全 文 ：2008年 12月
2008, 30(4):428 -432
中国油料作物学报
Chinesejournalofoilcropsciences
续随子辐射效应研究及适宜辐射剂量预测
金梦阳 ,危文亮＊
(中国农业科学院油料作物研究所 /湖北省能源油料与生物柴油研究中心 ,湖北 武汉 430062)
　　摘要:采用 7种不同剂量的 60Coγ射线辐照续随子干种子 ,观测射线辐射对 M1种子萌发进程中植株形态及生
理指标的影响 , 并对供试材料的适宜辐射剂量进行预测。调查结果显示 , 低剂量辐射对发芽势及发芽率有促进作
用 , 剂量大于 450Gy时 , 逐渐转化为抑制作用;幼苗生长量 、活力指数及田间出苗率随辐射剂量加大表现出明显的
下降趋势;SOD、CAT、APX活性及 MDA含量随辐射剂量的增加表现出先升高后降低的变化趋势。分析结果表明 ,
辐射对续随子 M
1
的抑制效应主要表现在发芽整齐度及幼苗生长量上 , 对发芽率影响较小;SOD、CAT、APX活性及
MDA含量变化均可反映材料的辐射诱变效应;500Gy是供试材料一个敏感剂量点;450 ～ 500Gy为辐射育种的适宜
诱变剂量范围。
关键词:续随子;60Coγ射线;辐射效应;适宜诱变剂量
中图分类号:S565.901文献标识码:A　　文章编号:1007-9084(2008)04-0428-05
Studyofradiationefectandappropriatedosageof60Coγrayincaperspurge(EuphorbialathyrisL.)
JINMeng-yang, WEIWen-liang＊
(OilCropsResearchInstitute, CAAS;ResearchCentreofEnergyOilCropsandBiofuel
ofHubeiProvince, Wuhan430062 , China)
Abstract:Thedryseedsofcaperspurge(EuphorbialathyrisL.)wereradiatedby60Coγraywith7 dosage
levels.Themorphologicandphysiologicindexatgerminationandseedlingstagewereanalyzedandtheappropriate
dosageof60Coγrayforcaperspurgewasestimated.Theseedgerminationenergyandgerminationratewerepromo-
tedunderdosageslowerthan450Gy, butwereinhibitedwhenradiatedhigherthanthat.Theseedlinggrowth, vigor
indexandfieldseedlingemergencerateweredeclinedgradualywithincreasingdosage.TheactivityofSOD、CAT、
APXandtheMDAcontentwereincreasedatlowerdosagesbutdeclinedathigherdosages.Theresultssuggested
thattheradiationinterferenceperformedmainlyinthegerminationuniformityandseedlinggrowth, butnotingermi-
nationrateinM1 , andtheinterferenceefectcouldbeevaluatedbytheSOD、CAT、APXactivityandtheMDAcon-
tent.Thedosageof500Gywasasensitivemutation-inducingpointand450 ～ 500Gywasanappropriatedosage
rangeforradiationbreedingofcaperspurge.
Keywords:EuphorbialathyrisL.;60Coγ-ray;Radiationefect;Appropriatedosage
收稿日期:2008-03-10
基金项目:国家 “十一五 ”科技支撑计划项目(2006BAD07A04),武汉市科技计划项目(200720112022)
作者简介:金梦阳(1979-),女 ,河南南阳人 ,硕士 ,主要从事油料作物遗传育种研究 , E-mail:jimmy@126.com
通讯作者:危文亮(1972-),博士 ,副研究员。主要从事能源油料植物相关性研究。 E-mail:whwenliang@163.com
　　续随子(EuphorbialathyrisL.)为大戟科 1 ～ 2
年生草本植物 ,耐旱 、耐瘠 、适应性广 ,是一种发展潜
