全 文 :第29卷 第3期 经 济 林 研 究 Vol.29 No.3
2011年9月 Nonwood Forest Research Sep.2011
60Co-γ辐照对黑莓组培苗的诱变效应及半致死剂量
王小敏,吴文龙,张春红,李维林,闾连飞
(江苏省中国科学院植物研究所 南京中山植物园,江苏 南京210014)
摘 要: 为了探讨辐射对黑莓植株的诱变作用,为黑莓育种提供依据,以Boysen品种的组培苗为材料,进行了5
个60Co-γ辐照剂量的试验,研究60 Co-γ对黑莓组培苗的诱变效应,确定半致死剂量。结果表明,60 Co-γ辐照对黑莓
组培苗有显著影响,其存活率、株高、增殖倍数、生根率以及叶绿素含量与辐照剂量之间均表现极显著的负相关
性,得出了存活率与辐照剂量间的回归方程,确定组培苗辐照的半致死剂量为80.88GY。
关键词: 黑莓;60 Co-γ辐照;组织培养;半致死剂量
中图分类号: S663.2 文献标志码: A 文章编号: 1003-8981(2011)03-0035-05
Mutagenic effects and the medial lethal dose of 60Co-γrays
on tissue culture seedling in blackberry
WANG Xiao-min,WU Wen-long,ZHANG Chun-hong,LI Wei-lin,LüLian-fei
(Institute of Botany,Jiangsu Province and the Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210014,Jiangsu,China)
Abstract:In order to study the mutagenic effects of radiation on tissue culture seedling in blackberry,and offer a ba-
sis for breeding,taking the tissue culture seedling of Boysen as materials,tissue culture seedlings were irradiated
by 5levels of doses of 60 Co-γrays,the mutagenic effects of 60 Co-γrays on tissue culture seedlings were researched,
and the medial lethal dose was determined.The results indicated that al treatments had significant effects on
growth and development of tissue culture seedlings in blackberry,and there were significant negative correlations
between radiation dose and survival rate,plant height,proliferation times,rooting rate and chlorophyl content,re-
gression equation between survival rate and radiation dose was got,and the medial lethal dose of 60 Co-γon black-
berry was 80.88GY.
Key words:blackberry;radiation with 60 Co-γrays;tissue culture;medial lethal dose
黑莓Rubus spp.属蔷薇科Rasaceae悬钩子属
植物,为多年生灌木状小浆果果树,具有较高的营
养保健价值[1]。我国于20世纪八、九十年代开始
引进和推广黑莓,现栽培品种几乎都由国外引
进[2]。目前国外已经培育出了数以百计的黑莓品
种,国内至今尚无黑莓品种成功培育的报道。因果
树常规育种存在实生选优时间长、杂交不亲和等问
题,辐射诱变育种技术应运而生。辐射诱变育种不
收稿日期:2011-01-07
