137Cs-γ射线辐照对水稻品种发芽的影响

崔亚军 刘超纲 熊立东

摘要 用137Cs-γ辐射剂量0～700 Gy对4个籼型、6个粳（糯）型水稻种子进行了辐照处理。结果显示，随着辐照剂量增加，不同类型的不同品种发芽情况出现差异，籼型品种金早47、中早39、浙香银针的半致死剂量为600 Gy左右;粳型品种秀水134、秀水519、浙沣糯188、浙糯106、浙粳96、宁81的致死剂量为700 Gy左右。辐照剂量对水稻种子发芽率有显著影响，且粳型品种比籼型品种敏感。

关键词 水稻;辐照;种子发芽率

Abstract Four indica and six japonica （glutinous） rice seeds were irradiated with 137Cs-γ radiation dose of 0 - 700 Gy. The results showed that with the increase of irradiation dose，the half lethal dose of indica varieties Jinzao 47，Zhongzao 39 and Zhexiangyinzhen was about 600 Gy，while that of japonica varieties Xiushui 134，Xiushui 519，Zhefengnuo 188，Zhennuo 106，Zhejing 96 and Ning 81 was about 700 Gy. The irradiation dose had a significant effect on the germination rate of rice seeds. Japonica varieties are more sensitive than indica varieties.

Key words Rice;Irradiation;Seed germination rate

輻射指的是由场源发出的电磁能量中一部分脱离场源向远处传播，而后不再返回场源的现象，能量以电磁波或粒子的形式向外扩散[1]。常用于农作物辐射诱变的是γ射线辐射，它属于电离辐射，电子从电子壳层中击出，使原子带正电，由于细胞由原子组成，电离作用可致细胞损伤，并导致农作物染色体、基因和细胞质变异。一个细胞由数万亿个原子组成。电离辐射引起的突变概率取决于辐射剂量率及接受辐射的生物感应性。研究表明，利用γ射线辐射农作物可以改良某些或某个性状，选育出性状优良的农作物新品种，效果较好[2-9]。水稻辐射诱变育种在国内始于20世纪50年代末[4]，在诱变方法和实际成果方面都取得了可喜进展，创造了一大批水稻优良突变体和突变品种[6-9]，但有关于137Cs-γ射线辐射对水稻种子芽率影响的研究却鲜见报道。该研究以籼、粳亚种水稻种子为材料，进行了137Cs-γ射线多种剂量的辐射处理，了解137Cs-γ射线对不同类型水稻种子芽率的影响，以期为水稻辐射诱变中提高有效诱变率提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料 选用的水稻品种有籼型早稻金早47、中早39，籼型中稻黄华占、浙香银针，单季晚粳秀水134、秀水519，粳糯稻浙沣糯188、浙糯106，连作晚粳稻浙粳96、宁81。

相关品种的主要特性为金早47（中87-425/陆青早1号），浙江省金华市农业科学研究院育成的常规早籼稻品种，2001年通过浙江省品种审定;中早39（嘉育253/中组3号），中国水稻研究所育成的常规早籼稻品种，2012年通过国家品种审定;黄华占（黄新占/丰华占），广东省农业科学院水稻研究所育成的常规晚籼稻品种，2005年通过广东省品种审定;浙香银针，浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所（以下简称浙江省农业科学院作核所）育成的常规晚籼稻新品系;秀水134（丙95-59∥测212/RH∥/丙03-123），嘉兴市农业科学研究院等单位育成的常规晚粳稻，2010年通过浙江省品种审定，在浙江省作单季稻种植;秀水519（苏秀9号/秀水123），嘉兴市农业科学研究院育成的常规特早熟晚粳稻，2012年通过浙江省品种审定，在浙江省作单季稻种植;浙沣糯188（浙糯5号/广粳102），上海黄海种业有限公司等育成的常规晚粳糯稻，2019年通过安徽省品种审定;浙糯106（嘉0487/绍糯-446∥浙粳88），浙江省农业科学院作核所育成的常规晚粳糯稻，2018年通过浙江省品种审定;浙粳96（Y73/宁67∥嘉花1号），浙江省农业科学院作核所等育成的常规晚粳稻，2018年通过浙江省品种审定，在浙江省作连作稻种植;宁81（甬单6号/秀水110），宁波市农业科学研究院育成的常规晚粳稻，2018年通过浙江省品种审定，在浙江省作连作稻种植。各品种的基本情况见表1。

