137Cs-γ 辐射对秀丽槭种子萌发及幼苗生长的影响

黄 艾,祝志勇,林 立,林乐静,叶国庆

(宁波城市职业技术学院， 浙江 宁波 315000)

槭树科植物是世界上重要的观赏树种，分布范围广，应用广泛，其五彩缤纷的园艺品种可为景区、道路、公园、庭院等造景。目前，国内槭树科中已知授权园艺品种多为从芽、单株等自然变异选育获得，少见槭树科杂交育种或辐射育种成功的研究报道。已知自然变异选育的品种一般具有不耐热等特点，为创制更丰富的变异种质，提高槭树品种的适应性，本文以秀丽槭(AcerelegantulumFang)种子为对象，研究不同剂量137Cs-γ射线辐照处理对发芽率、幼苗生长、叶形变异等的影响，为人工创制槭树科园艺新品种种质积累经验。辐射育种既需要采用较大的辐射剂量提高基因突变的几率，又需要获得较大数量的实生苗增加可选择材料，根据前人经验[1-2]，一般采用50%致死率(半致死)时的剂量辐射处理。

1 材料与方法

1.1 试验材料

2016年10月初秀丽槭种子采集自浙江奉化市溪口镇苗圃。采下后，晾晒，及时轻搓，经风选去除杂质和空瘪种子，将纯净种子置于通风阴凉处贮藏，种子千粒重为39.07 g。

1.2 预备试验

目的是探明秀丽槭经137Cs-γ射线辐照处理50%致死量(半致死)时的辐射强度。2017年2月28日，在浙江省农业科学研究院，采用剂量率为1 Gy/min的137Cs-γ射线进行外照射辐射处理，共设处理5个：即处理1为对照未辐照，处理2到处理5辐照剂量分别为50,100,200,300 Gy，每个处理种子数量均为600粒，处理后种子放置通风阴凉处短暂保存。

2017年3月7日用温度40 ℃水浸泡种子24 h至次日播种。播种基质为黄泥土+泥炭+河沙按照容积6∶3∶1比例混合配制。在玻璃温室采用穴盘播种，每处理播种600粒，播种后覆盖少许蛭石,防止水溅种子，浇透水。播种后每隔3 d观察1次，适时补水。

播种后第12天种子开始发芽，以后每天观察并记录各处理种子发芽数，直至种子不再发芽。发芽过程为：处理3(100 Gy强度)于3月20日首先萌发，处理2(50 Gy强度)于6月4日最后1粒种子萌发，萌发期前后持续105 d。自第1粒种子发芽后，15 d内各处理累计发芽种子数量及发芽率见表1，总发芽率见表2。

表1 第1粒种子发芽后15 d内各处理累计发芽种子数及发芽率

表2 秀丽槭各处理总发芽率

可见，随着辐射剂量增加15 d内发芽率以及总发芽率逐渐降低；前3个处理总发芽率超过50%，后2个处理发芽种子少，种子受到较大伤害。随着辐射剂量的增加，秀丽槭发芽率迅速降低。辐射剂量100 Gy处理下，发芽率为51.17%，接近50%，据此可确定秀丽槭种子半致死辐射剂量应在100—200 Gy范围内。

1.3 辐射处理与播种育苗

根据预备试验结果，在半致死剂量100—200 Gy之间增加150 Gy 强度处理梯度，舍弃50 Gy和300 Gy，共设4个处理，剂量率为1 Gy/min,以不辐射处理为处理1(对照)，处理2到处理4的辐照剂量依次为100,150，200 Gy，每个处理种子量均为1.5 kg。

2017年10月采集种子，种子来源及处理方法相同，测得千粒重为39.01 g。2018年2月14日，在浙江省农业科学研究院采用137Cs γ射线进行外照射辐射处理后，2月16日用40 ℃温水浸泡种子24 h至次日播种。播种地点位于浙江省宁海县力洋镇野村。按照林业行业标准《秀丽槭育苗技术规程》(标准号：LY/T 2913-2017)中露地播种方式及管理措施执行[3]。

1.4 苗木生长数据观测与处理

播种15 d后(3月3日)开始出苗，7月31日开始从每个处理播种苗中随机选取30株样本进行第1次苗高测量，4个处理合计选取样本120株，并给每株样本做标记，后续每月月底测量1次，其中2018年跟踪观测时间为7—10月(6月苗虽基本出齐，但部分幼苗高度很小)，2019年观测了4—10月。统计分析各处理、各阶段的苗木生长及其差异。

2 结果与分析

2.1 秀丽槭辐射播种幼苗高生长量

2018年7月至2019年10月，秀丽槭种子经137Cs-γ射线各处理月苗高见表3。

表3 核辐射秀丽槭幼苗按月测定的苗高 cm

从表3可见，2019年6月对照组平均苗高处于领先地位，处理4(200 Gy)最低，处理2,3介于2者之间；2019年7月后,各处理平均苗高差异趋小，且规律性不明显。各处理月平均苗高的极差与苗平均高度的比值随着苗木生长逐渐趋小，说明不同辐射强度对幼苗生长的影响逐渐减弱。

