全 文 :西北农业学报 2013,22(3):140-147
Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica
电子束辐照百合鳞茎后对生长发育的影响及RAPD分析
*
王 阳1,李邱华4,李松林1,杨 欢1,何丽娴1,
杨春起4,张 涛2,苏 颖2,周云龙1,3
(1.北京师范大学 生命科学学院,北京 100875;2.北京师范大学 核科学与技术学院,北京 100875;
3.射线束技术与材料改性教育部重点实验室,北京 100875;4.北京盛斯通生态科技有限责任公司,北京 102202)
摘 要 分别以5、10、15、20、25Gy电子束剂量辐照百合品种Starfighter和Tiber的鳞茎,发现该剂量梯度
明显抑制百合当代的营养生长和生殖生长,但不影响新鳞茎定植后第2代正常营养生长和开花,而且在
C-15Gy第2代中发现花朵颜色变深、花瓣斑点长突起变短的变异株。以百合幼嫩叶片作为材料,应用
RAPD技术分析不同剂量电子束辐照的扩增结果。11个试验组中,有5个随机引物扩增出清晰谱带282条,
其中,32条为多态性谱带,多态率为11.35%。RAPD结果显示,电子束辐照百合鳞茎能够引起百合DNA变
异,并且辐照剂量与诱变频率呈正相关关系,此外诱变频率还与试验品种、辐照部位及所处的生长期有关。
关键词 电子束辐照;百合;生长发育;辐射育种;RAPD
中图分类号 Q691.5 文献标志码 A 文章编号 1004-1389(2013)03-0140-08
The Effects and RAPD Analysis of Electron Beam
Irradiation on Growth and Development of Lily
WANG Yang1,LI Qiuhua4,LI Songlin1,YANG Huan1,HE Lixian1,
YANG Chunqi 4,ZHANG Tao2,SU Ying2 and ZHOU Yunlong1,3
(1.Colege of Life Science,Beijing Normal University,Beijing 100875,China;2.Colege of Nuclear Science and Technology,Beijing
Normal University,Beijing 100875,China;3.Key Laboratory of Beam Technology and Material Modification of Ministry of Education,
Beijing 100875,China;4.Beijing Sunstone Ecosystem Science and Technology Limited Liability Company,Beijing 102202,China)
Abstract The bulbs of Lily Starfighter and Tiber were irradiated by electron beam in the dose of
5Gy,10Gy,15Gy,20Gy and 25Gy,the results showed that Lily’s contemporary vegetative
growth and reproductive growth were severely inhibited,but the vegetative growth and blooming were
unaffected in the second generation.Moreover,a variant plant with deeper flower color and shorter
spots prominence on tepal was discovered in the second generation of C-15Gy.Tender leaves of differ-
ent irradiation dose were used as experimental material in RAPD analysis,5random primers amplified
282clear bands,32of which were polymorphic bands,so the polymorphic rate of 11experimental
groups was 11.35%.The results of RAPD analysis indicated that electron beam irradiation on lily
bulbs could induce variation,and the mutation rate was positively correlated to the irradiation dose,in
addition,mutation rate was also related to experiment varieties,irradiate position and growing sea-
son.
