、茎粗、叶长、叶宽，但对辣椒种子的发芽率并没有很大影响，这与琚淑明等[9]的研究一致，可能是因为辣椒种子经过处理后，对萌发有益的酶活性受到破坏，但随着发芽时间的延长，种子内部养分代谢加快，使酶活性得到补充，种子得以萌发。所以，辣椒种子发芽率不能作为辐照效应的测定指标。

不同剂量下辣椒种子的成苗率差异较大，经二次曲线拟合发现，相关性达到显著或极显著水平，可以将成苗率作为辐照效应的测定指标。通过计算，S001的半致死剂量为450 Gy，S100的半致死剂量为350 Gy。因此，在开展辣椒辐射诱变之前，应该进行品种的剂量效应试验，以确定最佳的辐照剂量。

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