閆海霞，王曉國(guó)，蔣月喜，關(guān)世凱，黃昌艷，何荊洲，鄧杰玲，卜朝陽

兩種月季的60Co-γ射線輻射敏感性及半致死劑量研究

閆海霞，王曉國(guó)，蔣月喜，關(guān)世凱，黃昌艷，何荊洲，鄧杰玲，卜朝陽*

(廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所，廣西南寧 530007)

【目的】探討60Co-γ射線對(duì)2個(gè)不同月季品種扦插苗的輻射誘變效應(yīng)，確定其輻射處理的半致死劑量，為月季的輻射育種提供理論基礎(chǔ)。【方法】以2個(gè)月季品種“緋扇”、“卡羅拉”的扦插苗為材料，采用5個(gè)劑量的60Co-γ射線進(jìn)行輻射處理，分析比較不同劑量下的成活率、死亡率以及植株生長(zhǎng)、變異情況，明確輻射劑量與死亡率之間的關(guān)系，并確定半致死劑量?！窘Y(jié)果】隨著輻射劑量的增加，成活率逐漸降低，死亡率逐漸增加，輻射劑量與死亡率之間呈正相關(guān);“緋扇”的半致死劑量為71 Gy、“卡羅拉”的半致死劑量為68 Gy;輻射劑量越大輻射效應(yīng)越顯著;植株變異為性狀變異，表現(xiàn)為葉片和花朵的變異。【結(jié)論】不同月季品種對(duì)60Co-γ射線輻射的敏感性不同，輻射劑量越大輻射效應(yīng)越顯著，不同月季品種的半致死輻射劑量存在差異。

月季;60Coγ射線;輻射;半致死劑量;變異

【研究意義】月季(Rosa chinensis)是薔薇科薔薇屬的多年生落葉或常綠灌木，是世界五大鮮切花之一。長(zhǎng)期以來，月季新品種的選育工作受到園藝育種者的高度重視，至今品種數(shù)量已達(dá)到30 000余個(gè)，且隨著育種技術(shù)的不斷發(fā)展，品種數(shù)量還在增加。然而，由于現(xiàn)有的新品種都是利用品種間反復(fù)雜交和回交產(chǎn)生，基因資源有限，導(dǎo)致具有優(yōu)良品質(zhì)的月季新品種數(shù)量急劇減少，在育種上難有新的突破。由此可見，新品種選育困難已成為制約月季產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素之一[1]。因此，研究有別于雜交育種的其他育種方法對(duì)推動(dòng)月季新品種的選育意義重大?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】輻射誘變具有簡(jiǎn)便、安全、經(jīng)濟(jì)和突變率高的優(yōu)勢(shì)，是種質(zhì)創(chuàng)新和品種改良的重要手段，對(duì)于一些無性繁殖的物種還具有變異穩(wěn)定較快、短時(shí)間內(nèi)可望育出新品種的特點(diǎn)[2-3]。輻射育種中的輻射誘變?cè)赐ǔ２捎?0Co-γ射線，并已廣泛應(yīng)用于多種植物上，如蘋果[4]、香梨[5-6]、獼猴桃[7]、油茶[8]、馬鈴薯[9]、西瓜[10]、菊苣[11]、蓖麻[12];在菊花[13]、桂花[14-15]、海棠[16-17]、蘭花[18]、百合[19]、蠟梅[20]等觀賞植物上也有相關(guān)研究的報(bào)道。近年來，60Co-γ射線在月季的應(yīng)用上也取得一些進(jìn)展:李樹發(fā)等[21]利用60Co-γ射線輻照選育出了1個(gè)切花月季變異新品種;張興等[22]對(duì)豐花月季進(jìn)行了不同輻射劑量的處理，并通過相關(guān)及回歸分析明確了輻射劑量與月季組培苗死亡率之間的關(guān)系;李黎等[23]以豐花月季組培苗為材料研究了60Co-γ射線輻射的敏感性，并通過直線回歸方程確定了其半致死劑量?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】盡管60Co-γ射線應(yīng)用于月季的研究在逐年增多，但通過輻射誘變選育月季新品種的培育工作仍很滯后。【擬解決的關(guān)鍵問題】本試驗(yàn)以2種月季扦插苗為材料，以60Co-γ射線為輻射源，進(jìn)行了不同輻射劑量的處理，旨在探討60Co-γ射線對(duì)月季輻照的適宜劑量及誘變效應(yīng)，分析品種間對(duì)輻射的敏感性，明確輻射劑量與死亡率之間的關(guān)系，并計(jì)算出其半致死劑量，為月季今后育種提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

