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Mutagenic Effect of Space Environment and 60Co-γ Ray on Rice Quality

空间环境和60Co-γ辐照对水稻稻米品质的诱变效应



全 文 :  核 农 学 报  2013ꎬ27(6):0709 ~ 0714
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
收稿日期:2012 ̄06 ̄14  接受日期:2012 ̄03 ̄20
基金项目:国家 “ 863 ” 项目 ( 2007AA100101 )ꎬ “十一五” 国家科技支撑计划项目 ( 2008BAD97B02 )ꎬ广东省自然科学基金重点项目
(S2011020001513)ꎬ广东省现代农业产业技术体系建设专项资金[粤财教(2009)356 号]
作者简介:黄永相(1978 ̄)ꎬ男ꎬ广东开平人ꎬ博士ꎬ助研ꎬ研究方向为水稻遗传育种ꎮ Tel: 0759 ̄2383096ꎻ E ̄mail: hyx978025@ 126. com
通讯作者:陈志强(1956 ̄)ꎬ男ꎬ广东揭阳人ꎬ硕士ꎬ教授ꎬ研究方向为水稻遗传育种ꎮ Tel: 020 ̄85280005ꎻ E ̄mail: chenlin@ scau. edu. cn
文章编号:1000 ̄8551(2013)6 ̄0709 ̄06
空间环境和60 Co ̄γ辐照对水稻稻米品质的诱变效应
黄永相1   郭  涛2   蔡金洋2   刘永柱2   张建国2   王  慧2   陈志强2
( 1 广东海洋大学农学院ꎬ广东 湛江  524088ꎻ2 国家植物航天育种工程技术研究中心ꎬ广东 广州  510642)
摘  要:研究了 4 个水稻品种返回式卫星搭载和60Co ̄γ射线辐照两种条件下 SP2(M2)和 SP3(M3)的稻米
品质差异性ꎮ 研究结果表明ꎬ空间诱变后代稻米品质性状发生不同程度的变异ꎬ其变异幅度和方向因品
种或性状不同而异ꎻ空间诱变后代的胶稠度、垩白粒率和垩白度主要为正向变异ꎬ而直链淀粉含量多为
负向变异ꎬ其变化趋势与 γ射线辐照后代相似ꎬ但前者更有利于创造米粒长宽比大、糊化温度低和垩白
小的变异株系ꎮ 稳定性分析显示ꎬ空间诱变后代米粒长宽比和直链淀粉含量在 SP2 与 SP3 间的相关系
数变幅分别为 0􀆰 2979 ~ 0􀆰 9039 和 0􀆰 2356 ~ 0􀆰 7142ꎬ并且大多数相关系数达到极显著水平ꎬ表明可在
SP2 对其进行早代选择ꎮ
关键词:水稻ꎻ空间诱变ꎻ品质性状ꎻ诱变效应ꎻ诱变育种
    随着我国种植业结构的调整和消费观念的改变ꎬ
水稻生产已由数量型向质量型转变[1]ꎮ 但是目前大
面积种植的多数水稻品种的米质仍然不理想ꎬ外观品
质和蒸煮品质差ꎬ其中垩白米率高、直链淀粉含量过高
已成为制约中国优质稻发展的关键因素[2]ꎮ 改良稻
米品质已成为我国水稻育种的主攻目标之一[3]ꎮ 然
而ꎬ对水稻品质的遗传改良ꎬ除了传统的育种手段外ꎬ
优异种质资源的发掘、创新和利用也甚为重要ꎮ
空间环境被认为是一种非生物胁迫ꎬ在这种极端
的环境下ꎬ会引起生物体内一系列的生理生化和遗传
物质变化ꎬ具有独特的诱变效应[4]ꎮ 我国通过空间诱
变技术已选育出多个优质高产作物新品种ꎬ同时也创
制了一批性状优良的新种质[5 - 7]ꎮ 目前ꎬ空间诱变在
水稻遗传育种中的效应研究主要集中在农艺、经济性
状方面[8 - 11]ꎬ有关空间诱变对稻米品质的效应及其与
地面 γ 辐照效应的关系暂未见报道ꎮ 本文利用返回
式卫星搭载和60Co ̄γ 射线辐照处理 4 个水稻材料ꎬ通
过对其诱变后代的稻米各品质性状的变异情况进行分
析ꎬ以期为了解空间环境对稻米品质的诱变效应提供
参考依据ꎮ
1  材料与方法
1􀆰 1  材料