Key words Electron beam irradiation;Lily;Growth and development;Radiation breeding;RAPD
辐射诱变育种通常是利用γ射线、激光、离子 束、空间诱变等方式对植物体进行诱变,从而产生
* 收稿日期:2012-09-03 修回日期:2012-12-29
基金项目:射线束技术与材料改性教育部重点开发实验室课题资助项目(201123)。
第一作者:王 阳,女,本科在读,研究方向为生物科学。E-mail:wyang@mail.bnu.edu.cn
通信作者:周云龙,男,教授,研究方向为辐射生物学。E-mail:zylbio@bnu.edu.cn
遗传变异。辐射诱变育种具有缩短育种年限、打
破不良性状之间的连锁、提高突变率等特点,现已
成为现代作物育种的重要途径之一[1]。电子束是
近年发展起来的一种辐射诱变源,电子束辐照具
有操作简单、使用安全、照射时间短、不产生其他
环境污染隐患的优点,而且电子加速器产生的电
子束集中、方向一致,能量均布于被照射的材料,
因此诱变效率高,诱变谱广。张圣君[2]用不同剂
量的电子束对水稻、小麦和油菜作物进行辐射育
种试验,选育出有实用价值的新品系、新材料。温
平等[3]使用电子束辐照已发根的菊花插条,诱发
有利变异。
百合(Liliumspp.)是百合科(Liliaceae)百合
属多年生鳞茎植物,具有较高的观赏价值和经济
价值,然而中国在百合育种方面非常薄弱,商业栽
培种球主要依赖于国外进口。经过辐射处理后,
在花色、株高等表型上的变异能丰富百合品种,具
有经济价值。百合以营养体鳞茎栽植,目前已报
道的辐射百合鳞茎进行诱变育种的方法,大都
以60Co-γ射线作为诱变剂,而少见电子束辐照诱
变的报道。
RAPD (Random Amplified Polymorphic
DNA)标记技术是以PCR技术为背景,用人工合
成的碱基排列随机的寡核苷酸单链(一般8~10
个碱基)为引物,对所研究的基因组 DNA 进行
PCR非定点地扩增,产生多态性RAPD片段,这
些扩增片段的多态性反映基因组相应区域的多态
性[4]。经过辐射处理的植株及其后代,其表型往
往容易受到环境因素的影响,不利于选育工作进
行。RAPD标记技术不受环境条件和表达产物显
隐性的影响,只要DNA发生突变、重组、缺失、插
入等引起RAPD引物结合位点的变化,就可以快
速检测到,所需要的基因组量较少,是一种简便、
有效的检测突变体的方法。
1 材料与方法
1.1 材 料
百合品种为荷兰进口的Starfighter(中文名
为星球大战)和 Tiber(中文名为提拔或替伯)百
合鳞茎,规格为16/18cm(百合鳞茎的最大周长
为16~18cm),根据品种及芽长将供试材料分为
3组。A:Starfighter,平均芽长5.8cm;B:Star-
fighter,平均芽长2.2cm;C:Tiber,平均芽长
0cm;每组均为70株。
1.2 方 法
1.2.1 电子束辐照百合鳞茎 电子束辐照处理
于2010-11-14上午在北京师范大学核科学与技
术学院教育部重点开放实验室进行。辐照仪器为
BF-5直线加速器,能量为6.408 706 125 6×
10-13 J,电子束辐照剂量率为10Gy/s,每组分别
以5、10、15、20、25Gy的剂量辐照百合鳞茎顶端,
以及25Gy剂量辐照鳞茎基生根(R),以未辐照
(0Gy)的百合作为对照组(CK),A、B、C 3组每处
理设置10个平行样。经辐照处理后,A组当天下
午定植,B 组、C 组在催芽室继续催芽至芽长
3~5cm后定植于北京盛斯通生态科技有限责任
公司百合基地温室,进行正常的田间管理。待鳞
茎发芽长叶后,对每组嫩叶混合取样,随机选取植
株顶端完全展开的,从上往下第3~5枚叶片为试
材,保存于-80℃超低温冷冻冰箱。
1.2.2 百合基因组DNA提取及检测 使用天
根生化科技(北京)有限公司的植物基因组DNA
提取试剂盒(离心柱型,目录号为DP305)提取基
因组DNA,针对百合叶片多糖多酚的性质,对试
剂盒提供的提取步骤进行改动:裂解液中β-巯基
乙醇的体积分数由0.1%修改为1.0%;裂解液的
水浴时间由20min增加到40min。
利用Eppendorf公司生产的紫外分光光度计
进行DNA质量检测和质量浓度测定。另外,取
5μL DNA样品在12g/L琼脂糖凝胶、120V电
压下电泳20min,在紫外凝胶成像系统下观察并
照相。
1.2.3 RAPD标记分析 RAPD扩增反应体系
总体积 20μL,包括 4.0μL 模 板 DNA(20