力较大的新型能源油料作物 [ 1, 2] 。随着生物柴油产
业的兴起 ,有关续随子的栽培技术 、资源创新与品种
培育等工作开始逐步展开 [ 3 ～ 6] 。但续随子存在遗传
基础狭窄 、种质资源匮乏等问题 ,缺乏生产上有利用
价值的优异种质 [ 7] 。因此 ,发掘和创新种质资源对
续随子的有效利用是至关重要的 。相关研究表明 ,
辐射诱变是创造新种质有效手段之一。利用辐射已
成功地获得了很多早熟 、矮化 、抗逆 、优质 、育性及其
它特异突变体 , 为育种提供了优良的种质资
源[ 8 ～ 10] 。
辐射育种首先要确定适宜的诱变剂量才能获得
有效的诱变 ,而诱变剂量是按照材料的辐射敏感性
来确定的。在一定剂量射线的影响下 ,生物体的组
织 、细胞内含物等在形态和机能上发生相应变化称
为辐射敏感性 ,它是评定植物对辐射反应的重要指
标 ,也是选用辐照亲本 、确定诱变因素和剂量以及处
理方法的依据。 M1幼苗生长量 、田间出苗率等指标
是进行作物辐射敏感性研究的主要对象 [ 11 ～ 13] 。随
着放射生物学的发展 ,人们发现 ,辐射毒素和相应酶
系的活性也可作为作物辐射敏感性的衡量指
标 [ 14 ～ 15] 。研究续随子辐射后的生物学效应 ,探明适
宜的辐射诱变剂量 、对开展续随子资源创新与新品
种的培育研究具有重要意义。
本实验对 60Coγ射线照射续随子干种子后种
子萌发及保护性酶活性 、MDA含量的变化进行了研
究;并在此基础上进行续随子有效诱变剂量预测 ,以
期为续随子辐射育种工作提供参考。
1　材料与方法
1.1　试验材料
供试材料续油 3号为多年选育的续随子纯合品
系 。
1.2　试验方法
1.2.1　诱变实验　在湖北省农业科学院利用60 Co
γ射线源 , 分别以 400Gy、 450Gy、 500Gy、 550Gy、
600Gy、650Gy、700Gy7个不同剂量水平进行干种子
辐射处理 ,剂量率 1Gy/min,未处理种子做对照。
1.2.2　发芽试验　取经不同辐照处理种子及对照
种子各 300粒 ,分别置于铺有 2层滤纸的培养皿中 ,
每皿 100粒 ,重复 3次 ,恒温 25 ℃培养。以幼根长
达种子直径时为发芽标准 。自第一粒种子发芽起连
续 7d逐日统计发芽情况 ,并于发芽后第 12d测定不
同辐照剂量下幼苗生长量相关数据 ,按下列公式计
算发芽势 、发芽率 、发芽指数及活力指数。另取不同
处理水平的种子各 300粒 ,设 3次重复 ,在田间进行
播种 , 12d后统计出苗情况 ,测定田间出苗率 。所有
指标均用 3次重复试验结果的均值表示 [ 16] 。
发芽势 =3d内正常发芽种子数供试种子总数 ×100%
发芽率 =7d内正常发芽种子数供试种子总数 ×100%
田间出苗率 =12d内正常出苗种子数供试种子总数 ×100%
活力指数 =发芽指数 ×幼苗第 12d生长量
1.2.3　保护性酶活性及 MDA含量测定 　SOD、
CAT、APX活性测定参考李忠光等 [ 17] 方法进行测
定 。SOD活性测定采用氮蓝四唑 (NBT)法 。依
SOD抑制 NBT光化学反应还原量计算酶活性 ,一个
酶活性单位(U)相当于引起反应液达到 50 %最大
光还原反应抑制所需的酶量 。 CAT活性测定以
1mL反应体系中含 12.5mmol/LH2O2 ,于分光光度
计 240nm处作时间扫描 ,以■OD/gFW· min作酶活
性指标进行分析。APX活性测定以 1mL反应体系
中含 0.5mmol/LASA,于分光光度计 290nm处作时
间扫描 ,以■OD/gFW· min作酶活性指标进行分析。
MDA含量采用硫代巴比妥酸 (TBA)显色法测
定[ 18] 。按公式 6.45 (A532 -A600 )-0.56A450算出
MDA浓度 ,再算出单位鲜重组织中的 MDA含量 。
2　结果与分析
2.1　种子活力指标的辐射效应
表 1显示了不同辐射剂量对种子活力指标的影
响。从数据分析结果可以看出 ,发芽势随辐射剂量
加大呈现先升后降的趋势。与对照相比 , 0 ～ 500Gy
剂量处理对种子发芽有不同程度促进作用 , 而
500Gy以上剂量处理的种子存在萌发迟缓现象。发
芽试验末期(第一粒种子发芽后第 15d)不同剂量处
理的种子基本都能发芽 ,数据分析结果表明剂量大
小对种子发芽率影响不显著 。辐射最显著的诱变效
应是对幼苗生长量的影响 ,表现为极显著负相关 ,且
抑制效应随辐射剂量增加不断加剧;F测验结果显
示幼苗生长量在不同剂量间的差异达极显著水平。
活力指数是全面反映种子健壮程度的一个生理指
标 ,相关分析表明辐射剂量和活力指数间存在极显
著负相关;F测验结果显示活力指数不同剂量间差
异达极显著水平。田间出苗率是种子活力在田间的
直接表现 ,反映了种子发芽并可正常破土生长的能
力 ,出苗率和剂量间相关分析达显著水平 , F测验结
果显示出苗率在不同剂量间差异达显著水平 。
综合以上活力指标的分析结果可以看出 ,辐射