本试验所用水稻材料为籼小占(籼型常规稻)、中
佳 205(粳型常规稻)、Francis(美国光身稻)和胜巴丝
苗(籼型常规稻)ꎬ均由华南农业大学植物航天育种工
程技术研究中心提供ꎮ 每个品种干种子一式三份ꎬ一
份留做对照ꎻ一份于 2003 年 11 月搭载第 18 颗返地式
卫星于太空飞行 18 d(卫星倾斜角度 63°ꎬ近地距离和
高地距离分别为 175km 和 320kmꎬ 辐射剂量为
2􀆰 656mGy)ꎻ一份于 2004 年 2 月在华南农业大学辐照
中心进行60Co ̄γ射线辐照处理(辐照剂量为 300Gyꎬ剂
量率 0􀆰 35 Gy􀅰min - 1)ꎮ
1􀆰 2  方法
2004 年早造将获得的空间诱变、γ 射线辐照种子
与对照一起萌发ꎬ分别种植成 SP1 和 M1ꎬ成熟时混收
所有 SP1 或 M1 植株的种子ꎮ 2004 年晚造按单株播种
SP2 和 M2 群体ꎬ同时设原种对照ꎮ 成熟时根据 SP2 或
M2 群体大小ꎬ通过目测和室内考种ꎬ以对照农艺性状
(生育期、株高、穗数、穗粒数)正负向 2 倍标准差为准
907
核  农  学  报 27 卷
则筛选突变株ꎮ 从籼小占 SP2、M2 群体中分别选择 42
株和 32 株ꎬ中佳 205 SP2、M2 群体中选择 31 株和 30
株ꎬFrancis SP2、M2 群体中选择 29 株和 25 株ꎬ胜巴丝
苗 SP2、M2 群体中选择 23 株和 29 株ꎬ单株收获脱粒和
编号ꎬ同时单株收获对照原种 10 株ꎮ 2005 年早造按
单株种植成 SP3 和 M3 株系ꎬ同时种植原种对照ꎬ完熟
时 SP3、M3 每株系随机取 10 株混合收获ꎮ 上述材料干
燥后储藏 3 个月ꎬ然后按文献[12 - 13]分析测定稻米
品质ꎬ测定的指标有外观品质性状米粒长宽比、垩白粒
率、垩白度和蒸煮食味品质性状碱消值、直链淀粉含
量、胶稠度ꎮ 数据用 Excel软件进行显著性 t检验和相
关分析ꎮ
2  结果与分析
2􀆰 1  SP2、M2 单株品质性状变异分析
2􀆰 1􀆰 1  SP2、M2 单株外观品质性状变异分析  对照及
SP2、M2 单株的外观品质情况见表 1ꎮ 表 1 显示ꎬ空间
搭载和 γ射线辐照均能引起 4 个水稻品种的米粒长宽
比、垩白粒率和垩白度发生变异ꎬ并且以后两者的变异
幅度更为明显ꎬ其中垩白粒率在空间诱变和 γ 射线辐
照后 代 中 的 变 异 系 数 均 值 分 别 为 82􀆰 57% 和
113􀆰 76% ꎬ垩白度的变异系数均值则分别为 148􀆰 96%
和 92􀆰 11% ꎬ表明 2 种诱变处理对垩白粒率和垩白度
的诱变效应方向相同ꎬ皆为正向变异ꎬ但两者对垩白粒
率和垩白度的诱变效应大小存在差异ꎮ 在米粒长宽比
性状中ꎬ两种诱变处理后代的变异因不同品种而趋势
不同ꎬ其中经 γ射线辐照处理后ꎬ中佳 205 的米粒长宽
比增加ꎬ而籼小占、Francis 和胜巴丝苗的长宽比则显
著或极显著小于对照ꎻ在空间搭载处理后ꎬ籼小占和中
佳 205 的长宽比下降ꎬ然而 Francis和胜巴丝苗的长宽
比显著或极显著增加ꎬ这说明不同水稻品种对两种诱
变处理的敏感性是有所差别ꎬ其外观品质性状变异方
向因品种和诱变处理不同而异ꎮ
表 l  空间环境和 γ辐照处理 SP2(M2)稻米外观品质的影响(2004 年晚季)
Table 1  Appearance quality of grain in SP2(M2) generation after treated by space
flight and γ ̄rays irradiation (In late season of 2004)
品种
Cultivar
处理
Treatment
长宽比 Length ̄width ratio 垩白粒率 Percentage of chalky rice 垩白度 Chalkiness
均值
Mean
变异幅度
Range /