基金项目:江苏省科技基础设施建设计划项目(BM2009041,BM2010458);江苏省农业科技自主创新资金项目〔cx(10)109〕;江苏省农业
三项工程项目〔sx(2010)164〕;江苏省林业三项工程项目(ysx〔2010〕17)。
作者简介:王小敏(1980-),女,山东苍山人。助理研究员,硕士,主要从事经济植物栽培育种与生物技术方面的研究。
E-mail:xmwang525@163.com。
通讯作者:李维林(1966-),男,陕西汉中人。研究员,博士研究生导师,主要从事经济植物栽培育种与综合利用方面的研究。
E-mail:lwlcnbg@mail.cnbg.net。
DOI:10.14067/j.cnki.1003-8981.2011.03.006
但可以大大提高果树基因突变频率,缩短育种年
限,而且可以产生小量突变,在改良品种的同时又
不会改变原有品种的固有优质性状,从而获得常规
育种难以获得的新种质[3]。组织培养和辐射诱变
技术相结合可增大突变频率,扩大变异谱[4],为果
树育种提供了重要途径,本研究中利用60 Co-γ射线
对黑莓栽培品种Boysen组培苗进行辐照,研究了
辐照对黑莓组培苗生长的影响,旨在确定半致死剂
量,为黑莓辐射诱变育种研究奠定基础。
1 材料与方法
1.1 黑莓组培苗的培养
取Boysen品种1年生枝条,剪成长为1.0~
2.0cm、带1个腋芽的茎段,消毒、修剪后接种到
MS+6-BA 0.5mg/L+NAA 0.2mg/L培养基
中。培养基含蔗糖25g/L、琼脂5.8g/L,pH 值
6.0,培养温度(25±2)℃,相对湿度50%~80%,光
强1 000~1 500lx,光照14h/d。将培养产生的不
定芽继代2次后形成的无根组培苗做辐照处理。
1.2 组培苗的辐照处理
试验于2009年12月~2010年10月进行,钴
源由江苏省农业原子能农业利用研究所提供,钴源
放射量为3.9PBq,剂量率为5GY/min。辐射材料
用封口袋封装好,辐射剂量分别为:0GY(对照)、
10GY、30GY、50GY、70GY、90GY,每个处理10
瓶,每瓶5~8株。经辐射处理后的组培苗接种到
MS+6-BA 0.1mg/L培养基中,置于组培室进行
培养,使植株的生长不受外界环境的影响,保证试
验的准确性。
1.3 组培苗生长情况的统计与半致死剂量的计算
每隔7d对经辐照的黑莓组培苗的生长情况进
行统计,45d后测量株高和顶部2个叶片的叶绿素
含量,并统计死亡率、存活植株的增殖倍数和生根
率。死亡率是衡量辐射损伤效应的重要指标,以不
同辐射量X为自变量,不同剂量下的死亡率Y 为因
变量,利用Excel和SPSS软件得出直线回归方程
来计算组培苗的半致死剂量[5]。半致死剂量
(LD50)即植株存活率为50%时的辐照剂量,此时诱
变效果最佳[6]。叶绿素含量用美能达SPAD-501
型活体叶绿素仪测量。
2 结果与分析
不同剂量60Co-γ辐照对黑莓组培苗存活率、株
高、增殖倍数、生根率以及叶绿素含量的影响结果
的统计数据见表1。
表1 60 Co-γ辐照对黑莓组培苗的诱变效应
Table 1 Mutagenic effect of 60Co-γrays on tissue culture seedlings in blackberry
辐照剂量
Radiation
dosages/GY
存活率
Survival rate/%
株高
Plant height/cm
增殖倍数
Proliferation time
生根率
Rooting rate/%
叶绿素相对含量
Chlorophyl
relative content
0(CK) 100.00 7.06a 5.27a 100.00 24.38a
10 99.11 7.23a 4.84b 100.00 23.45a
30 95.45 6.97ab 3.50c 71.43 20.56abc
50 69.79 5.92b 3.52c 68.18 17.61c
70 58.33 2.53c 2.75d 50.71 19.21bc
90 40.59 1.71c 1.87e 20.11 11.39d
2.1 60Co-γ辐射对黑莓组培苗存活率的影响
2.1.1 60Co-γ辐射后黑莓组培苗的存活情况
60Co-γ辐射对黑莓组培苗存活率的影响,随培
养时间的延长,辐照剂量间的差异开始明显增加
