全 文 ：*通讯作者
收稿日期:2005 -07 - 20;修回日期:2005 - 11 - 21
基金项目:国家植物转基因专项(J2002 - B - 006);国家 “ 863”
计划(2001AA244082、2004AA244080)项目
作者简介:王月华(1978 - ),女 ,内蒙古赤峰人 ,在读博士 ,从事
草坪草遗传育种方面的研究 .
文章编号:1673 - 5021(2006)01 -0054 - 04
60
CO -γ射线辐射对早熟禾种子发芽及
种子内酶活性的影响
王月华 ,韩烈保* , 尹淑霞 ,刘贵浩 ,程晓霞
(北京林业大学草坪研究所　北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室 , 北京　100083)
　　摘要:利用 60Co -γ射线辐射处理草地早熟禾的三个品种解放者 、新哥来德和奖品的干种子 , 观测不同辐射剂量
(0 Gy、50 Gy、100 Gy、150 Gy、200Gy)的 60Co -γ射线对种子发芽的影响及种子萌发过程中的 SOD和 POD酶的活性。
结果表明 , 低剂量(50Gy)的辐射有促进作用 , 高剂量的辐射对草地早熟禾种子的萌发有抑制作用 ,且随着辐射剂量
的加大 , 抑制作用增强。在这五种剂量的辐射下 , 两种酶的活性都是先升高后降低。
　　关键词:60CO -γ射线;草地早熟禾;发芽;酶活性
　　中图分类号:S688. 4;S335. 2　　文献标识码:A
　　草地早熟禾 (Poa pratensis L.)是北方建植草坪
的一种重要的草种 ,喜光耐荫 ,喜温暖湿润 ,又有很
强的耐寒能力 ,但抗旱性差 ,在夏季炎热时生长停
滞 ,而且易感病。 90年代以来 ,随着分子生物学的
发展 ,科学工作者试图用转基因技术来提高草地早
熟禾的抗旱 、耐病能力 , 而且这方面的报道也较
多 [ 1, 2] 。辐射诱变是一种扩大变异以选育优良新品
种的行之有效的方法 ,目前在水稻 、小麦 、牧草及一
些园林地被植物的育种工作中有较广泛的应
用 [ 3, 4] ,而在草坪草上的应用较少。用60 CO -γ射线
处理草地早熟禾种子以获得抗旱 、耐病的突变体的
研究还没见报道。为此 ,笔者初步研究了 60 CO - γ
射线对草地早熟禾种子发芽和种子萌发过程中
POD和 SOD酶活性的影响 ,以便为其辐射诱变育种
适宜剂量的选择提供依据 。
1　材料与方法
1.1　材料
供试材料为草地早熟禾的三个品种:解放者
(Liberator)、新哥来德 (Nug lade)、奖品 (Award),种
子由北京绿冠草业科技发展中心提供 。
1.2　方法
1.2.1　辐射处理
按 60 CO - γ射线辐射剂量 0、 50Gy、 100Gy、
150Gy、200Gy,于 2004年 9月 5日在中国农业科学
院原子能所对三个草地早熟禾品种的干种子进行辐
射处理 ,辐射剂量率为 1.84Gy /m in。
1.2.2　发芽试验
辐照后 ,将种子分别置于铺有 2层滤纸的培养
皿中 ,每皿 100粒种子 ,重复 3次 ,于光照培养箱中
做萌发试验。种子萌发后 ,每天计数发芽种子数 ,于
第 10d测定发芽种子胚根长和发芽势 ,并以发芽势
与胚根长的乘积表示为种子活力指数 ,第 21d计算
发芽终期的发芽率 。
1.2.3　酶活性的测定
1.2.3.1　SOD活性的测定
SOD活性按《植物抗性生理学》[ 5]方法测定 ,酶
反应体系加样次序:62.5 mmo l /L (pH7.8) PBS
2.4m1、 0.06 mmo l /L核黄素 0.2 m l、 30mmol /L蛋
氨酸 0.2m l、0.003mmo l /L EDTA液 0.1 m l、0.1 m l
酶液 、1.125mmo l /L NBT 0.2 m l,置于 400 lux下反
应 25m in进行光化还原 。测定反应液在 560 nm下
的光密度值 ,以抑制 NBT光化还原 50%作为一个酶
单位 (n),酶活性以 U /gFW表示 。
1.2.3.2　 POD活性的测定
采用比色法 ,取萌发种子各 1 g, 3次重复 ,分别
加 10m l pH8.5的 Tris -HC l缓冲液 ,在冰浴中捣成
匀浆 , 3500 r /m in离心 15 m in,取上清液备用;每样
—54—
第 28卷　第 1期　　　　　　　　　　中　国　草　地　学　报　　　　　　　　　　2006年 1月
Vo l.28　No.1　 　　　　　　　　　Ch inese Journa l of G rassland　　　　　　　 　　　 Jan. 2006
品三支试管 ,分别加入醋酸缓冲液 1 m l、 0.1%邻甲
氧基苯酚 1m l及酶液 1 m l,置于 300℃恒温水浴 5
m in,加入 0.08%双氧水 1 m l,摇匀倒入比色杯 ,计