变异系数
Coefficient
of variation /

均值
Mean / %
变异幅度
Range / %
变异系数
Coefficient of
variation /

均值
Mean / %
变异幅度
Range / %
变异系数
Coefficient
of variation /

籼小占 CK 3. 36 ± 0. 02    3. 32 ~ 3. 41 1. 02 1. 00 ± 0. 16    0. 50 ~ 1. 50 35. 36 0. 11 ± 0. 03   0. 05 ~ 0. 20   56. 05
Xianxiao ̄zhan SP 3. 32 ± 0. 02 2. 84 ~ 3. 69 4. 61 2. 48 ± 0. 56∗∗ 0. 00 ~ 11. 50 145. 33 0. 42 ± 0. 15∗∗ 0. 00 ~ 4. 59 224. 36
M 3. 31 ± 0. 04∗ 2. 78 ~ 3. 73 6. 27 7. 08 ± 1. 48∗∗ 0. 00 ~ 34. 00 118. 65 0. 85 ± 0. 21∗∗ 0. 00 ~ 5. 60 136. 74
中佳 205 CK 3. 30 ± 0. 02 3. 26 ~ 3. 35 1. 27 8. 20 ± 2. 16 16. 50 ~ 58. 90 58. 90 0. 73 ± 0. 10 0. 48 ~ 1. 02 30. 99
Zhongjia205 SP 3. 10 ± 0. 09∗∗ 2. 26 ~ 10. 99 10. 99 11. 46 ±1. 40∗ 20. 00 ~ 44. 04 52. 66 0. 72 ± 0. 10 0. 32 ~ 1. 70 52. 66
M 3. 40 ± 0. 04 2. 48 ~ 3. 93 6. 53 13. 26 ±2. 18∗ 2. 25 ~ 65. 50 135. 62 1. 30 ± 0. 32∗ 0. 17 ~ 9. 99 135. 62
Francis CK 3. 13 ± 0. 01 3. 09 ~ 3. 16 1. 02 3. 70 ± 1. 12 0. 50 ~ 6. 00 67. 97 0. 42 ± 0. 16 0. 04 ~ 0. 88 85. 11
SP 3. 21 ± 0. 03∗∗ 2. 89 ~ 3. 58 5. 07 9. 51 ± 0. 89∗∗ 0. 00 ~ 19. 00 50. 66 1. 06 ± 0. 13∗ 0. 00 ~ 2. 53 64. 30
M 3. 09 ± 0. 04∗ 2. 51 ~ 3. 51 6. 90 8. 19 ± 1. 49∗∗ 0. 00 ~ 35. 5 90. 88 0. 81 ± 0. 13 0. 00 ~ 2. 07 77. 41
胜巴丝苗 CK 3. 51 ± 0. 01 3. 49 ~ 3. 56 0. 77 0. 30 ± 0. 20 0. 00 ~ 1. 00 149. 07 0. 03 ± 0. 02 0. 00 ~ 0. 09 145. 95
Shengbasimiao SP 3. 59 ± 0. 02∗∗ 3. 45 ~ 3. 77 2. 39 1. 09 ± 0. 19∗ 0. 00 ~ 3. 00 81. 64 0. 09 ± 0. 05∗ 0. 00 ~ 1. 08 254. 53
M 3. 45 ± 0. 02∗∗ 3. 23 ~ 3. 63 2. 39 1. 50 ± 0. 30∗∗ 0. 00 ~ 7. 00 108. 98 0. 09 ± 0. 03∗ 0. 00 ~ 0. 80 188. 68
    注: “∗”表示分别达到 0􀆰 05 水平和 0􀆰 01 显著水平ꎬ 下同ꎮ
Note:“∗” means significant at 0􀆰 05 and 0􀆰 01 level respectivelyꎬ the same as below.
2􀆰 1􀆰 2  SP2、M2 单株蒸煮食味品质性状变异分析  表
2 显示ꎬ经两种诱变处理后ꎬ各品种的糊化温度、直链
淀粉含量和胶稠度均发生了不同程度的变异ꎮ 其中空
间诱变 SP2 的碱消值、直链淀粉含量和胶稠度变异系
数均值分别为 5􀆰 54% 、7􀆰 34%和 29􀆰 45% ꎬ而 γ射线辐
照 M2 则相应为 4􀆰 61% 、11􀆰 32%和 33􀆰 30% ꎬ在 3 个蒸
017
  6 期 空间环境和60Co ̄γ辐照对水稻稻米品质的诱变效应
煮食味品质性状中ꎬ胶稠度的变异程度最大ꎬ直链淀粉
含量次之ꎬ糊化温度最低ꎬ表明同一诱变处理对不同稻
米品质性状的诱变效果也有所不同ꎮ 表 2 同时显示ꎬ
两种诱变处理后代的胶稠度以正向变异为主ꎬ直链淀
粉含量则均为负向变异ꎬ并且 4 个品种 SP2 (M2)单株
的直链淀粉含量变异幅度普遍比对照大ꎬ说明两种诱
变处理有利于稻米胶稠度和直链淀粉含量的改良ꎮ
表 2  SP2(M2)稻米蒸煮食味品质(2004 年晚季)
Table 2  Cooking and Eating quality of grain in SP2(M2) generation (In late season of 2004)
品种
Cultivar
处理
Treatment
碱消值 Alkali spreading value 直链淀粉含量 Amylose content 胶稠度 Gel consistency
均值
Mean /
grade
变异幅度
Range / %
变异系数
Coefficient
of variation /