(见图1)。辐照剂量在0~30GY范围内,组培苗
的存活率随时间延长差异不明显,30GY辐照苗到
28d时才开始有植株死亡,45d时存活率仍保持在
95.45%;50GY和70GY辐照苗的存活率一直缓
慢下降,70GY较50GY辐照苗的存活率下降速度
稍快,35d后下降速度趋于平缓;90GY辐照苗的
存活率7~14d下降最快,随后45d内一直呈下降
趋势。由此说明,经过本试验中设计的辐照剂量辐
照后,在培养45d后组培苗的存活率趋于稳定,此
时对各项生长指标进行评价最为适宜。
2.1.2黑莓组培苗60Co-γ辐射半致死剂量的确定
对辐照剂量与存活率进行相关性与回归分析,
63 王小敏,等:60 Co-γ辐照对黑莓组培苗的诱变效应及半致死剂量 第3期
得出标准曲线、回归方程及决定系数(见图2)。标
准曲线方程为:Y =106.133 7-0.654 1 X,F =
76.489**(F0.05= 7.71,F0.01= 21.2,下同),R2=
0.950 3**(R20.05=0.658 4,R20.01=0.841 3,下同)。
由F测验结果和决定系数可以看出,黑莓组培苗的
存活率和辐照剂量之间表现极显著的负相关性。
当Y =50(即存活率为50%)时,X =80.88,
即黑莓品种Boysen组培苗60 Co-γ辐射的半致死剂
量为80.88GY,亦为黑莓组培苗诱变的最佳辐射
剂量。
图1 60 Co-γ辐射对黑莓组培苗存活率的影响
Fig.1 Effect of 60Co-γrays on survival rate of tissue cul-
ture seedlings in blackberry
图2 60 Co-γ辐照剂量与黑莓组培苗存活率的相关性标
准曲线
Fig.2 Regression curve between radiation dose and survival
rate of tissue culture seedlings in blackberry
2.2 60Co-γ辐照对黑莓组培苗生长的影响
由表1可知,10GY和30GY辐照苗的株高与
对照无显著差异,70GY与90GY辐照苗的株高差
异不显著,但70GY比对照降低了64.16%,90GY
的株高仅为对照的24.22%。由此说明辐照剂量低
于50GY时对植株的株高抑制效应较小,超过70
GY时对植株的伸长生长的抑制效应加强,超过90
GY后植株生长缓慢,甚至不能正常生长。对辐照
剂量与株高进行相关性与回归分析,得出标准曲
线、回归方程及决定系数(见图3)。标准曲线方程
为:Y =7.981 6-0.065 9 X,F =25.568**,R2=
0.864 7**。由F测验结果和决定系数可以看出,黑
莓组培苗的株高和辐照剂量之间表现极显著的负
相关性。
2.3 60Co-γ辐照对黑莓组培苗增殖倍数的影响
辐照苗的增殖倍数除30GY与50GY组差异
不显著外,均有显著差异(见表1)。50GY辐照苗
的增殖倍数是对照的66.79%,70GY时已下降为
对照的52.18%,而90GY辐照苗的增殖倍数仅为
对照的38.48%。对辐照剂量与增殖倍数进行相关
性与回归分析,得出标准曲线、回归方程及决定系
数(见图4)。标准曲线方程为:Y = 5.104 8-
0.035 5 X,F=80.447**,R2=0.952 6**。由F测
验结果和决定系数可以看出,黑莓组培苗的增殖倍
数和辐照剂量之间表现极显著的负相关性。
图3 60 Co-γ辐照剂量与黑莓组培苗株高的相关性标准
曲线
Fig.3 Regression curve between radiation dose and height
of tissue culture seedlings in blackberry
图4 60 Co-γ辐照剂量与黑莓组培苗增殖倍数的相关性
标准曲线
Fig.4 Regression curve between radiation dose and prolif-
eration times of tissue culture seedlings in blackberry
73第29卷 经 济 林 研 究
2.4 60Co-γ辐照对黑莓组培苗生根率的影响
由表1可见,辐照剂量为10GY时对黑莓组培
苗的生根无影响,生根率为100%;70GY时生根率