对续随子种子活力的抑制效应主要是在种子发芽整
齐度及发芽后的幼苗生长阶段 ,对种子正常发芽能
力的影响较小 。本研究表明发芽率不适于作为续随
子辐射敏感性的判定指标 ,而发芽势 、幼苗生长量 、
活力指数及田间出苗率可作为对辐射敏感性的早期
衡量指标 。这与菜心等作物的研究结果具有较好的
一致性[ 19 ～ 20] 。从表 1还可看出 , 5个活力指标均在
500 Gy剂量时存在效应值明显下降的趋势 ,意味着
就苗期种子活力指标而言 , 500 Gy是续随子辐射敏
感性的一个临界点 。
429金梦阳等:续随子辐射效应研究及适宜辐射剂量预测
表 1　不同辐射剂量对续随子种子活力的影响
Table1　Efectontheseedvigorofcaperspurgeamongdifferentradiationdosages
辐射剂量 /Gy
Radiationdosage
发芽势 /%
Germinationenergy
发芽率 /%
Germinationrate
活力指数
Vigorindex
幼苗生长量 /cm
Seedlinggrowthamount
田间出苗率 /%
Fieldseedlingemergencerate
0 72 82 191.99 7.90 50
400 76 87 169.77 5.60 48
450 76 86 156.54 4.77 39
500 71 84 134.89 4.43 46
550 60 70 76.56 3.47 14
600 62 81 73.09 3.17 3
650 51 70 50.75 2.77 2
700 49 73 34.22 1.73 1
相关分析
Correlationanalysis -0.697 8 -0.506 4 -0.862 2＊＊ -0.974 7＊＊ -0.776 4＊
F测验 F-test 4.91 2.03 17.38＊＊ 114.14＊＊ 8.89＊
　　注:表中数据经相关分析 、F测验 , ＊、＊＊分别表示相关程度或差异程度的显著(α=0.05)和极显著相关(α=0.01)
　　Note:ThedatawereanalyzedbycorrelationanalysisandF-test.＊and＊＊ meansstatisticalsignificanceatP<0.05andP<0.01, respectively.
2.2　幼苗体内抗氧化酶活性及 MDA含量的辐射
效应
大量研究表明 ,诱变可引起植物体内活性氧含
量增加 ,进而导致抗氧化酶活性及 MDA含量等生
理指标发生变化 [ 21 ～ 23] 。MDA是膜脂过氧化程度的
标志 ,其含量高低可间接反映膜系统受损程度以及
植物受伤害的程度 [ 24 ～ 26] 。从表 2可见 , MDA含量
与剂量间相关性达显著水平 ,在不同剂量间的差异
显著 ,峰值出现在 650 Gy剂量下 ,较好地反映了不
同辐射强度对植物体损伤情况。而 CAT、SOD、APX
活性随辐射剂量增加均呈现先升后降的趋势 ,且与
剂量间存在不同程度的正相关关系;其中 SOD活性
与剂量间相关性达极显著水平 ,在不同处理间差异
为极显著 。
表 2　不同辐射剂量对续随子生理指标的影响
Table2　Effectonphysiologyindexofcaperspurgeamongdifferentradiationdosages
辐射剂量 /Gy
Radiationdosage
MDA含量 μmol/g
MDAcontent
CAT活力 U/g· min
CATactivity
SOD活力 U/g
SODactivity
APX活力 U/g
APXactivity
0 2.26 7.80 256.17 138.00
400 2.36 12.24 380.73 232.13
450 2.76 15.36 423.86 287.10
500 2.94 23.40 573.56 321.54
550 2.95 24.80 536.62 298.92
600 3.14 17.60 509.06 275.67
650 3.82 18.90 500.71 275.10
700 2.99 15.30 492.00 109.44
相关分析
Correlationanalysis 0.762 8＊ 0.647 9 0.8494＊＊ 0.297 7
F测验 F-test 8.30＊ 4.34 15.54＊＊ 0.58
　　注:表中数据经相关分析 、F测验 , ＊、＊＊分别表示相关程度或差异程度的显著(α=0.05)和极显著相关(α=0.01)
　　Note:ThedatawereanalyzedbycorrelationanalysisandF-test.＊and＊＊ meansstatisticalsignificanceatP<0.05andP<0.01respectively.
