60Co-γ辐射对不同紫薇品种种子萌发及幼苗生长的影响

郑绍宇，徐 梁，申 星，黄玉苗，顾翠花

（1. 浙江农林大学 园林与建筑学院，浙江 杭州 311300；2. 浙江省林业科学研究院，浙江 杭州 310023）

紫薇属LagerstroemiaL.为千屈菜科Lythraceae落叶或常绿的乔木或者灌木，分布于亚洲东部、东南部和南部热带和亚热带地区、马来西亚、菲律宾以及澳大利亚等地。该属种类花大色艳，具有较高的观赏价值，在园林造景中应用广泛，萌发性较强，其中部分种类于石灰岩山区生长良好，是用于石灰岩地区绿化的良好树种。国外利用中国紫薇属丰富的种质资源[1]，在紫薇属育种方面获得良好的发展，但紫薇种子播种发芽率较低，成活率不高。辐射处理种子能有效提高种子变异频率，从而影响种子的发芽率及幼苗成长。近年来，通过辐射诱变育种改良植物性状，已经成为植物育种的重要手段，植物辐射育种在农作物生产、果树园艺作物上应用广泛[2-3]，γ射线辐射通过影响细胞或器官、生理、形态等方面从而影响植物生长发育[4]，适宜剂量的γ射线辐照能诱发植物遗传性变异，从而达到选育新品种的目的[5-7]，近年在园林观赏植物中应用逐渐增多并取得一定进展，如君子兰Clivia miniata[8]，栀子Gardenia jasminoides[9]等。不同剂量60Co-γ辐射处理五叶地锦Parthenocissus quinquefolia种子影响较为显著[10]。本研究以4个紫薇品种为材料，利用60Co-γ辐射紫薇种子，观察60Co-γ射线不同剂量对4个紫薇品种种子萌发及幼苗生长的影响，以期为紫薇辐射诱变育种适宜剂量选择提供依据，对提高紫薇种子发芽率、培育观赏价值更高的新品种，丰富紫薇属植物种类提供理论基础[11]。

1 材料与方法

1.1 材料

2015年6月，在浙江海宁森城实业有限公司苗木基地，30°30′ N，120°36′ E，选取生长良好，长势一致，可正常开花结实的‘堇薇’L. indica‘Jin Wei’，‘嵊州红’L.indica‘ShengZhouHong’，‘比利时’L.indica‘BiLiShi’，‘红霞’L. indica‘HongXia’。为减小试验差异，每个品种选取一株挂牌，取种。标牌标注品种名称和挂牌日期。2015年9月上旬，采集4个品种紫薇种子，经晾晒后置于纸质信封中阴干保存。

1.2 实验仪器方法

1.2.1 种子辐射 2016年4月5日，从收集到的4个紫薇品种种子中选取饱满，无病虫害感染的种子送至浙江省农业科学研究院核能所，分别利用150，200，250 Gy 3种剂量的60Co-γ射线对4个紫薇品种的种子进行辐射处理[4-7]，剂量率为2 Gy·min-1，设置3个重复，以每个紫薇品种未经辐射处理的种子为对照，将辐射后的种子贮藏在4℃冰箱中备用，辐射处理情况见表1。

表1 4个紫薇品种种子辐射处理情况Table 1 Irradiation treatments on 4 cultivars of L. indica

1.2.2 催芽 播种前2天（2016年4月8日），对辐射种子及对照种子进行催芽。将60Co-γ辐射后的种子用单层吸水滤布包好浸泡于50℃的水中15 min后取出，用纱布将种子多余水分吸除，将种子用次氯酸钠消毒10 min，消毒后将处理好的种子放置于铺有滤纸的培养皿中，置于37℃，光照12 h的培养箱中催芽，期间定时撒水保持种子和滤纸湿润，无多余水分溢出，催芽48 h。

1.2.3 播种 2016年4月10日，将处理后的辐射种子及对照种子分别均匀播到42 cm×42 cm×5 cm统一规格的穴盘中，每个品种重复3次，播种深度为0.5 ～ 2.0 cm，基质为泥炭土：蛭石按7:3混合,播种完成后充分浇水，之后每天浇水1次。播种实验和后期观察在温室与实验室进行。

