唐鳳蘭,劉麗,陳積山,張?jiān)聦W(xué),韓微波,劉杰淋,劉風(fēng)岐

(1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院草業(yè)研究所,黑龍江哈爾濱 150086;2.哈爾濱師范大學(xué),黑龍江 哈爾濱150086)

研究表明,空間飛行(AF)和60Co-γ射線輻照植物干種子均會(huì)發(fā)生明顯的變異,如生長(zhǎng)勢(shì)變化、同工酶譜帶增減、染色體數(shù)目改變、葉綠體損傷[1-3]等。當(dāng)前輻射誘變已成為世界上普遍應(yīng)用的育種方法之一,獲得了許多寶貴的突變材料和優(yōu)良品系[4,5]。目前對(duì)突變后代的研究多集中在水稻(Oryza sativa)、蔬菜等作物上[6-8],在牧草方面的研究相對(duì)較少。

苦荬菜(Lactuca indica)是菊科一年或越年生草本植物。它的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、適應(yīng)性強(qiáng)、適口性好,適宜北方地區(qū)種植,是極具推廣價(jià)值的優(yōu)良牧草[9]。因此,在經(jīng)過多年的馴化和選育苦荬菜的基礎(chǔ)上,旨在為南方和華北、東北地區(qū)大面積種植提供各種畜禽的優(yōu)良多汁飼料[10],本研究利用空間飛行和60Co-γ射線誘變育種技術(shù)處理苦荬菜風(fēng)干種子,通過對(duì)當(dāng)代突變體的主要農(nóng)藝性狀、品質(zhì)構(gòu)成因子的分析,進(jìn)一步探討輻照突變?nèi)后w的遺傳變異規(guī)律,為輻射誘變育種進(jìn)一步應(yīng)用于生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

選用黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院草業(yè)研究所提供的龍飼0374苦荬菜干種子。

1.2 試驗(yàn)方法

2003年11月3日通過第18顆返回式衛(wèi)星搭載苦荬菜干種子在酒泉發(fā)射基地升空,在空間運(yùn)行18 d后返地,用AF(空間飛行)表示該處理的所有種子及材料。同時(shí)在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所,將相同等量的苦荬菜干種子利用60Co-γ鈷源進(jìn)行輻照,分別為10,20,30 Gy的3個(gè)劑量水平。將未做任何處理的相同等量的苦荬菜干種子作為對(duì)照(CK)。

粗蛋白(CP):采用凱氏定氮法(Kjeldahl method,GB/T6432-94)測(cè)定。粗脂肪(CF):采用索氏(Soxhlet)脂肪法測(cè)定。粗纖維(CDF):采用濃H2SO4消煮法(GB/T6434-94),根據(jù)Van Soest和 Roberston方法測(cè)定[12]。株高:每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取10株單株測(cè)定其生長(zhǎng)高度,取平均值。

1.3 統(tǒng)計(jì)方法

本試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用Excel(Office 2000)和SPSS(版本11.5)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,5%水平下Student-Newman-Keuls(S-N-K)多重比較檢驗(yàn)均值之間差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)芽率與發(fā)芽勢(shì)的變化

發(fā)芽率是指一定數(shù)量的干種子在適宜條件下,在規(guī)定天數(shù)內(nèi),發(fā)芽的種子數(shù)占供試種子數(shù)的百分率。發(fā)芽勢(shì)表示種子發(fā)芽的快慢和整齊度,它們是測(cè)定種子萌發(fā)活力的重要指標(biāo)[12]。空間飛行和60Co-γ射線3種劑量(10,20,30 Gy)處理下的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率差異顯著(P<0.05),空間飛行和60Co-γ射線處理均能提高苦荬菜M1代的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率,其中AF和20 Gy提高的幅度較對(duì)照最大(表1)。

2.2 株高的變化

空間飛行和60Co-γ射線3種劑量(10,20,30 Gy)處理的株高差異顯著(P<0.05),盡管處理的總體呈負(fù)增加,但AF和20 Gy劑量均較對(duì)照在株高方面提高7%,且達(dá)到差異極顯著(P<0.01)。這表明空間飛行和60Co-γ部分射線處理對(duì)苦荬菜的株高有較為顯著的影響(表2)。

2.3 產(chǎn)量的變化

空間飛行和60Co-γ射線3種劑量(10,20,30 Gy)處理的產(chǎn)量差異顯著(P<0.05),其中空間飛行處理的小區(qū)產(chǎn)量最高為15.91 kg,比對(duì)照(10.78 kg)高5.13 kg,達(dá)到極顯著差異。60Co-γ射線(10,20,30 Gy)處理中,產(chǎn)量分別為10.57,11.78,9.04 kg,其中20 Gy處理產(chǎn)量高于對(duì)照外,其他2個(gè)處理均低于對(duì)照,且差異極顯著(P<0.01),其中20 Gy劑量和AF均較對(duì)照在產(chǎn)量方面分別提高9%和48%(表3)。

表1 不同處理水平對(duì)M1代發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率的影響Table 1 Effects of germination potential and germination potential subjected to different treatments with different levels

表2 不同處理水平對(duì)M1代株高的影響Table 2 Effects of height subjected to different treatments with different levels

表3 不同處理水平對(duì)M1代產(chǎn)量的影響Table 3 Effects of yield subjected to different treatments with different levels