mg/L)、2.0μL 10×PCR Buffer(不含 Mg
2+)、
1.6μL dNTPs(2.5mmol/L)、1.6μL MgCl2(25
mmol/L)、0.3μL随机引物(20μmol/L)、0.3μL
r Taq(5U/μL)、10.2μL ddH2O。随机引物购于
生工生物工程(上海)股份有限公司,其余皆购于
宝生物工程(Takara)有限公司。
RAPD扩增程序:94℃4min;94℃30s,
37℃30s,72 ℃ 70s,循环5次;90 ℃ 30s,
48℃60s,72 ℃ 60s,循环38次;72 ℃延伸
7min;4℃保存。取5μL扩增产物于12g/L的
琼脂糖凝胶、3.5V/cm电压下电泳30min,在紫
外凝胶成像系统下观察并拍照。
RAPD结果以电泳图谱中带的有无来体现,
带的有无代表扩增模板片段的有无。电泳图谱中
·141·3期 王 阳等:电子束辐照百合鳞茎后对生长发育的影响及RAPD分析
的每个RAPD谱带均为1个分子标记,代表1个
引物结合位点,或者也可看作1个遗传位点。多
态性是对遗传变异的计量,是指群体内多态性基
因座的比例(率),公式为P=k/n×100%,式中,
P为多态位点百分率,k为多态性位点的位点数,
n为测定的位点总数。
2 结果与分析
2.1 百合鳞茎经辐照处理后营养生长及生殖生
长情况
2.1.1 营养生长 百合鳞茎经电子束辐照12d
后对其芽长进行测量,测量结果见表1。利用
SPSS软件进行分析,在95%的置信区间内,除B-
25Gy(R)组外,接受辐照的试验组芽长变化较其
对照组都显著降低,说明一定剂量的辐照鳞茎顶
端使生长点受损。进而对3组辐照鳞茎顶端的芽
长变化平均值和辐照剂量做线性回归分析,在
95%的置信区间内,回归系数A组P<0.05;B组
P<0.01;C组P>0.05;表明:A、B组芽长变化
与辐照剂量呈显著线性相关,而C组线性相关不
显著。在25Gy的辐照剂量下,辐照基生根的芽
长伸长量较辐照鳞茎顶端的大,即鳞茎顶端的辐
照敏感性高于基生根,也与后期相应植株的生长
情况相符。
经辐照处理的百合鳞茎在生长过程中均表现
为生长点严重受损,整体营养生长明显受到抑制,
而且随着生长时间的推移,生长抑制越明显,植株
萎缩越明显。初期随着处理剂量的增加,生长点
受损越严重,生长抑制越明显(图1)。但在25Gy
辐照剂量下,鳞茎顶端接受辐照的生长抑制程度
较辐照基生根部位的严重,说明,鳞茎顶端的辐照
敏感性远高于基生根部位。R处理的试验组生长
情况相对良好,最终C-25Gy(R)同C-CK(C组的
对照组)一样正常进入生殖生长,其茎粗壮、叶茂
盛,而此时其他试验组已经停止营养生长,出现萎
蔫迹象。
2011-03-17进行株高测量(表2),此时辐照
鳞茎顶端的试验组均已枯萎死亡,用SPSS软件
分别对3组CK和R处理的株高进行独立样本t-
检验,在95%的置信区间内,3组均P<0.05,说
明,3组中R处理的株高显著低于CK,即电子束
辐照百合鳞茎基生根有可能诱导百合发生植株矮
化的形态学变化。
百合的基生根数量少且固定,茎生根能够不
断增多和伸长,对百合地上部分的良好发育和地
下鳞茎的更新、增殖有非常重要的作用。将百合
球茎从定植土壤中小心挖出,观察到随着辐照剂
量的增大,百合茎生根的数量逐渐减少。茎生根
的数量减少时,基生根吸收和球茎中储存的营养
不足以供给百合正常生长所需,因此造成后期植
株枯萎。试验中观察到辐照处理后植株正常生长
开花的植株,其茎杆基部形成大量茎生根(图2-
1);植株生长受到一定抑制,整个生长过程始终保
持有几片绿叶的植株,其茎杆基部仅形成少量茎
生根(图2-2);植株生长受到严重抑制,最终萎缩死
亡的植株,其茎杆基部没有形成茎生根(图2-3)。
表1 辐照时和辐照12d后芽长测量结果(珔x±s珔x)
Table 1 The measure results of bud length on the day of irradiation and after 12days
项 目
Item
组 别
Group
辐照剂量/Gy Irradiation dose
0 5 10 15 20 25 25(R)
辐照时芽长/cm A 5.66±0.52 5.81±0.50 5.88±0.67 5.69±0.69 5.34±0.26 6.04±0.89 6.18±0.54
Initial bud length B 2.20±0.31 2.16±0.34 2.13±0.28 2.10±0.40 2.20±0.31 2.33±0.23 2.06±0.44