1.2.4 数据统计 统计种子发芽率和生长情况，以连续3 d每天的发芽率不超过供试种子总数的1%为发芽结束时间[12]，在播种的穴盘中将已经发芽的幼苗取出样品，并用游标卡尺，测量根的长度和植株高度，重复3次取平均值，分别在播种第30，40，50，60天统计种子发芽率及幼苗生长情况，胚根突破种皮有露白现象即为发芽，幼苗生长茎干出现分裂，植株畸形，叶片出现皱短、黄斑、发育不良等现象的视为异常发育幼苗。

种子萌发率计算公式如下：

萌发率＝（规定时间内种子发芽数/供试种子数）×100%

并在播种30 d时统计各个品种中发育异常幼苗在幼苗总数中占的比例。计算公式如下：

异常发育幼苗比率＝（异常发育幼苗数/幼苗总数）×100%

1.3 数据分析

采用origin 7.5，SPSS 19.0，CS 6.0等软件进行图表处理和数据分析。

2 结果与分析

2.1 辐射处理对4个紫薇品种种子发芽率的影响

如图1所示，4个紫薇品种种子经辐射处理后，发芽率受影响程度不同，多数处理在播种后1个月左右完成发芽。4个品种在辐射处理后种子萌发表现出较大差异，辐射后种子的发芽率，明显高于或低于同组未辐射种子。对照组中‘嵊州红’、‘红霞’的发芽率相较于辐射种子更低，‘堇薇’对照组种子的发芽率高于其他3个品种对照组的发芽率。种子辐射剂量为150 ～ 200 Gy时‘嵊州红’、‘红霞’2个品种种子发芽率随着辐射剂量的增加呈上升趋势，在辐射剂量为200 Gy时，种子发芽率达到最高，辐射剂量为200 ～ 250 Gy时，种子发芽率开始下降。辐射显著提升了‘堇薇’种子发芽率；辐射剂量为150 Gy时，发芽率最高，之后随着辐射剂量的增加，种子发芽率开始降低，辐射剂量为250 Gy时，种子发芽率降至最低，降至10%以下。当辐射剂量为150 Gy时，‘比利时’紫薇种子发芽率降至同组最低，随着辐射剂量的增加，种子发芽率上升，辐射剂量为200 Gy时发芽率达到最高，随后辐射剂量调整为250 Gy时，种子发芽率开始下降。研究结果表明，辐射不同程度的促进或抑制了4个紫薇品种的种子发芽率；‘堇薇’、‘嵊州红’、‘红霞’、‘比利时’经过辐射后种子发芽率均呈现由低到高再降低的过程；辐射对‘堇薇’种子发芽率的影响最大，‘堇薇’种子最适宜的辐射剂量为150 Gy。当辐射剂量为200 Gy，能有效提高‘嵊州红’、‘红霞’、‘比利时’3个品种种子的发芽率。

图1 不同辐射剂量对4个紫薇品种种子发芽率的影响Figure 1 Effect of various irradiation dosage on seed germination rate

2.2 辐射对4个紫薇品种幼苗生长的影响

不同辐射剂量对4个紫薇品种种子生长影响差异明显，在播种60 d后种子根长及株高情况见表2。由表2可知，从4个紫薇品种对照组相比较来看，不同辐射剂量对4个紫薇品种种子幼苗生长影响差异不同；150 Gy剂量的辐射对‘堇薇’种子生长影响最为显著，相比较同组中对照，根长和株高生长明显，达到同组中最高。经过150 Gy剂量的辐射处理后促进了‘嵊州红’种子株高和根长的生长，分别增长了0.66 cm和0.05 cm。‘比利时’、‘红霞’、‘嵊州红’3个品种的种子发芽及生长与‘堇薇’相比较有明显差异；‘比利时’、‘红霞’、‘嵊州红’3个品种的种子经过200 Gy辐射剂量处理后，促进了种子发芽和生长，但在250 Gy剂量辐射后，4个紫薇品种种子发芽和生长都受到明显抑制，从结果来看，辐射不同程度的促进或抑制了4个紫薇品种种子的发芽和生长，‘堇薇’最适宜的辐射剂量为150 Gy，‘比利时’、‘红霞’、‘嵊州红’3个品种的最适宜剂量为150 ～ 200 Gy。