1.2 辐照剂量

辐照处理在浙江省农业科学院国家水稻改良中心辐射育种研究室（浙江省辐照中心）进行，分别用200、300、400、500、600、700 Gy的137Cs-γ射线共6种剂量处理上述水稻干种子，每处理种子约50 g，以不辐照处理（即0 Gy）为对照。

1.3 发芽试验

发芽试验于2020年6月在浙江省农业科学院作核所核技术利用研究室实验室进行。从不同处理的样品中随机抽取样品种子各300粒，所取种子统一放置于实验室中，取12 cm×12 cm试验用种子发芽盒，底部放入3张滤纸，加入适量纯净水，随机将100粒水稻种子均匀放置于各发芽盒中，种子之间保持足够的距离，以保证种子都能充分接触水分，吸水一致，生长良好，设3次重复，随机排列。在试验过程中随时检查，保持滤纸湿润。发芽盒放入博迅牌生化培养箱（SPX-150B-Z型）培养，设定温度30 ℃，变幅不超过±2 ℃。

1.4 发芽率与生长势统计 第3天开始计算出芽率，第7天计算发芽率，以出芽率、发芽率作为衡量种子发芽力的指标。只长芽不发根或只发根不长芽的种子不计算在内并取出。

1.5 数据分析 用SPSS软件进行所有数据的统计分析和显著性检验。

2 结果与分析

2.1 辐照剂量对不同品种发芽的影响 由表2可知，0～700 Gy 不同辐照剂量处理对不同品种的发芽有显著影响，并表现出不同的规律性。在700 Gy大剂量辐照下，4个籼型品种金早47、中早39、黄华占、浙香银针的出芽率分别为52.3%、68.7%、93.3%、87.0%，发芽率分别为19.7%、38.7%、77.7%、35.7%，发芽率较出芽率呈现明显下降，经700 Gy剂量辐照处理后萌发的种子在之后出现生长停滞并死亡，且品种间差异极显著;6个粳型品种秀水134、秀水519、浙沣糯188、浙糯106、浙粳96、宁81的出芽率分别为16.3%、23.0%、45.3%、81.7%、89.0%、74.0%，发芽率分别为4.7%、6.7%、8.3%、0.3%、0.7%、1.0%，同样与籼型品种一样，在700 Gy大剂量辐照下，发芽率较出芽率呈现明显下降，且发芽率下降至10.0% 以下，远低于籼型品种经该剂量辐照后的发芽率，接近致死剂量，这说明籼型品种的致死剂量要高于粳型品种。从表2可以看出，在600 Gy剂量下，籼型品种除黄华占外，其他3个品种的发芽率分别为61.3%、49.3%、46.7%，可以推断金早47、中早39、浙香银针这3个籼型品种的半致死剂量在600 Gy 左右。0、200、300 Gy等几个剂量辐照处理后大部分品种芽率处理间没有显著或极显著差异。

2.2 辐照剂量对不同品种发芽趋势的影响 从表2可以看出，金早47、中早39、黄华占、浙香银针、秀水134、秀水519、浙沣糯188、浙糯106、浙粳96、宁81对辐照处理敏感，随着剂量的增加，其发芽率在处理剂量小于300 Gy范围无显著差异，在500 Gy以上辐照剂量处理后出芽率、发芽率不同程度出现极显著下降。

3 结论与讨论

（1）137Cs-γ射线对水稻种子具有较强的辐照效应。低剂量辐照对水稻种子发芽率无显著影响，低剂量辐照促进个别品种浙沣糯188、浙糯106、浙粳96萌发，原因可能是适当剂量的辐照处理会引起种子内部生物自由基或有关酶活性的变化，从而提高种子的新陈代谢水平，促进种胚组织细胞生长和分裂，提高种子活力[10-11]，这与该试验结论相一致。

（2）不同遗传背景的品种之间对辐射敏感性不同，从试验结果来看，不同类型的品种辐照敏感性要大于同一类型品种，也就是说籼型和粳型间存在明显差异。该研究表明，籼型品种金早47、中早39、浙香银针的半致死剂量在600 Gy左右;粳型品种秀水134、秀水519、浙沣糯188、浙糯106、浙粳96、宁81的致死剂量在700 Gy左右。综合出芽率、发芽率，在700 Gy處理下的辐照敏感性依次为黄华占>中早39>浙香银针>金早47>浙沣糯188>秀水519>秀水134>宁81>浙粳96>浙糯106，总体上表现为粳型品种>籼型品种。

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