均值
Mean / %
变异幅度
Range / %
变异系数
Coefficient
of variation /

均值
Mean / mm
变异幅度
Range / %
变异系数
Coefficient of
variation /

籼小占 CK 6. 00 ± 0. 00 6. 0 ~ 6. 0 0. 00 25. 03 ± 0. 69    23. 53 ~ 27. 01 6. 19 46. 67 ± 2. 40    42. 00 ~ 50. 0   8. 92
Xianxiaozhan SP 6. 29 ± 0. 13 2. 0 ~ 7. 0 13. 07 22. 50 ± 0. 34∗ 15. 71 ~ 25. 85 9. 86 62. 88 ± 3. 41∗∗ 20. 00 ~ 98. 5 35. 18
M 6. 21 ± 0. 07 5. 1 ~ 7. 0 6. 79 22. 45 ± 0. 52∗ 12. 02 ~ 26. 88 13. 06 68. 19 ± 5. 16∗∗ 18. 50 ~ 100. 0 42. 79
中佳 205 CK 6. 00 ± 0. 00 6. 0 ~ 6. 0 0. 00 15. 40 ± 0. 33 14. 72 ~ 16. 40 4. 72 86. 00 ± 1. 10 83. 00 ~ 89. 00 2. 85
Zhongjia205 SP 6. 05 ± 0. 02 6. 0 ~ 6. 3 1. 20 15. 18 ± 0. 23 13. 05 ~ 16. 27 5. 44 76. 19 ± 3. 58∗ 46. 50 ~ 96. 00 16. 92
M 6. 04 ± 0. 03 5. 6 ~ 6. 6 2. 68 14. 03 ± 0. 27∗∗ 11. 59 ~ 16. 98 10. 66 68. 93 ± 3. 82∗∗ 20. 93 ~ 21. 50 30. 36
Francis CK 6. 00 ± 0. 00 6. 0 ~ 6. 0 0. 00 21. 33 ± 0. 71 19. 79 ~ 23. 14 7. 46 63. 60 ± 2. 79 55. 00 ~ 71. 0 9. 79
SP 5. 90 ± 0. 06 4. 6 ~ 6. 2 5. 18 20. 22 ± 0. 27 15. 45 ~ 24. 26 7. 10 50. 12 ± 4. 34∗∗ 21. 00 ~ 93. 0 46. 60
M 5. 85 ± 0. 08 4. 3 ~ 6. 4 7. 03 21. 20 ± 0. 34 18. 55 ~ 26. 58 7. 99 61. 42 ± 5. 80 20. 00 ~ 100. 0 47. 21
胜巴丝苗 CK 6. 00 ± 0. 00 6. 0 ~ 6. 0 0. 00 15. 06 ± 0. 30 14. 30 ~ 15. 76 4. 48 74. 80 ± 1. 69 69. 00 ~ 79. 0 5. 04
Shengbasimiao SP 6. 22 ± 0. 04 6. 0 ~ 6. 6 2. 73 14. 51 ± 0. 21 10. 84 ~ 15. 84 6. 95 79. 63 ± 3. 17 34. 50 ~ 93. 0 19. 10