材料為廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所提供的月季品種‘緋扇'、‘卡羅拉'的扦插苗。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 扦插苗的輻射 選擇高度為25～40 cm的月季扦插苗，輻射源為60Co-γ射線，以輻射劑量0 Gy為對(duì)照，設(shè)定5個(gè)輻射梯度，劑量為15、30、45、60和75 Gy，每個(gè)梯度輻射植株數(shù)量為100株，重復(fù)3次。30 d后統(tǒng)計(jì)各處理植株的成活率(或死亡率)，并比較輻射劑量對(duì)各品種成活的影響。

成活率(%)=成活植株數(shù)/輻射植株數(shù)×100

死亡率(%)=死亡植株數(shù)/輻射植株數(shù)×100 1.2.2 半致死劑量的確定 死亡率是衡量輻射損傷效應(yīng)的重要指標(biāo)，以不同輻射量χ為自變量，不同輻射劑量的死亡率y為因變量，利用SPSS軟件得出直線回歸方程y=a+bχ來計(jì)算2種月季的半致死劑量。

1.2.3 扦插苗對(duì)輻射敏感性反應(yīng) 觀察并記錄植株輻射30 d后的生長(zhǎng)情況(植株落葉、抽芽)以及60 d后的變異情況(花朵、葉片變異)，分析品種間各輻射劑量的差異，比較兩個(gè)月季品種對(duì)60Co-γ射線輻射的敏感性。

落葉率(%)=葉片全部掉落的植株數(shù)/輻射植株數(shù)×100抽芽率(%)=抽新芽的植株數(shù)/輻射植株數(shù)×100花朵變異率(%)=花朵產(chǎn)生變異的植株數(shù)/輻射植株數(shù)×100

葉片變異率(%)=葉片產(chǎn)生變異的植株數(shù)/輻射植株數(shù)×100

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

使用Excel2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析及多重比較(Duncan′s)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同輻射劑量對(duì)2種月季成活的影響

通過表1的方差分析可知，品種‘緋扇'經(jīng)輻照后，成活率隨劑量增加而降低，死亡率隨劑量增加而升高。當(dāng)輻射劑量為45～75 Gy時(shí)，其成活率顯著低于對(duì)照的成活率，死亡率顯著高于對(duì)照的死亡率，植株的生長(zhǎng)情況差。當(dāng)輻射劑量為15和30 Gy時(shí)，成活率、死亡率與對(duì)照的差異均不顯著，植株生長(zhǎng)良好。月季‘卡羅拉'隨輻射劑量的增加，成活率逐漸降低，而死亡率逐漸增加。當(dāng)輻射劑量為30～75 Gy時(shí)，其成活率顯著低于對(duì)照，而死亡率顯著高于對(duì)照，植株的生長(zhǎng)情況差。當(dāng)輻射劑量為0和15 Gy時(shí)，成活率無顯著差異，死亡率之間差異不顯著，植株生長(zhǎng)良好。由此表明，2個(gè)月季品種隨著輻射劑量的上升，成活率與劑量呈負(fù)相關(guān)，而死亡率與劑量呈正相關(guān)。

表1 不同輻射劑量對(duì)‘緋扇'的影響Table 1 Effects of different radiation dose on‘Hiohgi'and‘Carola'

