60Co-γ射线辐照对西红花种球诱变效应的影响

陆中华，卢江杰，毛碧增，姜娟萍

(1.浙江省农业技术推广中心，浙江 杭州 310020； 2.杭州师范大学，浙江 杭州 310018； 3.浙江大学 生物与技术学院，浙江 杭州 310005)

西红花(CrocussativusL．)别名番红花、泊夫兰和撒馥兰等，系鸢尾科番红花属多年生球茎草本植物。原产地在希腊、西班牙和伊朗等南欧、小亚细亚一带，商品最初经印度传入我国西藏，故又名藏红花[1-2]，自唐代起传入我国，元朝时有较广泛的应用，明朝起正式收录于各本草著作中[3]。我国自1965年开始从德国引进少量西红花种球进行栽培研究。1971—1984年又数次从日本购买球茎进行栽培试验，取得了成功[4]。现主要在浙江、上海等地种植，面积、产量约占全国的90%。

西红花的药用部位是柱头，主要药用成分为西红花苷I和西红花苷Ⅱ等，2015版《中国药典》记载，西红花具有活血化瘀、凉血解毒、解郁安神的作用。西红花自古便是活血化瘀的良药，是一种闻名中外的传统妇科与伤科良药，近年来还用于治疗恶性肿瘤和抑郁症等病症[5-8]。最新研究发现，西红花具有广谱抗癌活性，对白血病、卵巢癌、结肠癌、横纹肌肉瘤、乳头肉瘤、扁平细胞瘤和软组织肉瘤等都具有较强的抑制作用，而且毒性小。另外，藏红花还具有治疗冠心病，抑制肝炎病毒，增强免疫力，治疗抑郁症等药效[9]。同时，西红花又是一种名贵的天然色素和香料，大量用于日用化工、食品、染料工业等方面，是美容化妆品和香料制品的重要宝贵原料。由于西红花集多种用途于一身，“医者取其药用，染者撷其色泽，食者悦其芳香”，市场需求量较大，经济价值极高，被国家中医药管理局列为重点发展的中药材品种，近年来发展势头迅猛。但由于西红花引进后长期种植，缺乏提纯复壮，致使原引进品种退化加剧，种茎腐烂严重，球茎和花丝产量下降，不仅降低了农民的经济效益，还影响了该产业的可持续发展。因此，加快西红花新品种选育是产业持续发展的关键。

西红花为三倍体，雌雄配子发育不良，花粉管不能完全萌发，罕见结实，只能通过球茎无性繁殖扩大种源。这不仅容易导致土传病害发生，球茎变小，种质退化，而且极大限制了杂交育种等成熟技术在西红花种质改良和保存等方面的应用[10]。加上西红花是国外引入品种，国内缺乏优质种质资源，这严重影响了西红花新品种(系)的选育。为创制西红花种质资源，作者拟从辐射诱变着手，研究不同剂量60Co-γ辐射对西红花生长发育的诱变效应，以期为西红花运用60Co-γ辐射开展诱变育种提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试西红花品种为番红1号，选单茎20 g左右、大小比较一致、无病害、无伤疤的球茎进行试验。

1.2 方法

辐射处理在浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所进行，射线源为60Co-γ，辐射剂量分别为10、20和30 Gy。每个剂量辐射总时间100 min，剂量率分别为0.1、0.2和0.3 Gy·min-1。每个剂量又分为芽分化前(简称芽前)1次、采花后1次(简称花后)、芽分化前和采花后各1次(简称2次)等3种类别进行整球茎处理，共9种辐射类型处理，以不辐射球茎为对照，每个处理各350个球茎。其中，芽前辐射于8月28日球茎上架时进行，花后辐射于11月29日采花结束后进行。辐射后于12月1日移植大田，大田栽培按常规管理，观察田间植株生长情况，次年球茎收获后统计球茎产量和抽芽、开花情况。

2 结果与分析

2.1 对植株生长的影响

表1可以看出，在9种辐射类型处理中，对同一辐射剂量而言，花后辐射比芽前辐射影响小，辐射1次比辐射2次的影响小。对不同辐射剂量而言，低剂量比高剂量影响小。当辐射剂量为30 Gy时，3种辐射类型处理中，仅花后辐射的球茎长出叶子，且叶片短小，长度为未辐射(对照)的30%左右，叶片偏硬，畸形，而另外2种辐射类型处理的球茎均未长出叶片。当辐射剂量为20 Gy时，每种辐射类型处理的球茎都长出叶片，但与对照植株生长状况相比表现均不旺盛，且植株生长健壮程度与辐射类型有关，其中，花后辐射的生长最好，芽前辐射的其次，辐射2次的植株最差。当辐射剂量为10 Gy时，花后及芽前辐射的与对照相比无明显差异，仅辐射2次的与对照相比表现稍差。

