全 文 ：收稿日期:2011 － 12 － 28
作者简介:王 涛(1983 －) ，女，山西人，硕士，工程师;主要从事草花育
种与栽培方面的研究工作;E-mail:wang_1983@ 163． com。
低能氮离子注入三色堇、角堇种子的生物学效应
王 涛， 张西西
(北京市园林科学研究所， 北京 100102)
摘要:本试验设置 5 个不同剂量低能氮离子注入三色堇、角堇干燥种子，研究观测低能氮离子对三色堇、角堇种子发芽生
长及开花的影响。结果表明，当剂量达到 2 000 × 2． 5 × 1013 ion /cm2 时，三色堇种子发芽率明显低于对照，角堇种子发芽
率略低于对照;发现 4 个三色堇变异株和 2 个角堇变异株，在花色、花径、株形等生物学性状上表现出变异。
关键词: 氮离子;三色堇;角堇
中图分类号: S 335． 2 文献标志码: A 文章编号: 1001 － 4705(2012)04-0043-03
Study on the Biological Effects of Low Energy N + Ion
Implantation on Seeds of Viola Tricolor and Viola Cornuta
WANG Tao， ZHANG Xi-xi
(Beijing Institute of Horticulture and Gardening，Beijing 100102，China)
Abstract:Biological effects of Viola Tricolor and Viola Cornuta after ion beam implantation of low energy N +
were studied． The results as follows:when the dose was increased to 2000 × 2． 5 × 1013 ion /cm2，the germina-
tion rate of Viola Tricolor seed decreased significantly，while the germination rate of Viola Cornuta seed de-
creased slightly． Four variant plant of Viola Tricolor and two of Viola Cornuta were obtained． The variability
showed on the biological characteristics such as flower color，flower diameter and plant type．
Key words: N + Ion;Viola Tricolor;Viola Cornuta
低能离子束注入技术是一种诱变源用于植物的遗
传改良新技术，选择适当条件(包括离子束种类、能
量、电荷、处理时间、温度等)的离子束注入植物体内，
一方面可以刺激植物，促进生长发育，提高产量，改进
品质，另一方面又可以促使植物体发生遗传性变异，是
育种工作寻找丰富遗传资源的有效途径之一。
目前，低能离子束注入技术应用广泛，水稻、小麦、
棉花、玉米、大豆、西瓜、谷子等粮食经济作物已经取得
了一批有推广价值的新品种(系)［1 ～ 6］;银杏、麻黄、甘
草、枸杞、黄芪等药用植物方面也取得阶段性进
展［7 ～ 9］;百日草、凤仙、紫花苜蓿等园艺植物经低能离
子束注入能增加花色丰富度，鸡冠花、串红、串紫、秋葵
等花卉生物学性状也发生改变［10 ～ 12］。
本研究通过不同剂量氮离子注入试验，观测低能
氮离子对三色堇、角堇生物学性状的影响，希望进一步
了解诱发三色堇、角堇正向变异的适当剂量，克服常规
育种周期长、进程慢、难以获得突变性变异品种的缺
点，作为常规杂交育种方法补充。
1 材料与方法
1． 1 材 料
三色堇、角堇干燥种子，三色堇花色为黄斑，角堇
花色为紫色。
1． 2 方 法
1． 2． 1 试验处理
分别对三色堇、角堇种子进行 5 个不同剂量氮离
子处理，在 IBBE-DEVICE 低能离子注入机中进行，能