C 0 0 0 0 0 0 0
辐照12d后芽长/cm A 11.20±3.81 8.63±0.98 7.80±1.25 5.55±1.68 4.98±0.90 3.55±2.15 7.64±1.03
Bud length after 12days B 8.55±1.99 6.23±1.04 5.00±1.27 4.82±1.00 4.12±0.76 3.82±0.77 6.81±1.55
C 4.65±1.25 3.12±0.97 3.52±0.72 3.56±0.39 3.23±0.75 3.05±0.48 3.93±0.66
芽长变化/cm A 5.54±3.90 2.82±0.90* 1.92±1.44* -0.14±2.19**-0.36±0.87**-2.49±1.66** 1.46±1.39**
Changes of bud length B 6.35±2.09 4.07±1.17** 2.87±1.27** 2.72±1.10** 1.92±0.85** 1.49±0.69* 4.75±1.96
C 4.65±1.25 3.12±0.97** 3.52±0.72* 3.56±0.39* 3.23±0.75** 3.05±0.48** 3.93±0.66*
注:*、**分别表示与所在组CK在0.05和0.01水平上的差异(独立样本t-检验)。
Note:*and** means significant at 0.05and 0.01level respectively(Independent-sample t-test).
·241· 西 北 农 业 学 报 22卷
表2 株高测量结果(珔x±s珔x)
Table 2 The measure results of plant height
项 目
Item
A组 Group A
0Gy 25Gy(R)
B组 Group B
0Gy 25Gy(R)
C组 Group C
0Gy 25Gy(R)
株高/cm Plant height 88.75±4.42 16.17±6.86 78.89±8.78 35.36±12.03 101.75±6.50 89.25±19.17
图1 初期百合植株生长情况
Fig.1 The initial growth stage of lily
2.1.2 开花结实 经电子辐照处理的百合鳞茎,
种植后只有C-25Gy(R)的10粒鳞茎中的6粒形
成花蕾并开放,第1朵花开放的时间比C-CK早2
d。由表3可以看出,C-25Gy(R)组单株形成的
花蕾数量较C-CK少,完全成熟时花蕾比C-CK
的略大,从花序分支间距与每个蕾的花梗长可以
看出,C-25Gy(R)的花序较C-CK紧凑。
Tiber百合一般不结实,子房也不膨大,但研
究发现C-25Gy(R)花凋谢后,子房则膨大形成果
实,但果实内种子没有正常发育形成饱满的种子;
而C-CK花朵凋谢后,子房没有膨大(图3)。
2.1.3 当年种球的形成 百合鳞茎即为百合的
种球,百合植株生长过程中会消耗鳞片储存的营
养,外层鳞片逐渐萎缩,整个鳞片基部会形成新鳞
茎,随着植株生长,新鳞茎慢慢膨大,即新鳞茎。
1.R处理形成花朵的植株 Flowered plants in R group;2.R
处理未形成花朵的植株 Unflowered plants in R group;3.辐照后
逐渐萎缩的植株 Withered plants after irradiation
图2 电子束辐照对百合茎生根的影响
Fig.2 Effects of electron beam irradiation on
lily’s stem-roots
a.C-25Gy(R)子房膨大Expanded ovaries in C-25Gy(R)group;b.C-CK子房未膨大 Unexpanded ovaries in C-CK group
图3 C-25Gy(R)与C-CK的子房膨胀情况
Fig.3 Ovaries of lily in C-25Gy(R)and C-CK group
·341·3期 王 阳等:电子束辐照百合鳞茎后对生长发育的影响及RAPD分析
有的品种会在茎部由不定芽发育形成一些小鳞
茎,这些小鳞茎就叫茎生小鳞茎。
辐照鳞茎顶端的百合,A组和B组除25Gy
剂量中个别未形成新鳞茎,其余都形成新鳞茎,C
组全部形成新鳞茎,该处理下3组都没形成茎生
小鳞茎。R处理中,A组和B组都没有形成新鳞
茎,而C组中仅1棵形成新鳞茎,但3组都有茎生
小鳞茎发生。CK中3组全部形成个大紧实的新
鳞茎,A组和B组都形成茎生小鳞茎,但C组未形