时 ,在 470 nm波长下比色 ,每隔 1 m in读 1次 ,以每
分钟吸光度变化值表示酶活性大小 [ 6] 。
2　结果与分析
2.1　辐射对早熟禾种子萌发的影响
由表 1可以看出 ,在 50Gy的辐射剂量下 ,解放
者 、新哥来德和奖品的发芽率均高于对照 , 分别为
1.6% 、4.5%、0.3%;发芽指数也高于对照 ,分别为
2.2% 、4.7% 、1.1%;发芽 10d后的根长也高于对
照 ,分别为 4.5%、8.3%、 4.5%。但是随着辐射剂
量增加 ,种子发芽受抑制的程度也加大 ,表现为发芽
率 、发芽势 、发芽指数 、平均根长 、平均芽长 、种子活
力指数都下降 。
2.2　不同辐射剂量下种子内的 SOD酶活性变化
从图 1可看出 ,在 50Gy、100Gy、 150Gy、 200Gy
表 1　不同辐射剂量对草地早熟禾种子发芽的影响
Tab le 1　The effect of d ifferen t irrad iat ion dosage on the germ ination
种子 处理 发芽率(%) 降低幅度 发芽势(%) 降低幅度 发芽指数 降低幅度
平均根长(cm)
降低幅度
平均芽长(cm)
降低幅度 活力指数 降低幅度
L 0 95. 4 64. 2 9.2 2. 2 1. 4 12. 9
50 96. 9 - 1. 6 46. 5 27. 6 9.3 -2. 2 2. 3 - 4. 5 1. 1 21.4 8.68 32.7
100 76. 4 19. 9 37. 4 41. 7 5.9 35. 9 1. 7 22. 7 1. 0 28.6 6.07 52.9
150 53. 2 44. 2 26. 4 58. 9 4.6 50. 0 1. 5 31. 8 1. 0 28.6 4. 6 64.3
200 20. 4 78. 6 11. 5 82. 1 2.1 77. 2 0. 8 63. 6 0. 7 50.0 1. 5 88.4
N 0 91. 2 55. 4 8.5 2. 4 1. 5 12. 4
50 95. 3 - 4. 5 47. 6 14. 1 8.9 -4. 7 2. 6 - 8. 3 1. 5 0 10. 1 18.5
100 62. 1 31. 9 34. 8 37. 2 5.6 34. 1 1. 8 25. 0 1. 3 13.3 7. 5 39.5
150 43. 5 〗52. 3 22. 1 60. 1 4.5 47. 1 1. 4 41. 7 1. 2 20.0 5. 3 57.3
200 31. 1 65. 9 14. 3 74. 2 3.1 63. 5 1. 3 45. 8 1. 1 26.7 3. 4 72.6
A 0 92. 4 58. 2 8.8 2. 2 1. 4 12. 3
50 92. 7 - 0. 3 44. 6 23. 4 8.9 -1. 1 2. 3 - 4. 5 1. 3 7.1 10. 8 12.2
100 60. 4 34. 6 38. 4 34. 0 7.1 19. 3 1. 5 31. 8 1. 3 7.1 8. 9 27.6
150 45. 4 50. 9 31. 2 46. 4 5.7 35. 2 1. 2 45. 5 1. 1 21.4 6. 3 48.8
200 22. 5 75. 6 19. 4 66. 7 3.9 55. 7 0. 8 63. 6 0. 8 42.9 3. 1 74.8
　　注:L为解放者;N为新哥来德;A为奖品。
图 1 　不同辐射剂量对草地早熟禾种子萌发中 SOD酶的影响
F ig. 1　The e ffect o f diffe rent irradia tion do sage on the ac tiv ity o f SOD during germ ination stage
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王月华 , 韩烈保 , 尹淑霞 , 刘贵浩 ,程晓霞　 60CO -γ射线辐射对早熟禾种子发芽及种子内酶活性的影响
图 2 　不同辐射剂量对草地早熟禾种子萌发过程中 POD酶的影响
F ig. 2　The effect of diffe rent irradiation dosage on the activ ity o f POD du ring germ ination stage
四个剂量下 ,解放者 、新哥来德和奖品种子内的
SOD酶活性先升高后降低。三个品种在 50Gy的辐
射剂量下 SOD酶达到了最大的活性 ,分别比对照高
出 5.6%、19.3%和 2.9%;随后 SOD酶活性下降 ,
新哥来德下降的幅度最大 。表明低辐射剂量能提高
草地早熟禾的防御能力 ,但是过高的辐射剂量可能
对高羊茅种子有所损伤而影响了种子内酶的活性。
2.3　不同辐射剂量下种子内的 POD酶活性变化
