全 文 ：第 33 卷 第 7 期 核 技 术 Vol. 33, No.7
2010 年 7 月 NUCLEAR TECHNIQUES July 2010
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安徽省财政农发资金资助、省外专局基金(20091668)资助
第一作者：苏婷婷，女，1987 年出生，最高学历，安徽大学生命科学学院 2009 级硕士研究生，从事细胞生物学方面研究
通讯作者：王 钰
收稿日期：2010-01-22，修回日期：2010-04-20
离子束辐照甜叶菊种子的当代生物学效应
苏婷婷 1 杨婷婷 1 纪国宏 1 项兴佳 1 陈学涛 1 王 钰 1 吴跃进 2
1（安徽大学生命科学学院 合肥 230039）
2（中国科学院合肥物质科学研究院离子束生物工程学重点实验室 合肥 230031）
摘要 本文用 20 keV N+离子束处理甜叶菊种子，注量分别为 100×2500、400×2500 和 1000×2500 N+/cm2，研
究不同注量下甜叶菊种子发芽势以及发芽率的变化情况，并分析各处理组间差异。经统计分析，不同注量的
甜叶菊种子发芽势和发芽率在 α=0.05 水平上差异显著。结果表明，随注量增大，发芽势和发芽率均呈先升后
降趋势；注量为 400×2500 N+/cm2时，发芽势和发芽率达最高。
关键词 甜叶菊，离子束处理，发芽势，发芽率
中图分类号 Q691.5

甜叶菊(Stevia Rebaudiana Bertoni)又名甜菊、甜
草，菊科甜菊属，系多年生、短日照、草本植物。
原产于南美巴拉圭东北部与巴西接壤的阿曼拜/百
山脉。甜叶菊糖苷具有高甜度、低热能、易溶解、
耐热和稳定等优点，其甜度为蔗糖的 200–300 倍，
热量却仅为蔗糖的 1/200–1/300，且无毒副作用，是
有益于人体健康的安全糖科，可代替糖和糖精等化
学合成的甜味剂，被称为“第三糖源”[1–6]。
离子束诱变已广泛应用于小麦、玉米、大豆、
棉花、甘薯、烟草、果树、蔬菜等多种作物的新品
种选育。丁亮等用 RAPD(Random Amplified
Polymorphic DNA), 随机扩增的多态性 DNA)技
术分析 N 离子注入后甜叶菊幼苗基因组变化，从
DNA 水平确定低能离子注入对甜叶菊的生物学效
应[7–11]。舒世珍等[11]用 N+离子注入提高甜叶菊当代
的 R-A 糖苷组分含量。
为进一步研究离子束辐照甜叶菊种子的当代效
应，本实验通过离子注入甜菊种子，分析其当代发
芽势及发芽率变化以及不同剂量间差异及变化规
律。探讨离子注入甜菊种子的最佳处理条件。为进
一步探明离子注入甜叶菊的生物学效应，培育甜叶
菊新品种奠定理论基础。
1 材料及方法
1.1 种子与处理
甜叶菊种子，由明光市科技局提供。离子束辐
照在中国科学院等离子体物理研究所离子束注入机
进行，注入离子为 20 keV 氮离子，注量分别为
100×2500、400×2500、1000×2500 N+/cm2。对照组
CK 置于靶室内，但未离子注入。每组种子 2000 粒
左右。
1.2 实验方法
对于实验组和对照组各选取籽粒饱满的种子，
约 500 粒。将种子轻轻揉搓，去冠毛。蒸馏水中浸
泡 2 h，去除上浮的不实种子。收集饱实种子，用蒸
馏水冲洗干净。
种子发芽条件：辐照后种子表面消毒，每组种
子均先经 75%酒精处理 30 s，无菌水冲洗 1–2 次，
再用 0.1% HgCl2 溶液浸泡 10 min，无菌水反复冲洗
4–5 次。取已灭菌的培养皿(垫有两层滤纸)，用无菌
水湿润，每组种子放 100 粒于培养皿中，设 3 个重
复。于 25℃温室中让其发芽，每天记录发芽种子数
直至发芽完全。试验于无菌条件下，在超净工作台
上进行。
1.3 测定指标与统计分析
发芽势以统计第 3 天发芽种子情况计算，发芽
势 =( 规定天数内发芽种子粒数 / 供试种子粒
数)×100%。发芽率以统计第8天发芽种子情况计算，
发芽率=(正常发芽种子数/供试种子总数)×100%。本
实验数据均采用 SPSS 软件分析。
548 核 技 术 第 33 卷
2 结果与讨论
2.1 甜叶菊种子发芽趋势分析
统计结果列于表 1。随时间变化，各剂量处理
的甜叶菊种子发芽数不断上升，前几天增长速度较
快，后来达到稳定。第 3 天增长趋势最大，在第 3
天测定甜叶菊种子的发芽势。第 8 天起发芽数保持
稳定，在第 8 天测定甜叶菊种子的发芽率。

表 1 发芽试验统计结果(发芽平均数)
Table 1 Statistical results for germination testing (mean germination number).
萌发时间 The day of germination 注量 Dose
/2500 cm–2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
CK 2.67 13.33 28.67 42.33 49.67 55.00 56.00 56.33 56.33 56.33
100 3.67 14.33 31.00 44.00 51.33 56.33 56.33 57.33 57.33 57.33
400 6.33 25.33 45.33 57.67 63.67 66.00 67.67 68.33 68.33 68.33
1000 2.00 15.00 35.33 41.00 48.00 51.33 53.00 53.33 53.33 53.33