2.4 品質(zhì)構(gòu)成因子的變化

空間飛行和60Co-γ射線輻射影響了苦荬菜的品質(zhì)構(gòu)成因子,表現(xiàn)在粗纖維含量、粗蛋白含量上存在顯著差異(P<0.05)。試驗(yàn)表明,60Co-γ射線20 Gy劑量處理和空間飛行處理均能提高苦荬菜粗蛋白含量(表4)。

表4 不同處理水平對(duì)M1代品質(zhì)因子的影響Table 4 Effects of different treatments with different levels on quality factors

2.5 變異系數(shù)分析

誘變M1代群體中各農(nóng)藝性狀和品質(zhì)構(gòu)成因子的遺傳變異系數(shù)從大到小的順序是:產(chǎn)量(21.5%)>粗纖維(20.0%)>株高(12.5%)>粗蛋白(11.9%)>發(fā)芽勢(shì)(7.2%)>發(fā)芽率(5.4%)>粗脂肪(0.45%)。在這些指標(biāo)中產(chǎn)量的變異系數(shù)最大(21.5%),說明這些特性選擇的潛力大,通過選擇容易達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。而其他特性的變異系數(shù)較低,被選擇的幾率有限,需擴(kuò)大選擇群體來提高選擇效果[11]。

2.6 誘變處理對(duì)M1代苦荬菜農(nóng)藝性狀與品質(zhì)構(gòu)成因子的相關(guān)性影響

由于基因連鎖和一因多效等使之不同性狀間發(fā)生相關(guān),空間飛行和60Co-γ射線處理苦荬菜突變株各個(gè)農(nóng)藝性狀和品質(zhì)構(gòu)成因子間的相關(guān)系數(shù)(表5)表明,各個(gè)農(nóng)藝性狀和品質(zhì)構(gòu)成因子的相關(guān)性顯著(P<0.05)。試驗(yàn)表明,空間處理和60Co-γ射線輻射苦荬菜突變株農(nóng)藝性狀與品質(zhì)構(gòu)成因子的相關(guān)性更趨復(fù)雜、主要性狀特征更趨加強(qiáng)。

表5 苦荬菜農(nóng)藝性狀、品質(zhì)性狀間的簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)Table 5 Correlation coefficient of agronomic and quality characteristics of different treatment

2.7 誘變處理對(duì)M1代苦荬菜農(nóng)藝性狀與品質(zhì)構(gòu)成因子的主成分分析

主成分分析是通過對(duì)一組變量的幾個(gè)線性組合來解釋這組變量的方差和協(xié)方差結(jié)構(gòu),以達(dá)到數(shù)據(jù)的壓縮和數(shù)據(jù)的解釋的目的。從因子提取后的特征值可看出,提取前2個(gè)主成分可以解釋86.446 1%的貢獻(xiàn)。如果主成分分析中所提取主成分的特征值能達(dá)到85%以上的貢獻(xiàn)率,就可以用這幾個(gè)主成分對(duì)事物的屬性進(jìn)行概括性分析,基本可以得出影響事物性質(zhì)的主要因素[13]。本試驗(yàn)的前3個(gè)成分的累積貢獻(xiàn)率已達(dá)到86.446%,表明包含的信息已基本反應(yīng)了各處理對(duì)苦荬菜誘變效應(yīng)的影響。根據(jù)主要農(nóng)藝性狀的主成分矩陣顯示,空間飛行和處理對(duì)M1代苦荬菜的影響主要在產(chǎn)量和品質(zhì)2個(gè)方面。因此,以此為育種方向選育優(yōu)質(zhì)飼草品種具有可行性。

3 討論

1)種子發(fā)芽過程本身是一個(gè)極復(fù)雜的生理生化過程[13]?？臻g飛行和60Co-γ射線處理均能提高苦荬菜M1代的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率。

2)作為青綠飼料之一的苦荬菜的株高和產(chǎn)量研究較少,但紫花苜蓿的報(bào)道認(rèn)為,在產(chǎn)草量上要有突破,應(yīng)重點(diǎn)選擇植株高大、莖粗、側(cè)枝數(shù)多的材料[14]。苜蓿產(chǎn)草量與植株高度呈正相關(guān)[15]。因此,試驗(yàn)表明,空間飛行和60Co-γ射線處理均能提高苦荬菜M1代的株高和產(chǎn)量。

3)飼草粗蛋白含量是影響飼用價(jià)值的重要指標(biāo),蛋白質(zhì)含量越高,飼用價(jià)值就愈大,能夠提高.飼草中粗脂肪含量高,其適口性好,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也高。飼草中粗纖維含量直接影響家畜對(duì)飼草的采食和消化率。干物質(zhì)中粗纖維含量愈高,各類養(yǎng)分的消化率愈低反芻家畜的生產(chǎn)性能[16]。試驗(yàn)表明,空間飛行和60Co-γ射線輻射影響了苦荬菜的品質(zhì)構(gòu)成因子。

4)通過空間飛行(AF)和60Co-γ射線輻射處理,苦荬菜M1代突變?nèi)后w的變異主要通過產(chǎn)量因子、品質(zhì)因子2主成分體現(xiàn)出來,因此本試驗(yàn)根據(jù)主成分分析對(duì)突變株系的評(píng)價(jià),以高產(chǎn)為主,綜合性狀好的品種作為苦荬菜輻射誘變后代群體的選擇依據(jù),選用空間飛行(AF)和60Co-γ射線20 Gy處理的后代作為育種材料,以此進(jìn)行培育新品種。

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