量为 50 keV，剂量分别为 500 × 2． 5 × 1013 ion /cm2，800
× 2． 5 × 1013 ion /cm2，1 200 × 2． 5 × 1013 ion /cm2，1 600
× 2． 5 × 1013 ion /cm2，2 000 × 2． 5 × 1013 ion /cm2。每处
理精选颗粒饱满、大小均匀的完整种子 1 000 粒，同时
不进行处理的种子作为对照。
1． 2． 2 种子发芽培养
将各处理种子和对照种子分别均匀摆放于铺有两
层滤纸的发芽盒中，保持滤纸湿润，置于 20 ℃光照培
养箱中萌发。当有种子萌发时开始统计发芽率，每天
统计 1 次，直至不再有新萌发种子。
1． 2． 3 盆 栽
将发芽的种子移入营养钵中，观察并统计成苗、生
·34·
研究报告 王 涛 等:低能氮离子注入三色堇、角堇种子的生物学效应
长及开花情况。
1． 2． 4 统计方法
发芽率与发芽势:发芽率为发芽种子总数占播种
数量的百分比。发芽势为特定的天数内发芽种子总数
占播种数量的百分比。“国际种子检验规程”规定三
色堇发芽试验中初次统计天数以 4 ～ 7 d为宜［13］，结合
生产经验发现 5 d 左右发芽达高峰，本试验中发芽势
为播种后第 5 天统计结果。
2 结果与分析
2． 1 不同剂量氮离子注入对三色堇、角堇发芽情况的
影响
从表 1 可以看出，对于三色堇种子来说，处理 1、
2、3、4 与对照总发芽率无显著差异，处理 5 发芽率明
显降低。发芽整齐度也是表征种子质量的一个重要指
标，从发芽势上可以看出，处理 1、2、3 与对照差异不显
著，处理 5 明显低于对照，而处理 4 发芽势明显高于对
照。对于角堇来种子来说，5 个处理发芽率差异不显
著，但处理 3、4 发芽势明显高于对照，处理 5 发芽势又
呈下降趋势。三色堇、角堇 2 种植物材料的种子发芽
势在经过氮离子束注入后均表现出先升后降的马鞍型
趋势，说明在适当的剂量范围，氮离子能促进三色堇、
角堇种子的萌发速率，提升萌发整齐度。
表 1 不同剂量氮离子注入对三色堇、角堇发芽率(%)的影响
发芽天数
(d) 处理 1 处理 2 处理 3 处理 4 处理 5 对照
3 3 3 5 5 4 3
4 10 12 11 12 10 11
三 5 69 74 69 87 46 69
色 6 75 76 80 89 52 70
堇 7 86 85 88 92 62 81
8 98 97 98 93 68 94
9 98 97 98 96 77 94
3 4 3 3 5 2 3
4 15 16 13 15 12 12
角 5 66 66 70 71 39 65
堇 6 70 80 81 80 63 81
7 85 91 92 89 72 93
8 91 97 97 90 75 93
9 96 97 97 95 83 95
2． 2 氮离子注入对三色堇、角堇生长、开花情况的
影响
2． 2． 1 不同剂量氮离子注入对生长、开花的影响
从表 2 可以看出，对三色堇而言，各处理之间株
高、冠幅、单株花数、花径等生物学指标无显著差异。
离子束注入对开花有一定的影响，主要表现为高剂量
(处理 4、5)氮离子注入延迟三色堇进入初花期的时
间，2 个处理初花期均比对照晚 5 d，盛花期持续天数
也略微减少，低剂量处理(处理 1、2、3)影响不大。而
对于角堇而言，本试验设置的注入剂量与对照相比，在
株高、冠幅、单株花数、冠幅、花期等方面并无显著
差异。
表 2 不同剂量氮离子注入对三色堇、角堇生长、开花的影响
株高
(cm)
冠幅
(cm)
单株
花数
花径
(cm)
初花期
(月 /日)
盛花期
天数
处理 1 17． 30 ± 1． 25 18． 33 ± 1． 10 10 6． 53 ± 0． 32 03 /16 40
三 处理 2 17． 35 ± 1． 12 18． 15 ± 1． 11 11 6． 47 ± 0． 33 03 /16 39
色 处理 3 17． 26 ± 1． 21 18． 21 ± 1． 21 10 6． 51 ± 0． 28 03 /16 37