成,这可能与Tiber百合品种或者个体差异有关。
对比表4数据可以发现,低剂量辐照鳞茎顶
端不会影响新鳞茎发生,但会抑制茎生小鳞茎形
成;高剂量辐照鳞茎顶端对新鳞茎形成产生较小
程度的阻碍,同样抑制茎生小鳞茎形成。高剂量
辐照基生根会严重抑制新鳞茎的形成,但会促进
Tiber百合形成茎生小鳞茎。
2.1.4 新鳞茎种植后的开花 2011年6月将新
形成的鳞茎进行采收、清洗、消毒、包装及冷藏处
理,于2012年1月定植,所有新鳞茎都正常生长
并开花,其中花期从早到晚的顺序为辐照鳞茎顶
端的试验组、对照组、辐照基生根试验组。试验中
在C-15Gy第2代中发现1个变异株,其花朵颜
色略深、花瓣斑点长突起变短(图4),最终该变异
株未能结实。
2.2 基因组DNA提取及检测
取材时由于B-20Gy、B-25Gy和C组辐照鳞
茎顶端试验组已萎蔫死亡,故只能选取仍具活力
的其他组幼嫩叶片进行基因组 DNA提取,材料
编号 及 DNA 质 量 浓 度 检 测 结 果 见 表 5,
OD260/OD280为1.7~1.9,且电泳检测结果(图5)
中DNA 泳带呈单一条带状,符合作为后续
RAPD模板的要求。
表3 C-25Gy(R)与C-CK百合鳞茎开花情况(珔x±s珔x)
Table 3 Blooming of lily in C-25Gy(R)and C-CK group
项 目 Item C-25Gy(R) C-CK 备 注 Note
形成不同花蕾数的植株数
Plants of different flower buds
4个花蕾
4flower buds 0 3
一般情况下,形成花蕾数少的植株成熟时间比
形成花蕾数多的植株略早,且形成的花蕾较大
Commonly,plants with less flower buds matu-
rate earlier than those with more flower buds,
as wel as bigger flower buds
3个花蕾
3flower buds 5 7
2个花蕾
2flower buds 1 0
第1个花蕾成熟时发育情况
Development of first ripe flower
bud
长 度/cm
Length 13.6 12.6
周 长/cm
Circumference 15.6 14.3
花梗长/cm
Length of pedicel 1 11.2±1.40 10.7±5.14
以花蕾从基部向顶部的方向排序 It ranks
from the bottom to the top of flower bud.
2 11.5±1.61 13.4±0.74
3 14.6±1.66 15.1±1.77
4 - 16.4±2.13
花梗基部间距/cm
Distance between base of pedicel 1 1.7±1.92 4.9±1.94
间距为相邻花梗基部的间距 The distance
means that between adjacent base of pedicel
2 1.4±1.98 2.6±2.49
3 - 1.7±2.86
表4 百合鳞茎当年种球形成情况
Table 4 Bulb formation of lily in first year
项目Item 组别 Group 0Gy 5Gy 10Gy 15Gy 20Gy 25Gy 25Gy(R)
形成新鳞茎株数 A 10/10 10/10 10/10 9/9 10/10 8/10 0/8
Numbers of plants with new bulbs B 9/9 9/9 10/10 9/9 10/10 8/10 0/4
C 10/10 10/10 10/10 10/10 10/10 9/9 1/10
是否形成茎生小鳞茎 A √ × × × × × √
Whether smal bulbs on stem were
formed B √ × × × × × √
C × × × × × × √
注:形成新鳞茎株数一栏,“/”前为形成新鳞茎的株数,“/”后为统计时存活的株数。“√”表示是,“×”表示否。
Note:The column of numbers of plants with new bulbs,content before“/”means numbers of plants with new bulbs,content after“/”
means numbers of alive plants when counted.“√”means yes,“×”means no.