表1 各处理西红花田间叶片生长和球茎收获的情况

2.2 对球茎产量的影响

表1可以看出，9种辐射类型处理中，30 Gy 3种辐射类型处理和20 Gy 2次辐射处理的球茎均导致绝收。10 Gy 3种辐射类型处理与20 Gy花后及芽前2种辐射处理的球茎通过田间种植后能收到球茎，但产量有所下降。表2表明，辐射后经田间种植所收获的球茎偏小，球茎重量主要分布在<7 g及7～<15 g级别。10 Gy芽前辐射比花后辐射影响大，因此，在同辐射剂量条件下，芽前辐射比花后辐射的球茎减产幅度大，且球茎更小。主要原因可能是因为芽前辐射正值球茎芽点分化与形成期，辐射可导致叶原基形成受阻，植株不能长出叶片或叶片偏小，畸形，光合作用积累的有机物少，而花后辐射时叶片已经形成。

表2 各处理对西红花球茎产量的影响

2.3 对收获球茎开花的影响

试验结果表明，辐射后对通过田间种植再收获的球茎抽芽、开花有不同程度的影响，辐射后的球茎主芽数增多，芽细长(图1)，开花少，甚至不能开花(表3)。对同一辐射剂量而言，芽前辐射比花后辐射对开花的影响小，这与辐射对球茎产量的影响相反。当球茎重量为7～<15 g时，10 Gy芽前1次的平均每个球茎开花0.17朵，10 Gy花后1次的平均每个球茎开花0.11朵，而对照为0.28朵。当球茎重量为15～<25 g时，10 Gy芽前1次的平均每个球茎开花1.58朵，10 Gy花后1次的平均每个球茎开花0.98朵，而对照为1.56朵。因此，10 Gy 2种类型的辐射均对7～<15 g的小球茎开花具有一定的抑制作用，10 Gy花后1次对15～<25 g球茎开花也存在抑制作用，而10 Gy芽前1次对其有一定的促进作用。当辐射剂量为20 Gy时，2种类型的辐射对7～<15 g及15～<25 g的球茎开花均有明显的抑制作用。

图1 辐射处理对收获西红花球茎芽生长的影响

表3 辐射处理对收获西红花球茎开花的影响

3 小结与讨论

从辐射对西红花植株田间发芽生长来看，10、20 Gy 3种处理及30 Gy花后1次处理均能发芽长出叶片，但20 Gy芽前1次、20 Gy 2次和30 Gy花后1次处理叶片小，有畸形叶。这与张巧生等[10]的研究结果相似，与赵军等[11-13]的结果不一致，这可能与球茎大小、辐射剂量率的不同有关。

从辐射对西红花球茎产量的影响来看，9种辐射类型处理中，30 Gy 3种辐射类型处理和20 Gy 2次辐射处理的球茎均导致绝收。10 Gy 3种辐射类型处理与20 Gy花后及芽前2种辐射处理的球茎通过田间种植后能收到球茎，但球茎偏小，球茎重量主要分布在<15 g。这表明10、20 Gy处理可以诱变西红花，并收获球茎。

从辐射对收获球茎抽芽、开花的影响来看，辐射后的球茎主芽数增多，芽细长，开花少甚至不能开花。对同一辐射剂量而言，芽前辐射比花后辐射对开花的影响小，这与辐射对球茎产量的影响相反，这可能与花后辐射对叶片的损伤有关。当辐射剂量为20 Gy时，芽前、花后2种类型的辐射其球茎开花数分别只有0.11和0.02，表明从西红花开花看10 Gy优于20 Gy。

综上所述，从西红花田间生长、球茎产量、抽芽方面看，60Co-γ射线对西红花的诱变影响，花前辐射大于花后辐射。辐射能增加西红花球茎的主芽数，从而导致小球茎的比例增高。60Co-γ射线对西红花球茎辐射的极限剂量为30 Gy，适宜诱变剂量为10～20 Gy。因此，西红花育种中可利用60Co-γ射线在花前辐射诱变，以控制主芽数量的办法来创制新种质。