　　从以上分析结果推测 ,在低剂量范围内 ,细胞内
活性氧等有害物质含量增加 ,进而刺激幼苗体内保
护酶活性增强 ,修复辐射所产生损伤;随辐射剂量加
大 ,过多有害物质的生成 ,对细胞内保护性酶系统产
生的破坏作用不断加剧 ,导致酶代谢紊乱 ,使得保护
酶活性在达到一个峰值后开始逐渐下降。本研究
中 ,抗氧化酶活性峰值出现在 500 ～ 550Gy剂量范围
内 ,与种子活力指标的表现比较一致 。张金彪[ 27]在
研究中也指出 ,抗氧化酶系的活性存在一个阈值 ,
SOD、CAT等酶对膜系统的保护作用是有一定限度
的 。活性氧等有害物质的增加在调节植物体抗氧化
系统的同时 ,还通过一系列反应促进膜质的过氧化
反应 ,导致 MDA在细胞内的不断积累 ,剂量越大 ,
累积效果越明显。初步认为 ,所测 4个生理指标均
可反映续随子的辐射诱变效应。
2.3　适宜辐射剂量预测
辐射后代的遗传学效应和 M1的致死 、不育等
效应在很大程度上有共同的细胞学基础。用 M1的
辐射效应来预测作物的适宜诱变剂量 ,是比较迅速
和简单的方法 。所以在辐射育种中常用 M1幼苗生
长量 、活力指数 、田间出苗率等指标作为确定适宜诱
变剂量的参数 [ 11 ～ 14] 。MDA及抗氧化酶等生理指标
也可用来反映植物的辐射敏感性 ,但由于植物体生
理反应的复杂性 ,目前尚未见用其进行适宜剂量预
430 中国油料作物学报　2008, 30(4)
测的相关报道 [ 28] 。本研究中 ,幼苗生长量 、活力指
数 、田间出苗率和辐射剂量间的相关性及在不同处
理间所表现出的差异性均达显著或极显著水平 。因
此 ,在参考相关研究报道的基础上 [ 29 ～ 32] ,我们分别
以半致死剂量(LD50)、活力指数下降 50%的剂量
(VID50)及生长量下降 50%的剂量(GR50)为标准 ,
通过回归拟合分析法对供试材料的适宜诱变剂量进
行预测(表 3)。
林音[ 29] 、王增贵等 [ 33]在研究中指出 ,室内快速
测定 VID50可用来确定种子植物的适宜诱变剂量 。
本研究结果表明(表 3),以 GR50及 VID50所推算出
的适宜辐射剂量比以 LD50所推算出的适宜剂量稍
偏高 ,介于 500 ～ 550Gy剂量范围内。造成这种现象
的原因除了实验材料本身的原因外 ,还有可能是幼
苗生长量和活力指数是在通过标准发芽试验将种子
置于最适条件下发芽所获得 ,而田间出苗率的测定
条件较难确保为最适发芽条件;也有可能是辐射所
造成的损伤导致部分种子能正常发芽 ,但发芽后不
能继续出土生长所致。
表 3　续随子适宜辐射剂量的预测
Table3　Estimationofappropriateradiationdosageincaperspurge
预测指标
Indexforprediction
回归方程
Regressionequation
适宜剂量 Gy
Appropriateradiationdosage
活力指数下降 50%的剂量(VID50)
Thedosageofvigorindexreduction50% y=0.000 4x2 -0.956x+ 491.59, R2 =0.959 9 532.40
生长量下降 50%的剂量(GR50)
Thedosageofgrowthreduction50% y=4E-06x2 -0.015 5x+11.152, R2 =0.977 0 541.47
半致死剂量(LD50)
Thehalflethaldosage y=5E-06x2 -0.007 3x+2.593 7, R2 =0.985 7 476.70
　　在以从辐射后代中直接选育可推广品种为目标
时 ,一般认为辐射时采用 M1 的存活率以略高于
50%的剂量较为合适 [ 11] 。结合辐射效应的分析结
果 ,本研究认为供试续随子品系的适宜辐射剂量应
为 450 ～ 500Gy。实际应用时 ,可在预测剂量的基础
上 ,根据不同育种目标所需剂量进行适当调整 。在
辐射育种的后续研究中 ,还可将现代分子生物学研
究技术引入到诱变育种工作中 ,以提高对有利变异
的筛选与利用效率。
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