60Co－γ辐射荷兰鸢尾突变株性状分析

林 兵 樊荣辉 陈宇华 方能炎 叶秀仙钟淮钦 黄敏玲

(1福建省农业科学院作物研究所，福建 福州 350013；2福建省特色花卉工程技术研究中心，福建 福州 350013；3农业农村部植物新品种测试福州分中心，福建 福州 350013)

荷兰鸢尾(Iris hollandica)属于球根鸢尾一类，为鸢尾科鸢尾属的秋植球根花卉，花姿优美、花茎挺拔、花色艳丽，在国际商业切花生产中占有重要的位置[1－2]。福建省农业科学院花卉研究室于20 世纪90年代将荷兰鸢尾作为切花材料引进，还广泛应用于盆栽、庭院配植以及园林造景等方面，市场需求量逐年稳步增加[3－5]。目前国内荷兰鸢尾生产用的商品球主要从荷兰等国进口，国外种球一般都经过低温处理，不仅价格较高，而且存在种球易发芽、种植期集中、种性退化等种植问题，严重制约了我国荷兰鸢尾产业的发展[6－8]。因此，培育适宜本地栽培、花色丰富的荷兰鸢尾新品种具有十分重要的意义。

引进和利用国外种质资源是品种改良与创新的重要方法和途径，将地方品种与在当地表现好的国外品种进行杂交，较易选出突破性的新品种[9]。鸢尾属植物雌蕊瓣化，柱头退变，胚胎败育，常规手段的杂交育种难以有效开展[5，10]。核技术已经普遍应用于农业生产，在作物改良以及新品种培育等方面均取得了一批成果，创造了较好的社会经济效益[11－13]。诸多研究者运用辐射诱变技术已培育出能满足生产需求的新品种[14－16]，如用137Cs－γ 射线辐射育成大麦品种浙原18[17]；应用X射线和γ射线辐射地被菊花(Chrysanthemum)的叶片外植体，筛选出12 个菊花突变种[18]。其中60Co－γ 射线是当前最常用的辐射诱变源，在许多观赏植物育种中均有所应用[19－24]。王晶等[25]研究60Co－γ 射线对菊花组培苗生长、增殖、生根及再生植株生长开花的影响，发现适宜剂量的60Co－γ辐射处理有利于菊花的突变，尤其是花色的突变；包建忠等[26]研究60Co－γ 辐射君子兰品种铁北的自交结实种子，从中选育出扬君1 号新品种。此外，60Co－γ 射线还在柚子[27]、苹果[28]、香蕉[29]、辣椒[30]、小苍兰[31]和月季[32]等中得到广泛应用。福建省农业科学院花卉研究室利用60Co－γ 辐射荷兰鸢尾品种展翅的种球，得到一批稳定性表现较好的辐射后代新材料[33－34]。本研究拟根据球根鸢尾的测试指南，对辐射突变株及其野生型进行植物学农艺性状测评，分析比较其主要观赏性状的异同，旨在根据突变株的综合表现，去劣留优，以确保选育出适应性强、颜色新颖、性状优良，具有商业开发价值的新品种，为其辐射诱变育种以及遗传改良提供基础数据和参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 野生型品种来源 荷兰鸢尾展翅(IrishollandicaZhanchi)品种，花深蓝色，于2009年通过福建省农作物品种认定(编号:闽认花2009001)。展翅适应性强、病虫害轻、子球的繁殖率高；自繁的种球无明显退化、易保存；花期整齐、花色稳定，开花性状优良。

1.1.2 辐射突变株来源 2005年10月以荷兰鸢尾展翅种球(周径4～5 cm)为辐射材料，开展0、3、5、7、10 Gy五组剂量60Co－γ 辐射诱变处理，每组处理150 个种球[33]。经过5～7 代筛选，分别选到4 个稳定的辐射突变株，如图1 所示[34]:2010年在5 Gy 和7 Gy 处理组选到白色5－7CBS、在7 Gy 和10 Gy 处理组选到深蓝紫色7－10SLZ 的2 个突变株，2011年在10 Gy 处理组选到紫罗兰色10ZLL 的1 个突变株，2012年在7 Gy 和10 Gy处理组选到紫蓝色7－10QLS 的1 个突变株。

图1 荷兰鸢尾展翅辐射突变株Fig.1 Radiation mutants of Iris hollandica Zhanchi

1.2 田间设计与测试方法

在2016—2018年的种植扩繁基础上，2019年10月12日将辐射突变株及其野生型继续在福建省农业科学院花卉基地进行种植观测。试验选用外观健康，无病虫侵害，周径9～10 cm，常温贮藏的开花种球。每处理组各60 粒，采用基质盆栽，基质要求疏松透气、排水性好、肥力高，富含有机质；每盆1 粒，盆口径23 cm，高20 cm，定植深度以种球尖端稍微露出盆土面为准，整个栽培过程按大田生产管理。