2.2 2種月季半致死劑量的推定

通過對(duì)月季‘緋扇'的輻射劑量與死亡率進(jìn)行線性回歸可知(表2)，回歸系數(shù)b=0.775，截距(常數(shù)項(xiàng))a=-5.238，可得其回歸方程為:y=-5.238 +0.775χ，其中y為死亡率，χ為輻射劑量。從直線回歸方程中可以求得，當(dāng)y=50(即死亡率為50%)時(shí)，χ=71.275，即‘緋扇'的半致死劑量LD50=71. 275，約為71 Gy?；貧w系數(shù)b檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)量t值為8.590，P=0.000＜0.01，即輻射劑量和死亡率之間存在極顯著的線性關(guān)系。通過對(duì)月季‘卡羅拉'的輻射劑量與死亡率進(jìn)行線性回歸可知，回歸系數(shù)b =0.761，截距(常數(shù)項(xiàng))a=-1.714，因此其回歸方程為:y=-1.714+0.761χ，其中y為死亡率，χ為輻射劑量。從直線回歸方程中可以求得，當(dāng)y=50(即死亡率為50%)時(shí)，χ=67.955，即‘卡羅拉'的半致死劑量LD50=67.955，約為68 Gy。表2還給出了回歸系數(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果:回歸系數(shù)b檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)量t值為11.538，P=0.000＜0.01，即輻射劑量和死亡率之間存在極顯著的線性關(guān)系。

2.3 不同輻射劑量對(duì)月季植株生長(zhǎng)、變異的影響

由表3可以看出，植株經(jīng)過輻射后均有不同程度的落葉，當(dāng)劑量超過15 Gy時(shí)，隨著劑量的增大，落葉率越大，即植株落葉越多;抽芽率的變化趨勢(shì)與落葉率相反，劑量超過30 Gy時(shí)，抽芽率下降不顯著。植株經(jīng)過60 d的生長(zhǎng)后，花朵變異率以劑量為30 Gy的最高，為17.33%，顯著高于其他輻射劑量的變異率。

表2 ‘緋扇'和‘卡羅拉'的一元一次方程回歸系數(shù)及檢驗(yàn)結(jié)果Table 2 Regression coefficient and test results of one dollar equation of‘Hiohgi'and‘Carola'

表3 不同輻射劑量對(duì)‘緋扇'和‘卡羅拉'生長(zhǎng)及變異影響Table 3 Effects of different radiation dose on the growth and variation of‘Hiohgi'and‘Carola'

此時(shí)，花朵的變異(圖1-a)發(fā)生在顏色、花瓣的形狀上，如花瓣邊緣出現(xiàn)不規(guī)則的波浪狀，花瓣質(zhì)地較粗糙，部分花朵出現(xiàn)白色條斑。與對(duì)照相比，植株發(fā)生葉片變異顯著，隨著劑量的增加，各劑量的葉片變異率無顯著差異，植株葉片的變異主要表現(xiàn)為:葉片變得狹長(zhǎng)(圖1-b)，部分葉片出現(xiàn)畸形。通過表3的方差分析可得，月季‘卡羅拉'受60Co-γ的輻射效應(yīng)因劑量而異。輻射劑量越高，植株落葉越多，新芽的萌發(fā)率降低。植株花朵的變異率以劑量30 Gy的最高，為19.67%，其余劑量的花朵變異率無顯著差異;植株的葉片經(jīng)輻射后，變異明顯，表現(xiàn)為兩片葉片發(fā)生黏連(圖1-c)，葉緣鋸齒明顯不規(guī)則(圖1-d)，部分小葉變小。

由上可知，2種月季經(jīng)輻照后，出現(xiàn)了不同程度的葉片掉落、生長(zhǎng)點(diǎn)萎蔫、莖干變枯、生長(zhǎng)遲緩、抽芽慢以及植株死亡，射線損傷效應(yīng)明顯，輻射劑量越大輻射效應(yīng)越顯著。植株的變異主要表現(xiàn)為花朵和葉片的變異，2種月季的花朵變異率均以30 Gy的最高。

圖1 輻射后花朵和葉片的變異Fig.1 Variation of flowers and leaves after radiation

3 討 論

在輻射育種研究中“死亡率與輻射劑量呈正相關(guān)”的論點(diǎn)得到了多數(shù)研究的證明:例如60Co-γ射線對(duì)黑莓組培苗[24]、觀賞海棠組培苗[16]的輻射。在月季輻射研究中，有關(guān)研究結(jié)果[21-23]均表明輻射劑量與月季死亡率之間呈極顯著正相關(guān)，成活率隨輻照劑量的增加而降低，本試驗(yàn)結(jié)果與此觀點(diǎn)一致。任羽等[18]采用不同輻照劑量的60Co-γ射線處理3個(gè)不同品種的石斛蘭幼苗，發(fā)現(xiàn)半致死劑量在30～60 Gy，品種間存在差異，本試驗(yàn)結(jié)果表明，月季‘緋扇'和‘卡羅拉'的半致死劑量分別為71和68 Gy，半致死輻射劑量在不同月季品種之間同樣存在著差異。