M 6. 08 ± 0. 02 6. 0 ~ 6. 4 1. 95 14. 84 ± 0. 37 11. 33 ~ 21. 29 13. 57 74. 58 ± 1. 75 54. 00 ~ 99. 5 12. 83
2􀆰 2  SP3、M3 株系品质性状变异分析
表 3 显示ꎬ两种诱变处理的 SP3、M3 株系品质变异
主要集中在直链淀粉含量和胶稠度两性状上ꎮ 与对照
相比ꎬ多数 SP3、M3 株系的胶稠度增加ꎬ而直链淀粉含
量降低ꎬ这与 SP2、M2 单株的变异表现相似ꎬ表明诱变
处理后 SP2、M2 胶稠度和直链淀粉含量已开始稳定ꎮ
在 4 个品种中ꎬ胶稠度和直链淀粉含量变化最为明显
的是籼小占和胜巴丝苗ꎬ其中米质硬(直链淀粉含量
偏高)、蒸煮品质差(胶稠度低)品种籼小占在空间诱
变和 γ射线辐照处理下胶稠度分别提高 18􀆰 40 mm 和
17􀆰 66 mmꎬ直链淀粉含量则下降 1􀆰 38%和 2􀆰 64% ꎬ整
体稻米品质得到提高ꎮ 然而ꎬ米饭软硬适中、食味佳品
种胜巴丝苗的胶稠度则分别提高 19􀆰 50 mm 和 22􀆰 00
mmꎬ直链淀粉含量分别下降 4􀆰 31%和 4􀆰 60% ꎬ米饭过
于粘滞ꎬ整体稻米品质变差ꎮ 表 3 同时显示ꎬ多数空间
诱变后代的米粒长宽比和碱消值的均值高于 γ 射线
辐照后代ꎬ而垩白粒率和垩白度均值却普遍小于 γ 射
线辐照后代ꎬ因此ꎬ从创造优良变异株系的效果来看ꎬ
空间搭载更有利于诱变产生米粒长宽比较大、糊化温
度低、垩白粒率和垩白度均较小的特异株系ꎮ
2􀆰 3  品质性状变异的稳定性分析
对空间诱变和 γ射线辐照处理后 SP2(M2)单株与
SP3(M3)株系间的品质性状进行相关分析ꎮ 如表 4 所
示ꎬ不同水稻品种两种诱变处理的 SP2 (M2 )与 SP3
(M3)在米粒长宽比和直链淀粉含量上均为正相关ꎬ其
相关系数变化范围分别为 0􀆰 2979 ~ 0􀆰 9039 和 0􀆰 2356
~ 0􀆰 7142ꎬ大多数相关系数达到极显著水平ꎬ表明这两
个性状在诱变后代稳定性较好ꎬ可在 SP2 代直接选择
以提高选择效率ꎮ 在垩白粒率和垩白度两个性状上ꎬ
γ射线辐照处理的 SP2(M2)与 SP3(M3)普遍存在显著
或极显著正相关关系ꎬ而空间诱变后代这种关系不明
显ꎬ表明空间诱变后代在这两个性状的稳定性相对差
于 γ射线辐照处理ꎬ但与 SP2 单株相比ꎬ空间诱变 SP3
株系内仍存在一定变异ꎬ仍有机会从中选择出育种上
所需变异类型ꎮ 对于胶稠度和碱消值而言ꎬ除籼小占
外ꎬ其余 3 个品种的 SP2(M2)与 SP3(M3)间均不存在
显著或极显著相关关系ꎬ该两性状不宜在 SP2 或M2 进
行选择ꎮ
117
核  农  学  报 27 卷
表 3  SP3(M3)稻米品质(2005 年早季)
Table 3  Grain quality of in SP3(M3) generation (In early season of 2005)
品种
Cultivar
处理
Treatment
长宽比
Length ̄width
ratio
垩白粒率
Percentage
of chalky
rice / %
垩白度
Chalkiness /