与 SOD酶活性一样 ,解放者 、新哥来德和奖品
种子内的 POD酶活性也表现出先升高后降低的趋
势 (图 2),即在 50G y的辐射剂量下酶活性达到了最
大 ,分别比对照高出 15%、11%和 13%,随后酶活性
下降 ,新哥来德和奖品下降缓慢 ,而解放者下降很
快 ,到 200Gy时三者都达到了最小值 ,分别比对照
低 62.5%、41.7%和 43.6%。说明低剂量的辐射能
提高种子体内的 POD酶活性 ,但高剂量的辐射对种
子有一定程度的损伤 ,从而降低了其体内的 POD酶
的活性 。
3　讨论
低剂量 60CO -γ射线辐照处理对草地早熟禾种
子的发芽具有促进作用 ,在 50Gy剂量辐射下 ,三个
品种的发芽率和发芽指数均比对照高 。而高剂量的
辐射对种子萌发具有抑制作用 ,表现在种子的发芽
率 、发芽势及活力指数 、平均根长和平均芽长均下
降 ,并且表现出辐射剂量越大 ,抑制作用越明显 、种
子活力越低的趋势。种子活力变化的根本原因可能
是种子内多种生理生化作用的综合结果 。总体上 ,
在不同剂量的 60 CO - γ射线辐照处理后 ,草地早熟
禾三个品种的种子萌发期种子内的 SOD和 POD两
种酶的活性也是先升高后降低 ,酶活性与种子的萌
发存在正相关性 。即在 50Gy的辐射剂量下 ,三个
品种的发芽率和发芽指数均比对照高 ,而该剂量下
两种酶的活性也达到了最大值 。 Bew ley等人的大
量实验表明 ,在成熟的干种子中存在着贮存 mRNA
和贮藏酶 ,并且担负先行转释的功能 ,导致酶的合成
与释放。 B rooke的研究证实这种贮存 mRNA的动
员是靠种子萌发开始时 ATP的水平的增加来调节
的。所以我们认为 ,适宜的辐射剂量处理种子是通
过提高种子萌发过程中 ATP的水平来调节贮存
mRNA的释放 ,从而使种子内的各种代谢水平提高。
而高的辐射剂量可能破坏了 ATP传导途径 ,使 ATP
水平下降 ,从而抑制了种子的萌发 [ 8, 9] 。由于种子
的敏感性不仅与品种有关 ,还与品种不同的发育阶
段及种子的生理状态有关 ,因此 ,辐射处理剂量应根
据品种和种子的生理状态等具体情况来确定 。
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The Effect of
60
CO -γRay Irrad iation on SeedsGerm ination
and the Activ ity of Enzymes of Seeds ofKentucky Bluegrass
WANG Yue-hua , HAN Lie-bao , Y IN Shu-x ia , LIU Gui-hao, CHENG X iao-x ia
(Beijing ForestryUniversity, Beijing 100083, Ch ina)
Abstract:The e ffec t o f 60CO -γrays irradia tion on the seeds germ ination of three breeds(Libe ra to r , Nug lade and
Award )of kentucky blueg rass and the activ ity o f SOD , POD and PPO o f seeds w ere analysed. The resu lts show ed
that app ropria te dosage(50Gy)60CO -γrays irrad iation could promote seed germ ina tion, bu t higher dosage cou ld
inh ib it the seed germ ina tion, and the higher dosage, the stronge r inhibition. The ana ly sis o f the activity o f SOD ,
POD and PPO o f seeds ofK entucky bluegrass showed that the activ ity o f two enzymesw e re e levated earlie r and de-
cline afterw ard unde r the five dosages.
Key words:60CO -γray;Kentucky blueg rass;Seed germ ination;Ac tiv ity of enzyme
【责任编辑　胡卉芳】
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王月华 , 韩烈保 , 尹淑霞 , 刘贵浩 ,程晓霞　 60CO -γ射线辐射对早熟禾种子发芽及种子内酶活性的影响