2.2 秀丽槭辐射播种幼苗月高生长量

将后月测得的苗高减去前月测得的苗高所得的差,作为该月的高生长量,结果见表4。将2019年10月测得的苗高减去2018年10月测得的苗高所得的株高，作为各处理组2019年全年苗高总生长量，计算出2019年各月高生长量除以全年高生长量，来反映幼苗生长阶段不同月的生长速率，结果见表5。

表4 核辐射秀丽槭幼苗按月测定高生长量 cm

表5 2019年各月苗高生长量及占全年高生长量比例

可见，不同处理对幼苗月高生长量影响规律基本一致，2019年对照组4—5月高生长占全年高生长量比例为63%,100 Gy 处理组占63%,150 Gy处理组占55%,200 Gy处理组占56%，年生长季中4,5月高生长速度最快，6,7月次之，8—10月趋弱。

2.3 秀丽槭辐射播种幼苗变异情况

秀丽槭辐射种子萌发后，2个月内幼苗形态特征与未辐射处理幼苗存在较大差别，主要表现在幼苗直立性弱，叶形不规则缺裂、叶缘锯齿不对称性变化、叶片皱褶等方面，约60%幼苗存在此类现象(见图1)。但是，随着幼苗生长时间的变化，多数幼苗变异特征不稳定，逐渐趋于和未辐射处理幼苗特征一致，也偶有发现幼苗植株芽变枝条叶色变异(见图2)。

图1 辐射幼苗形态特征

图2 辐射幼苗叶色变化

3 结果与讨论

3.1 137Cs γ射线辐照对秀丽槭种子发芽的影响

试验表明,当剂量率为1 Gy/min时,不同剂量137Cs -γ射线辐照处理对秀丽槭种子绝对发芽率存在显著影响，并随着辐射强度的增强，发芽率逐渐降低。秀丽槭种子50%致死量的辐射强度约为100 Gy。这与耿兴敏等[4]研究60Co-γ辐射对桂花种子萌发规律一致，桂花6个品种种子发芽率均与辐射剂量呈负相关，随着辐射剂量的增加，6个桂花种子的相对发芽率和出苗率明显降低。

辐射处理强度越大，秀丽槭种子前期萌发速度越慢，表明辐射强度不仅影响秀丽槭种子萌发率，同时也抑制种子萌发速度。与对照处理组比较，不同剂量137Cs-γ射线辐照处理秀丽槭种子发芽势、平均发芽速度存在较大差异，规律性不明显。

3.2 137Cs γ射线辐照对秀丽槭幼苗高生长的影响

秀丽槭种子受辐射对其幼苗高生长存在影响，各辐射处理对幼苗前期高生长影响较大，这与张悦等[5]研究的辐射对五味子幼苗生长影响、李志能等[6]研究的辐射对悬铃木幼苗生长影响规律一致，辐射对幼苗早期生长有抑制作用，随着剂量的增加抑制作用更加明显；随着时间推移，影响逐渐减小，各处理幼苗高度向趋于一致发展。本试验中，秀丽槭各辐射处理每月幼苗高度极差与平均幼苗高度的比值由29%逐渐递减到5%—6%，表明随着时间延长，不同处理对苗高生长的影响不断降低，从7月开始各处理之间的幼苗总高度基本趋于一致。

3.3 137Cs- γ射线辐照对秀丽槭幼苗月度生长节律

不同剂量辐射的秀丽槭种子播种幼苗各月净高生长节律基本一致，速生季为4—5月期间，生产上苗期水肥等管理措施要及时跟进，促进苗木速生期高质量生长。

我国自然分布有世界2/3的槭树种质资源[7]，是槭树资源大国，但槭树园艺品种的开发和应用远落后于欧美日等发达国家。植物在自然条件下发生突变是小概率事件，自发突变频率一般为10-8—10-5[8-9]，辐射育种可将突变频率增加到3%[10]。本研究成果是采用剂量率1 Gy/min的137Cs-γ射线不同剂量辐照秀丽槭纯净种子其发芽规律及播种育苗试验的阶段性成果，已获取不同辐射处理播种实生苗38 000 株，其中部分种苗在叶形、叶色等生物学特性上已发生变化，说明137Cs-γ辐照对秀丽槭幼苗变异有影响，通过辐射育种创制变异是可行的。至于秀丽槭辐射育种种苗后期生长规律、作为砧木与槭树科观赏园艺品种的亲和力变化关系、叶形叶色等形态变异的稳定性及可遗传性等，都还需要持续观测和研究。