碱消值
Alkali
spreading
value / grade
直链淀粉含量
Amylose
content / %
胶稠度
Gel consistency /

籼小占
Xianxiaozhan
CK
 
3. 44 ± 0. 01
(3. 43 ~ 3. 49)
14. 00 ± 1. 00
(13. 0 ~ 15. 0)
5. 68 ± 0. 41
(5. 28 ~ 6. 09)
6. 00 ± 0. 00
(6. 0 ~ 6. 0)
24. 21 ± 0. 04
(24. 17 ~ 24. 26)
48. 00 ± 1. 00
(47. 0 ~ 49. 0)
SP
 
3. 47 ± 0. 03
(2. 85 ~ 3. 78)
13. 39 ± 1. 25
(2. 85 ~ 3. 78)
5. 13 ± 0. 39
(1. 58 ~ 13. 99)
5. 96 ± 0. 03
(5. 0 ~ 6. 3)
22. 83 ± 0. 49∗
(10. 59 ~ 25. 95)
66. 40 ± 2. 25∗∗
(42. 0 ~ 95. 5)

 
3. 41 ± 0. 05
(2. 52 ~ 3. 66)
12. 47 ± 1. 83
(2. 0 ~ 56. 50)
5. 31 ± 0. 99
(0. 65 ~ 31. 03)
5. 95 ± 0. 99
(5. 5 ~ 6. 0)
21. 57 ± 0. 68∗
(8. 44 ~ 26. 70)
65. 66 ± 2. 36∗∗
(31. 5 ~ 87. 0)
中佳 205
Zhongjia205
CK
 
3. 25 ± 0. 01
(2. 22 ~ 3. 26)
21. 00 ± 1. 00
(20. 0 ~ 22. 0)
10. 27 ± 0. 49
(9. 78 ~ 10. 76)
6. 00 ± 0. 00
(6. 0 ~ 6. 0)
14. 85 ± 0. 13
(14. 72 ~ 14. 98)
81. 00 ± 1. 00
(80. 00 ~ 82. 00)
SP
 
3. 19 ± 0. 06
(2. 46 ~ 3. 35)
21. 15 ± 1. 87
(5. 0 ~ 33. 50)
8. 92 ± 0. 78
(1. 75 ~ 13. 87)
6. 11 ± 0. 04
(6. 0 ~ 6. 5)
10. 55 ± 0. 10∗∗
(9. 80 ~ 11. 05)
90. 85 ± 1. 36∗∗
(81. 50 ~ 100. 00)

 
3. 23 ± 0. 03
(2. 43 ~ 3. 54)
19. 82 ± 2. 59
(7. 00 ~ 88. 50)
9. 36 ± 0. 94
(3. 84 ~ 32. 05)
5. 96 ± 0. 04
(4. 7 ~ 6. 1)
11. 29 ± 0. 25∗∗
(10. 01 ~ 17. 94)
86. 35 ± 0. 95∗
(77. 50 ~ 97. 00)
Francis
 
CK
 
3. 24 ± 0. 01
(3. 22 ~ 3. 25)
3. 00 ± 1. 00
(2. 0 ~ 4. 0)
1. 71 ± 0. 57
(1. 14 ~ 2. 27)
4. 25 ± 0. 08
(4. 2 ~ 4. 3)
19. 79 ± 0. 43
(19. 36 ~ 20. 22)
75. 00 ± 4. 00
(71. 00 ~ 79. 00)
SP
 
3. 22 ± 0. 02
(3. 07 ~ 3. 52)
8. 09 ± 1. 17
(2. 0 ~ 38. 0)
3. 81 ± 0. 57∗∗
(0. 72 ~ 18. 28)
4. 29 ± 0. 09
(3. 4 ~ 6. 0)
17. 20 ± 0. 27
(10. 34 ~ 18. 56)
81. 41 ± 1. 27∗
(67. 0 ~ 100. 0)