·441· 西 北 农 业 学 报 22卷
a.辐照处理后未变异株花被片 Tepal on invariant plants after irradiation;b.变异株花被片,花色略深,花瓣斑点长突起变短 Tepal
on variant plant after irradiation,deeper flower color and shorter spots prominence on tepal;c.CK花被片 Tepal on plants of CK group
图4 C-15Gy第2代变异株花被片
Fig.4 The tepal on second generation of variant plant of C-15Gy
表5 试验材料编号及基因组DNA质量浓度检测
Table 5 The experimental materials and concentration of genomic DNA
项目
Item
材料编号 Material number
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
组别 Group A-R B-R A-0Gy B-0Gy A-5Gy B-5Gy A-10Gy B-10Gy A-15Gy B-15Gy A-20Gy A-25Gy C-0GyC-25Gy(R)
OD260/OD280 1.738 1.838 1.787 1.810 1.750 1.760 1.716 1.781 1.737 1.743 1.919 1.900 1.878 1.841
质量浓度/(g/L)
Mass concentration 0.036 0.046 0.075 0.034 0.042 0.056 0.043 0.074 0.025 0.025 0.036 0.039 0.017 0.048
1-13.为材料编号,同表5 1-13were material umber,the
smae as table 5
图5 百合基因组DNA凝胶电泳图
Fig.5 Gel electrophoresis image of lily genomic DNA
2.3 RAPD标记
2.3.1 RAPD体系优化 由于不同物种的PCR
扩增,其反应体系和循环体系一般不同,因此进行
RAPD研究时一般都会对其扩增的反应体系和循
环体系进行优化。根据前人的研究结果[5-7],着重
考虑退火温度的影响。在10bp随机引物的
RAPD试验中,退火温度一般在35~37℃。但
是Yamagishi[8]的研究表明,百合属植物退火温
度在45℃时产生清晰条带的比例更高,但较高温
度退火也会造成某些条带不能成功扩增。因此,
采取“双退火”温度的循环体系(见“1.2.3”部分
RAPD扩增程序),以保证扩增结果的清晰度,便
于最后的数据统计与分析。
·541·3期 王 阳等:电子束辐照百合鳞茎后对生长发育的影响及RAPD分析
2.3.2 RAPD结果 根据马虹[9]的筛选结果选
取10个 RAPD随机引物,对14组试材进行扩
增,其中5个引物扩增得到特异条带,引物编号及
5′→3′序列分别为S101(GGTCGGAGAA)、S198
(CTGGCGAACT)、S214(AATGCCGCAG)、
S217(CCAACGTCGT,S217的RAPD图谱见图
6)、S249(CCACATCGGT)。14组试材中,除A、
B、C组的CK外,接受辐照处理的11组试材都出
现多态性谱带,5个引物对11组试材扩增出282
条清晰谱带,其中,32条为多态性谱带,多态率为
11.35%。
由表6可见,A、B组都是随着电子束辐照剂
量的增加,多态率呈明显上升的趋势,这证明电子
束辐照百合鳞茎能够引起Starfighter百合DNA
变异,并且辐照剂量与诱变频率间存在一定的正
相关性。在5、10、15、25Gy(R)辐照剂量下,A组
的多态率均低于B组,说明Starfighter百合的辐
照敏感性与生长阶段有关。对比A-25Gy与 A-
25Gy(R)可以发现,辐照鳞茎顶端的试验组多态
率高于R处理的试验组,这一现象与形态观察的