堇 处理 4 16． 98 ± 1． 20 18． 18 ± 2． 01 10 6． 45 ± 0． 35 03 /20 37
处理 5 17． 35 ± 1． 12 18． 33 ± 1． 14 11 6． 53 ± 0． 31 03 /20 36
对照 17． 25 ± 1． 27 18． 33 ± 1． 35 11 6． 62 ± 0． 35 03 /15 40
处理 1 23． 28 ± 2． 18 28． 08 ± 1． 89 35 2． 51 ± 0． 25 03 /07 57
处理 2 23． 35 ± 2． 21 28． 21 ± 2． 05 35 2． 52 ± 0． 28 03 /07 55
角 处理 3 23． 19 ± 2． 10 28． 31 ± 2． 10 37 2． 50 ± 0． 20 03 /07 57
堇 处理 4 23． 35 ± 2． 11 28． 19 ± 1． 87 36 2． 51 ± 0． 24 03 /07 56
处理 5 23． 22 ± 2． 12 28． 25 ± 2． 35 35 2． 50 ± 0． 25 03 /07 56
对照 23． 18 ± 2． 78 28． 21 ± 2． 10 37 2． 50 ± 0． 21 03 /07 57
2． 2． 2 氮离子注入后变异情况
三色堇各处理进入盛花期后生物学性状综合表现
与对照均无显著性差异，在所有处理的 5 000 植株中
发现 4 个变异株。如图 1、2 所示，第 1 株与对照相比
株高、冠幅、花径均有所增加，株高增加虽不符合育种
要求，但就个体植株而言尚在可接受范围，整体观赏性
较好。其余 3 株与对照相比发生花色变异，但生长势
弱、株形小、花量少，不属于理想的正向变异。
图 1 氮离子注入处理后三色堇变异株，右为对照
角堇各处理生物学综合性状与对照无显著性差
异，在所有处理 5 000 植株中发现 2 个变异株。如图
3、4 所示，2 个变异株花色均比对照暗淡，第 1 个变异
株株高变矮，植株尚比较紧凑，但分枝数减少，花径减
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第 31 卷 第 4 期 2012 年 4 月 种 子 (Seed) Vol． 31 No． 4 Apr． 2012
小;第 2 个变异株花径增大，枝条长度增加并且柔弱，
株型散乱，基本不具观赏性。
图 2 氮离子注入处理后三色堇变异株花朵，左上为对照
图 3 氮离子注入后角堇变异株，左为对照
图 4 氮离子注入后角堇变异花朵，左为对照
3 讨 论
本试验中，三色堇、角堇在剂量为 500 × 2． 5 × 1013
ion /cm2，800 × 2． 5 × 1013 ion /cm2，1 200 × 2． 5 × 1013
ion /cm2，1 600 × 2． 5 × 1013 ion /cm2 的低能氮离子处理
种子后，发芽率与对照均无显著差异;剂量为 2 000 ×
2． 5 × 1013 ion /cm2 时，三色堇种子发芽率下降。2 种植
物种子发芽势均表现出“马鞍型”趋势，这与其它植物
种子发芽势对氮离子响应规律一致［9，14］。低能离子注
入生物体内进行能量和质量沉积，对其有刺激作用，一
定剂量范围内损伤可以忽略，导致效应特异性，加快萌
发速率［14］。
本试验中虽发现变异株，在花色、花径、株高、株
形、初花期等方面均有变异表现，但不符合育种目标的
负向变异居多，正向变异植株 1 个，数量过少亦未成功
保存。低能离子与生物体的作用有能量沉积、质量沉
积、动量传递和电荷交换 4 因子效应，能量、质量、动量
和电荷 4 种作用既产生各自的生物学效应，又具有联
合作用的生物学效应［15］，不同的植物材料对低能离子
束的敏感程度不同，对离子注入引发的生物学效应有
所差异，所以确定适合的离子种类及最佳剂量非常重
要，有待于进一步探索研究并充分利用这一高效的诱
变育种技术，通过本次探索，为今后进一步深入研究提
供参考依据。
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