表2 不同辐射剂量对4个紫薇品种幼苗生长的影响Table 2 Effect of different irradiation doses on growth seedlings

2.3 辐射对紫薇幼苗异常发育的影响

经过60Co-γ的辐射处理，紫薇不同品种的出苗和成苗情况均受到不同程度的影响，在播种第 60天成苗情况基本稳定时，各处理与对照的种子萌发、成苗情况、根长各项差异均达到了显著水平，随着辐射剂量的增大不同品种的根长和株高差异表现明显[15]，统计各个品种异常发育幼苗的比例情况（图2），4个紫薇品种幼苗成长过程中出现明显变化，表现为幼苗生长茎干出现分裂，植株畸形，叶片发黄，出现皱短，发育不良等现象。由图2可知，除‘红霞’外其余3个品种异常发育幼苗比例随着辐射剂量的增加而上升，辐射剂量为200 Gy时‘红霞’异常幼苗比例最高，其次是‘比利时’和‘嵊州红’，‘堇薇’最低，当辐射剂量为250 Gy时‘嵊州红’和‘堇薇’异常幼苗比例上升明显，而‘红霞’异常幼苗比例呈小幅下降，说明辐射对4个紫薇品种种子幼苗发育影响不同，辐射剂量为150 Gy时‘堇薇’表现最为敏感，异常发育幼苗比例最高，辐射剂量为200 Gy时‘红霞’异常发育幼苗比例最高，影响其幼苗生长发育，‘嵊州红’和‘堇薇’在辐射为200Gy时异常发育幼苗比例小于‘比利时’和‘红霞’，而当辐射剂量为200 Gy时异常发育幼苗比例明显上升，说明辐射剂量为200 Gy时对‘嵊州红’和‘堇薇’幼苗发育影响较大，当辐射剂量达到250 Gy时，除‘红霞’外，其余3个品种异常发育幼苗比例明显上升。

图 2 发育异常幼苗所占比例Figure 2 Rate of seedling with abnormal growth

3 结论与讨论

辐射在植物育种中应用广泛，辐射处理可以有效提高变异，成为选育良种的重要手段，不同植物品种对辐射的敏感性不同，适宜的辐射剂量可以提高突变频率[13]，但辐射剂量过高会降低发芽率、增加畸形突变的概率。本研究根据60Co-γ辐射后种子发芽率计算紫薇品种的适宜辐射剂量，不同紫薇品种间适宜的辐射剂量存在差异，‘堇薇’的适宜辐射剂量为150 ～ 200 Gy，‘嵊州红’、‘比利时’‘红霞’3个紫薇品种最适宜的辐射剂量为200 Gy，这与原蒙蒙[1]等的研究结果一致。同种植物不同品种间存在遗传性差异导致对辐射的敏感性不同，耿兴敏[14]等对桂花的研究表明，经辐射处理后桂花种子萌发状况存在明显的品种间差异，随着辐射剂量的增加种子发芽率降低。本研究结果表明，60Co-γ辐射处理提高了4个紫薇品种种子的发芽率。除‘堇薇’外，其他3个品种的种子发芽率在辐射剂量为200 Gy时达到最高，随后发芽率明显下降。本研究中低剂量的60Co-γ辐射处理可以有效提高种子的发芽率和生长，过高剂量的辐射处理可能破坏了种胚组织，抑制了种子萌发的生理活动，从而导致种子发芽率降低[15-17]，不同剂量的辐照处理种子对不同紫薇品种影响不同，随着辐射剂量的增加，发育异常的幼苗比例明显增加，且出现不同程度的黄斑，叶片皱短，茎干分裂等现象。本研究表明，随着60Coγ辐射强度的增强，辐射对幼苗的根长和株高呈先促进后抑制的趋势，在150 ～ 200 Gy辐照范围内，促进了紫薇品种幼苗的株高和根长的生长，辐射剂量为250 Gy时，幼苗生长明显受到抑制，实验结果与张玉[18]，王文恩[19]等一致，本实验初步证实，经过60Co-γ射线辐射后不同程度的促进或抑制了紫薇品种种子的萌发和生长，辐射处理下4个紫薇品种种子发芽和生长存在品种间差异。

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