已下降为50.71%,90GY 时生根率约为对照的
1/5,说明60Co-γ辐照不仅对黑莓组培苗地上部的
生长有影响,对地下部生根的影响也较显著。对辐
照剂量与生根率进行相关性与回归分析,得出标准
曲线、回归方程及决定系数(见图5)。标准曲线方
程为:Y =103.950 0-0.853 1 X,F =79.138**,
R2=0.951 9**。由F测验结果和决定系数可以看
出,黑莓组培苗的生根率和辐照剂量之间表现极显
著的负相关性。
2.5 60Co-γ辐照对黑莓组培苗叶绿素含量的影响
辐射剂量低于30GY时对叶绿素含量影响不
大,30~70GY的叶绿素含量无显著差异,70GY
的叶绿素含量为对照的78.75%,而90GY的仅为
对照的46.72%(见表1),叶色发黄,说明超过90
GY对植株叶绿素含量的影响极大。对辐照剂量与
叶绿素含量进行相关性与回归分析,得出标准曲
线、回归方程及决定系数(见图6)。标准曲线方程
为:Y =24.617-0.124 4 X,F=23.936**,R2=
0.856 8**。由F测验结果和决定系数可以看出,黑
莓组培苗的叶绿素含量和辐照剂量之间表现极显
著的负相关性。
图5 60 Co-γ辐照剂量与黑莓组培苗生根率的相关性标准
曲线
Fig.5 Regression curve between radiation dose and rooting
rate of tissue culture seedlings in blackberry
图6 60 Co-γ辐照剂量与黑莓组培苗叶绿素相对含量
的相关性标准曲线
Fig.6 Regression curve between radiation dose and rela-
tive chlorophyl content of tissue culture seedlings
in blackberry
3 讨 论
组培苗的分生组织较小,且多为分裂能力较强
的薄壁细胞,经60 Co-γ辐照后突变频率较高,是较
理想的诱变材料[7]。辐照剂量越大对组培苗的损
伤程度越大,损伤效应表现得越早,植株较短时间
内就大量死亡;辐照剂量越小对组培苗的损伤程度
越小,损伤效应潜伏期长,随着时间的推移,射线对
植株的损伤才逐渐表现出来[8]。不同种类植物组
培苗的最佳辐射剂量不同,如王晶等[9]对菊花组培
苗进行辐照,发现其最佳辐照剂量约为10GY
(0.98GY/min),而张慧琴等[10]发现草莓组培苗的
最佳辐照剂量为20GY(1GY/min);同种植物在同
一辐照源下生根苗和无根苗的最佳辐照剂量也有
差异,如王磊[5]发现丰花月季组培苗的最佳辐照剂
量为50GY,而李黎等[8]研究发现丰花月季无根苗
的最佳辐照剂量为12GY。
黑莓组培苗经60Co-γ辐照后,出现不同程度的
黄化、玻璃化、畸形、生长迟缓以及死亡等现象,辐
照剂量越大,此类现象发生越频繁。黑莓组培苗一
般培养25~30d即可转接继代,因低辐照剂量对组
培苗生长的影响较缓慢,故本试验中为保证试验结
果的科学性,辐照苗的生长情况均为培养45d后的
统计结果。试验数据表明,低辐射剂量对黑莓组培
苗生长的影响较小,试验中观察到的表型变异也较
少,而高辐照剂量严重影响植株的生长,因此适宜
剂量的选择尤为重要。回归分析结果亦表明,黑莓
组培苗的死亡率、株高、增殖倍数、生根率以及叶绿
素含量与辐照剂量之间均表现极显著的相关性。
试验中发现10GY辐照剂量对组培苗有一定
的复壮作用,后期生长如何有待进一步观察;90GY
辐照苗生长异常的较多,从表型上来看,大多为劣
性突变,可能是过高剂量处理后存活的材料,常因
细胞严重损伤造成,很不利于辐射育种,因此剂量
83 王小敏,等:60 Co-γ辐照对黑莓组培苗的诱变效应及半致死剂量 第3期
的选择尤为关键。本试验中选择80.88GY为最佳
辐照剂量,建议黑莓其它品种组培苗的辐照剂量优
先选择75~85GY的范围进行60Co-γ辐照。
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[本文编校:闻 丽
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[本文编校:闻 丽]
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