 
3. 15 ± 0. 04
(2. 54 ~ 3. 38)
8. 96 ± 3. 62
(7. 0 ~ 87. 5)
8. 61 ± 1. 47∗∗
(2. 97 ~ 36. 26)
3. 98 ± 0. 15
(3. 0 ~ 6. 0)
17. 56 ± 0. 33
(12. 29 ~ 22. 96)
86. 14 ± 1. 72∗
(72. 0 ~ 100. 0)
胜巴丝苗
Shengbasimiao CK
3. 48 ± 0. 02
(3. 43 ~ 3. 52)
15. 00 ± 1. 00
(14. 00 ~ 16. 00)
6. 79 ± 0. 45
(6. 34 ~ 7. 24)
6. 08 ± 0. 08
(6. 0 ~ 6. 2)
15. 37 ± 0. 21
(15. 15 ~ 15. 58)
95. 50 ± 4. 50
(91. 00 ~ 100. 0)
SP
 
3. 41 ± 0. 01
(3. 32 ~ 3. 49)
9. 96 ± 0. 65∗∗
(2. 0 ~ 15. 50)
4. 66 ± 0. 32
(0. 83 ~ 7. 56)
6. 02 ± 0. 82
(6. 0 ~ 6. 2)
11. 06 ± 0. 12∗∗
(9. 89 ~ 12. 29)
76. 00 ± 1. 34∗∗
(76. 0 ~ 100. 0)

 
3. 42 ± 0. 01
(3. 28 ~ 3. 62)
10. 75 ± 0. 63∗∗
(5. 5 ~ 18. 0)
5. 29 ± 0. 35
(2. 56 ~ 9. 60)
6. 01 ± 0. 01
(5. 8 ~ 6. 2)
10. 55 ± 0. 25∗∗
(9. 43 ~ 17. 07)
81. 10 ± 0. 88∗∗
(69. 0 ~ 92. 0)
    注:表中括号内数值为变异范围ꎮ
Note: Data in brackets stand for range of grain quality.
表 4  SP2(M2)单株与 SP3(M3)株系间品质性状的相关系数
Table 4  The correlation coefficients of grain quality between SP2(M2) generation and SP3(M3) generation
品种
Cultivar
处理
Treatment
长宽比
Length ̄width
ratio
垩白粒率
Percentage
of chalky
rice / %
垩白度
Chalkiness /