植株經(jīng)過輻照后初期會(huì)表現(xiàn)出葉片掉落、生長(zhǎng)點(diǎn)萎蔫、莖干變枯、生長(zhǎng)遲緩、抽芽慢以及植株死亡的情況，稱為損傷效應(yīng)。由于植株對(duì)60Co-γ射線的敏感性不同，受到的輻射損傷也有所不同，這表明損傷效應(yīng)與植株自身的特性有關(guān)。此外，損傷效應(yīng)還受輻射劑量大小的影響，一般而言，劑量越大，損傷越明顯。如偶見輻射劑量大，但損傷不明顯的情況，其原因可能是損傷效應(yīng)潛伏期長(zhǎng)，隨著時(shí)間的推移會(huì)逐漸表現(xiàn)出來[23]。月季扦插苗經(jīng)輻照后，植株的變異主要表現(xiàn)為花朵和葉片的變異，通過分析可知，兩個(gè)品種的葉片間的變異無顯著差異，而花朵變異率均在30 Gy時(shí)最高，然而輻照濃度較低但花朵變異率高的原因目前尚未明確，有待于進(jìn)一步研究。在后期生長(zhǎng)中，隨著花朵的凋謝以及葉片的老化，大多數(shù)花朵和葉片的變異逐漸消失，新生的葉片以及花朵不再具有輻射后的變異特征。極少數(shù)花朵和葉片的變異可以在植株生長(zhǎng)過程中保持較長(zhǎng)一段時(shí)間，可見輻射產(chǎn)生的變異的穩(wěn)定性較差。

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(責(zé)任編輯 陳 格)

Sensitivity and M edial Lethal Dose of Two Roses to60Co-γ-rays

YAN Hai-xia，WANG Xiao-guo，JIANG Yue-xi，GUAN Shi-kai，HUANG Chang-yan，HE Jing-zhou，DENG Jie-ling，BU Zhao-yang*(Flower Research Institute，Guangxi Academy of Agricultural Sciences，Guangxi Nanning 530007，China)

【Objective】This experiment aimed to discuss themutagenic effects of the60Co-γirradiation treatment on cutting seedlings of roses.【Method】Five60Co-γdoseswere selected to irradiate the cutting seedlingsof roses‘Hiohgi'and‘Carola'，and then the survival rate，death rate，variation of the growth status of cutting seedlingswere analyzed，to determine the relationship between radiation dose and death rate，aswell as themedial lethal dose.【Results】With the increase of radiation dose，the survival rate decreased，while the death rate increased，there was a positive correlation between the radiation dose and death rate;themedial lethal doses of‘Hiohgi'and‘Carola'were 71 and 68 Gy，respectively.The radiation effectwasmore significantwith the increase of radiation dose.The variation of plantwas character variation，showing in leavesand flowers.【Conclusion】Different varietiesof roses had different sensitivity to60Co-γ，the greater the radiation dose，themore significant the radiation effect，themedial lethal dose of different roseswere different.

Rosa chinensis;60Coγ-rays;Radiation;Medial lethal dose;Variation

S685.12

A

1001-4829(2017)8-1877-05

10.16213/j.cnki.scjas.2017.8.031

2017-05-06

廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(桂科攻159800 6-5-8，桂科能1598022-1-5);南寧市科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(NC20152008-3);南寧市西鄉(xiāng)塘區(qū)科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2015302);廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)項(xiàng)目(2017YM45，桂農(nóng)科2015IZ080)

閆海霞(1981-)，女，碩士，副研究員，主要從事花卉新品種選育與示范推廣工作，*為通訊作者，E-mail:yangnv@ 126.com。