1.2.1 开花期观察 以试验小区全部植株为调查对象，记录始花期(5%植株开花的日期)、盛花期(50%植株开花的日期)、末花期(90%植株开花的日期)。

1.2.2 植物学农艺性状观测 在种球萌动期以及植株盛花期，对辐射突变株及其野生型进行农艺性状测评。每株系随机选取10 株进行调查，计算时取其10次数据的平均值。调查性状包括3 个质量性状、16 个假质量性状、21 个数量性状。根据《植物品种特异性区别性、一致性和稳定性测试指南 球根鸢尾类》[35]对诱变新株系进行品种形态性状调查(表1)。用直尺或游标卡尺测量长度，目测形状、颜色等性状，采用英国皇家园艺学会出版的色卡(RHS Colour Chart，Sixth Editon，2015)比对颜色，并记录其数字编码。

表1 球根鸢尾主要形态性状的鉴定标准和测量方法Table 1 Identification standard and measuring method of main morphological characters in Bulbous Irises

1.3 评价原则以及比较方法

在测试中，当待测品种至少在一个性状上与最近似品种具有明显且可重现的差异时，即可判定待测品种具备特异性(可区别性)[35]。根据植物新品种特异性、一致性和稳定性审查及性状统一描述总则[36]，以及植物品种特异性、一致性和稳定性测试总论[37]确定的原则进行结果判定。并用相邻目测法、代码法、统计分析法对植株农艺性状的表达状态进行可区别性差异比较[37]。

2 结果与分析

2.1 荷兰鸢尾辐射突变株开花期观察

由表2 可知，4 个辐射突变株及其野生型展翅的开花期在3月中旬～3月下旬。其中突变株10ZLL 和5－7CBS 的始花期和盛花期相对较晚，分别比野生型晚4～5 d 和1～2 d；突变株7－10SLZ 花期稍早一些，比野生型早1 d；而突变株7－10QLS 的开花期与野生型较为接近，虽然始花期比野生型晚2 d，但是都在3月25日进入盛花期。说明荷兰鸢尾辐射突变株的开花期与野生型不存在明显差异。

表2 荷兰鸢尾辐射突变株的开花期Table 2 Flowering period of radiation mutants in Iris hollandica

2.2 荷兰鸢尾辐射突变株质量性状表达

辐射突变株及其野生型展翅的质量性状表达和赋值如表3 所示，4 个辐射突变株与野生型在种球表面脉纹、旗瓣有无和花香有无等质量性状方面表达一致，代码相同，说明辐射突变株与野生型在质量性状上没有差异。

表3 荷兰鸢尾辐射突变株的质量性状表现Table 3 Performance of qualitative characteristics in radiation mutants of Iris hollandica

2.3 荷兰鸢尾辐射突变株假质量性状表达

从辐射突变株及其野生型展翅的16 个假质量性状表达与赋值(表4)以及各株系的表型(图2)可知，4个突变株在叶颜色、叶横切面形状、垂瓣形状、垂瓣花斑先端形状、旗瓣形状、旗瓣先端形状、柱头颜色、花药颜色等8 个假质量性状方面表达一致，代码相同，相应的表型高度相似，与野生型相比不存在明显差异。只有部分突变株与野生型在花蕾颜色、垂瓣花斑主色、花丝颜色3 个假质量性状方面表达有所不同，如突变株5－7CBS 花蕾颜色和花丝颜色表达为白色，其他和野生型均在蓝色系的范畴内表达；突变株7－10SLZ 垂瓣花斑主色表达为黄色(RHS 色谱12A)，其他和野生型均为橙黄色(RHS 色谱17B)。

图2 荷兰鸢尾辐射突变株的植株形态与花器官性状Fig.2 Plant morphology and floral organ traits of radiation mutants in Iris hollandica

另外，不同的突变株在垂瓣上部上表面底色、旗瓣颜色、花柱上表面颜色、羽冠上表面颜色、垂瓣下部上表面底色等5 个假质量性状方面表达不相同，其颜色深浅不一，甚至退为白色，与野生型相比均存在明显差异，具备可区别性。这说明荷兰鸢尾在假质量性状中，特别是花色方面的性状具有较大的遗传改良潜力，依据花朵颜色的表达状态，花色变异可划分为4 个类型:加强型、野生型、减弱型、全变型。