2.2 不同注量处理对种子发芽势、发芽率的影响
2.2.1 不同注量离子束处理后甜菊种子的发芽势与
发芽率(表 2)
由表 2，发芽势基本随氮离子注量上升，但其
影响为 400×2500 /cm2>1000×2500 /cm2>100×2200
/cm2>CK ；而氮离子注量对发芽率的影响为
400×2500 /cm2 > 100×2500 /cm2 > CK > 2500 /cm2 >
1000×2500 /cm2。
表 2 不同剂量离子束处理下甜叶菊种子的发芽势、发芽率
Table 2 Germinability and germination rate of Stevia seeds implanted with different doses of N+ ions.
剂量 Dose /2500 cm–2 组别 Groups
CK 100 400 1000
发芽势 Germinability /% 28.67±7.8% 31.00±4.4% 45.33±2.1% 35.33±7.6%
发芽率 Germination rate /% 56.33±6.0% 57.33±3.1% 68.33±5.7% 53.33±5.0%
注：发芽势=(头三天内发芽种子粒数/供试种子粒数)×100%。发芽率=(第 8 天正常发芽种子数/供试种子总数)×100%。
Germinability = (number of germinated seeds in the first three days/total number of seeds)×100%
Germination rate = (number of germinated seeds on the 8th day/total number of seeds)×100%

表 2 结果表明， 1000×2500 /cm2 的氮离子注入
对发芽率的抑制作用强于对发芽势的抑制作用。
2.2.2 甜叶菊发芽势、发芽率差异显著性分析
经 SPSS(社会科学统计软件包)处理，采用方差
分析以及 LSD(最小显著差数)检验，所得结果以柱
形图上字母表示，不同的字母表示在 P<0.05 水平上
有显著性差异。
(1) 不同注量离子束处理对甜叶菊种子的发芽
势影响(图 1)。
对发芽势的多重比较结果表明，注量为
400×2500 N+/cm2 的实验组与 CK 组和注量为
100×2500 N+/cm2 实验组间差异显著；与注量为
1000×25 N+/cm2 实验组间差异不显著。
(2) 不同剂量离子束处理对甜叶菊种子的发芽
率影响(图 2)。
对发芽率的多重比较表明，注量为 400×2500
N+/cm2 的实验组与其余三组间均有差异显著。

图 1 不同注量离子束对甜叶菊种子发芽势的影响
Fig.1 Germinability of Stevia seeds under different doses of
N+ ion beam implantation.
注：无相同标记字母者，两组间有差异显著(P<0.05)；有相
同标记字母者，两组间无显著差异
Note: significant difference (P<0.05) was found between
the two groups marked with different letters,
while no significant difference was found
between the two groups sharing the same letter.

第 7 期 苏婷婷等：离子束辐照甜叶菊种子的当代生物学效应 549

图 2 不同剂量离子束对甜叶菊种子发芽率的影响
Fig.2 Stevia germination rate under different doses of N+ ion
beam implantation.
注：字母不相同者，两组间有差异显著(P<0.05)；
字母相同者，两组间无显著差异
Note: significant difference (P<0.05) was found between
the two groups marked with different letters,
while no significant difference was found between
the two groups marked with the same letter.
3 结果与讨论
(1) N+离子束注入对甜叶菊种子发芽能力的影
响。结果表明，离子束辐照甜叶菊干种子可影响当
代的发芽势和发芽率，随注量增大，发芽势和发芽
率均呈先升后降趋势；这种变化可能与离子束对甜
叶菊种子表面的溅射刻蚀作用有关，在离子刻蚀作
用下种子表面的通透性改变，萌发过程中吸水透气
性变强，提高了种子的发芽势和发芽率，随着注量
增加，这种过程加剧，离子束的种子的损伤作用增
加，造成了种子的发芽势和发芽率下降。所以可进
一步优化注量，筛选到更加适合的处理注量。
(2) 甜叶菊生产显示，甜叶菊种子发芽率低下，
整齐度差，是生产一个急待解决的问题。利用低能
离子束注入可使当代种子出苗整齐一致，促进早生
快发，有利于打下高产基础。本实验中 20 keV、
400×2500 N+/cm2 离子束辐照对提高发芽率、发芽势
有较好的效应，但需要进一步优化辐照条件，特别
是不同品种的适宜辐照条件。
(3) 舒世珍等[11]的研究表明，离子束辐照提高
了当代甜叶菊 R-A 糖苷组分含量，这种变化与辐照
提高发芽势和发芽率之间是否有关，尚待深入研究；
另外离子束注入具有较高的诱变效应，所以对辐照
群体进行续代分析，筛选有益突变体也是甜叶菊品
种改良的重要途径。
参考文献
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Anhui Agricultural University, 1994, 21(3): 299–302

550 核 技 术 第 33 卷
Biological effect of 20 keV N+ ion implantation on Stevia rebaudianum
SU Tingting1 YANG Tingting1 JI Guohong1 XIANG Xingjia1
CHEN Xuetao1 WANG Yu1 WU Yaojin2
1 (College of Life Science, Anhui University, Hefei 230039, China)
2 (Key Laboratory of Ion Beam Bioengineering, Hefei Material Academy of Sciences, Chinese Academy of Science, Hefei 230039, China)
Abstracts The germinability and gemination rate of Stevia rebaudianum seeds implanted with 20 keV N+ ions in
doses of 0(CK), 100×2500, 400×2500 and 1000×2500 N+/cm2 were studied by analyzing the differences in seed
germinability and gemination rate between the groups. By statistical analysis, the germinability and gemination rate
were affected at the level of α=0.05 by the implantation dose. The results showed that the germinability and
gemination rate increased with the dose first and then decreased. At 400×2500 N+/cm2, the seeds had the largest
germinability and the gemination rate.
Key words Stevia, Ion beam, Germinability, The rate of germination
CLC Q691.5