结果相符,即鳞茎顶端的辐照敏感性高于基生根。
由于人为因素错过C组新鲜叶片采集时间,
故只分析C-25Gy(R)组,该组样品虽在电子束辐
照的诱导下发生突变,但突变频率显著低于其他
试验组,这可能与Tiber百合辐照敏感性低有关,
然而由于样品太少,不能通过与A、B组比对得出
显著结果。
M.DL 2 000DNA Marker;1~14.材料编号,同表5 1-14were material number,the same as table 5
图6 随机引物S217的 RAPD扩增图谱
Fig.6 RAPD amplification results by random primer S217
表6 RAPD扩增结果
Table 6 Amplification results of RAPD
组别
Group
引物数量
Number
of primers
条带总数
Number of
total bands
多态性检
测位点
Polymorphic
sites
多态率/%
Polymorphic
rate
A-5Gy 5 24 1 4.17
A-10Gy 5 25 2 8.00
A-15Gy 5 26 3 11.54
A-20Gy 5 25 4 16.00
A-25Gy 5 26 5 19.23
A-25Gy(R) 5 26 3 11.54
B-5Gy 5 23 2 8.70
B-10Gy 5 26 3 11.54
B-15Gy 5 30 5 16.67
B-25Gy(R) 5 24 3 12.50
C-25Gy(R) 5 27 1 3.70
合 计 Total 5 282 32 11.35
3 讨 论
本研究表明,电子束辐照鳞茎通过阻碍茎生
根的发生明显抑制百合当代的营养生长,最终导
致多数植株开花前就已枯萎。张克中等[10]的研
究也表明,辐射对百合当代植株高生长有抑制作
用,剂量越大,抑制作用越强,植株越矮小。电子
束辐照还严重破坏百合当代的生殖生长,也在一
定程度上抑制新鳞茎和茎生小鳞茎的形成。试验
组中只有部分C-25Gy(R)组开花,且花蕾数减
少、花絮更紧凑,花被凋谢后子房膨大但未形成正
常饱满的种子。普遍认为激素在果实膨大生长的
过程中发挥重要作用,而授粉和受精启动控制非
单性结实果实膨大生长所需基因的表达。电子束
辐照可能使C-25Gy(R)组的相关激素基因的活
性增强,从而刺激百合子房膨大,但未能使其胚珠
受精产生种子。杨喜霞等[11]也在对黄瓜电子束
·641· 西 北 农 业 学 报 22卷
辐照的研究中发现同样的现象,对其机理值得进
一步进行探讨。
定植辐照处理后百合长出的新鳞茎最终都正
常生长并开花,而且在C-15Gy第2代中发现花
朵颜色变深、花瓣斑点长突起变短的变异株,结合
当代百合的生长情况,本研究的辐照剂量梯度较
严重影响百合当代的营养生长和生殖生长,但不
影响新鳞茎第2代的生长。鉴于该情况,选择再
低一些的辐照剂量梯度可能较为适宜。
研究发现鳞茎顶端(芽端)的辐照敏感性高于
基生根部位,王丹等[12]研究中鳞片外植体所处部
位对辐照处理产生不同效应;而且不同品种之间
也有差异,如Tiber的辐照敏感性低于Starfight-
er;这说明除辐照剂量这一重要因素外,百合的辐
照敏感性还与百合品种、辐照部位及生长阶段等
多种因素相关。因此,在百合的电子束辐照诱变
育种过程中,选择合适的辐照剂量、试验品种、辐
照部位和生长阶段等是能否获得良好诱变效果的
重要因素。
RAPD结果表明,电子束辐照百合鳞茎能够
引起百合DNA的变异,且辐照剂量与诱变频率
间成正相关的关系,与当代营养生长状况相符。
贾月慧等[13]也使用 RAPD技术分析亚洲百合
polyanna及60Co辐射球茎诱导的突变体,分辨出
20个表现性雄性不育突变体中有9个属于基因
型突变体。因此,应用RAPD技术从DNA水平
上进行早期筛选,淘汰非遗传因素形成的表型变
异,对加快选育的进程具有重要意义。
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·741·3期 王 阳等:电子束辐照百合鳞茎后对生长发育的影响及RAPD分析