2.4 荷兰鸢尾辐射突变株数量性状表达

从辐射突变株及其野生型展翅的21 个主要数量性状分级和赋值(表5)可知，不同的突变株与野生型在花葶长度、花颜色数量、垂瓣上部宽度、垂瓣上表面脉纹显著程度、垂瓣花斑大小、旗瓣长度、旗瓣宽度、羽冠长度等8 个数量性方面表达有些不同。突变株5－7CBS 在花颜色数量、垂瓣上部宽度和垂瓣上表面脉纹显著程度等数量性状方面与野生型明显不同。突变株5－7CBS 花颜色数量表达为白－蓝－黄(3 种颜色)，而其他和野生型花颜色表达均为蓝－黄(2 种颜色)；垂瓣上部宽度表达为极宽，而其他和野生型均表达为宽；垂瓣上表面脉纹显著程度表达状态为弱，其他和野生型均表达状态为中。突变株5－7CBS 花葶长度表达为长，与野生型无差异，其他均表达为中。突变株7－10SLZ 垂瓣花斑大小表达为小，其他和野生型均表达为小到中；羽冠长度表达为中，而其他和野生型均表达为长；突变株7－10SLZ 旗瓣宽度和野生型表达为宽，而其他则表达为中。突变株10ZLL 的旗瓣长度表达为极长，而其他和野生型均表达为长。

不同的突变株在其他13 个数量性状(叶宽度、花葶直径、花直径、垂瓣长度、垂瓣下部宽度、垂瓣反折程度、垂瓣上部边缘齿状程度、旗瓣边缘波状程度、花柱宽度、羽冠宽度、羽冠边缘裂口深度、花葶数量、花朵数量)方面表达基本一致，代码基本相同，相应的表型高度相似，数值较为相近。与野生型相比不存在明显差异，不具备可区别性。

3 讨论

在60Co－γ 辐射荷兰鸢尾展翅突变株的植物学农艺性状测评中，发现辐射突变株和野生型在植株形态、开花期以及生育期等特征特性基本保持一致。不同的突变株与野生型在营养生长阶段植株长势都较为一致，但到了开花期稍有差别，其中始花期依循花朵颜色的深浅程度不同，从深到浅依次延迟1～2 d，推测荷兰鸢尾辐射突变株的始花期较为敏感，可能与花朵颜色深浅存在一定的关联性。现有球根鸢尾的测试指南[35]中，主要形态性状调查项目(表1)未有花期方面的性状测试选项，这种由花朵颜色深浅而引起的不同开花响应，能否从另一角度为新品种植物学农艺性状的评判提供一些参考，增加花期性状测试选项，值得进一步探讨。

表4 荷兰鸢尾辐射突变株的假质量性状表现Table 4 Performance of pseudo-qualitative characteristics in radiation mutants of Iris hollandica

在观赏植物辐射育种中，叶型变异谱广，但随着新抽生的枝叶更替，整个植株逐渐恢复正常，花色变异一般大于花型和花瓣型变异[14－15]。前期荷兰鸢尾辐射诱变研究也得出类似的结果[33－34]，如在荷兰鸢尾辐射后代筛选过程中出现的双花枝、五花瓣花型、金线叶艺突变株等优良性状均未能得到继续保持，不能稳定遗传。在本研究中荷兰鸢尾辐射突变株的花色变异类型丰富，并能稳定遗传，而其他性状与野生型相比并没有出现明显的农艺性状变异，推测花色变异可能是辐射突变株与野生型具备可区别性的一个重要性状评判指标。

目前国内的荷兰鸢尾主栽品种大多数引种于欧洲国家[35]，利用国外引入的资源，对在国内本地表现好的品种进行辐射诱变处理，不仅可以获得新的遗传资源，而且可为后代筛选提供更加丰富的变异类型和中间材料。为了加快综合性状优异的新突变体生产应用进程，值得进一步加强开展辐射突变株的田间种植和试验，以期促进培育出适合我国本地环境条件的栽培标准品种。

表5 荷兰鸢尾辐射突变株的数量性状表现Table 5 Performance of quantitative characteristics in radiation mutants of Iris hollandica

4 结论

在调查的40 个植物学农艺性状中，不同的辐射突变株在垂瓣上部上表面底色、旗瓣颜色、花柱上表面颜色、羽冠上表面颜色、垂瓣下部上表面底色等5 个假质量性状表达状态，与其野生型展翅相比均具有明显差异；其他35 个性状只有少数表达稍有不同外，大多数表达基本一致，相应的表型高度相似，数值较为相近，没有出现明显的差异。结果表明荷兰鸢尾在其主要的观赏性状中，特别是花色方面在辐射育种中具有较大的遗传改良潜力。依据花朵颜色的表达状态，花色变异可划分为4 个类型:加强型、野生型、减弱型、全变型。