碱消值
Alkali spreading
value / grade
直链淀粉
含量
Amylose
content /

胶稠度
Gel
consistency /
mm
籼小占 SP 0􀆰 9039∗∗ 0􀆰 0621 - 0􀆰 0698 0􀆰 2501 0􀆰 7040∗∗ 0􀆰 5260∗∗
Xianxiaozhan M 0􀆰 7660∗∗ 0􀆰 7203∗∗ 0􀆰 8180∗∗ 0􀆰 2365 0􀆰 5009∗∗ 0􀆰 5101∗∗
中佳 205 SP 0􀆰 4629 0􀆰 4147 0􀆰 1404 0􀆰 0855 0􀆰 2356 0􀆰 3322
Zhongjia205 M 0􀆰 7064∗∗ 0􀆰 7804∗∗ 0􀆰 8399∗∗ 0􀆰 4826∗∗ 0􀆰 4937∗∗ 0􀆰 2141
Francis SP 0􀆰 2963 0􀆰 3019 0􀆰 2369 0􀆰 1612 0􀆰 5249∗∗ - 0􀆰 0368
M 0􀆰 7583∗∗ 0􀆰 8783∗∗ 0􀆰 5999∗∗ 0􀆰 2335 0􀆰 6360∗∗ - 0􀆰 0805
胜巴丝苗 SP 0􀆰 7321∗∗ - 0􀆰 0607 - 0􀆰 0891 0􀆰 2463 0􀆰 7142∗∗ - 0􀆰 3184
Shengbasimiao M 0􀆰 2979 0􀆰 0600 0􀆰 0382 0􀆰 2219 0􀆰 6376∗∗ 0􀆰 1081
217
  6 期 空间环境和60Co ̄γ辐照对水稻稻米品质的诱变效应
3  讨论
目前ꎬ有关空间诱变水稻后代的稻米品质变化规
律研究不多ꎮ 鲍正发等[14]对空间诱变后代的品质分
析结果表明ꎬSP2 单株胶稠度变软ꎬ糊化温度降低ꎬ表
观直链淀粉含量突变丰富ꎮ 郭涛等[15]对籼稻 SP2 单
株的品质分析结果表明ꎬ空间诱变可以降低原品种的
直链淀粉含量ꎬ提高胶稠度级别ꎬ但对碱消值的影响不
显著ꎮ 本研究表明ꎬ水稻 SP2 各品质性状均发生不同
程度的分离ꎬ并且变异幅度较大ꎬ多个性状都出现部分
有利的特殊突变体ꎮ 同时ꎬ部分性状经空间诱变后出
现定向变异ꎬ如 SP2 单株的米粒长宽比和胶稠度向增
加方向变化ꎬ直链淀粉含量则向降低的方向变异ꎬ该结
果与郭涛等[15]结果相似ꎬ这不仅表明空间诱变可以有
效创造优质水稻新种质ꎬ并且其诱发突变有一定规律
可循ꎬ对其突变规律的全面探讨将有助于提高水稻诱
变育种实践的效率ꎮ
空间诱变与 γ 射线辐照诱变都是通过改变性状
的遗传基因来实现的ꎬ然而不少的研究发现两者的诱
变效果和效率却不尽相同[16 - 17]ꎮ 本研究结果表明ꎬ空
间诱变和 γ 射线辐照处理后ꎬ其 SP2(M2)各品质性状
均出现正向和负向变异ꎬ并且两者部分性状如米粒长
宽比、胶稠度和直链淀粉含量的变化趋势基本一致ꎮ
但是对于同一性状或品种而言ꎬSP2 与 M2 的突变频率
和变异幅度仍存在差别ꎮ 目前ꎬ已有研究结果多数认
为空间诱变是宇宙射线、微重力、高能粒子辐射等特殊
空间环境因素综合作用所致[8ꎬ11]ꎬ60Co ̄γ 射线则是高
能电磁波致使生物染色体畸变进而导致基因重排或突
变[18 - 19]ꎮ 王俊敏等[20]的研究认为两者在诱变机制上
可能有所差别ꎬ难以利用地面60Co ̄γ 射线辐照敏感性
预测空间诱变敏感性ꎮ 因此ꎬ空间搭载对稻米品质的
诱变机理仍是一个需要继续探讨的问题ꎮ
华南地区早晚季间气候条件相差较大ꎬ故早、晚稻
的稻米品质存在较大差异[21]ꎮ 本研究因试验时间所
需ꎬ将 SP2 (M2 )和 SP3 (M3 )分别于 2004 年晚造和
2005 年早造种植ꎬ因此 2 个世代品质性状间存在—定
差异ꎬ然而这种差异不影响 SP2 与 SP3 间的遗传稳定
性分析[22 - 23]ꎮ 相关多数研究表明ꎬ空间诱变水稻所产
生的农艺性状变异ꎬ部分为生理性变异ꎬ在后代中不能
被保存ꎬ而有些性状则为可遗传性变异ꎬ并且一般在
SP4 开始稳定ꎬ少数在 SP3 就己稳定[24]ꎮ 本研究结果
表明ꎬ空间诱变后 SP2 单株己有部分性状可以稳定地
遗传给 SP3 株系ꎬ如米粒长宽比和直链淀粉含量ꎬ相比
于部分农艺性状提前了 1 ~ 2 个世代ꎬ因此对其进行
早代选择ꎬ可加快育种进程ꎮ
直链淀粉含量是稻米品质中最重要的理化指标ꎬ
直接关系到米饭的食味ꎮ 本研究结果发现ꎬ经空间诱
变后各品种的 SP2 单株都出现了丰富的直链淀粉含量
变异ꎬ并且变异以降低直链淀粉为主ꎮ 因此ꎬ为更有效
地利用这些突变种质ꎬ对其进行定向跟踪选择的同时ꎬ
对部分突变品系进行遗传分析和突变基因定位ꎬ结果
表明有些品系的突变品质性状由 1 对或 2 对隐性主效
基因控制ꎬ有的品系品质性状遗传基础复杂ꎬ其中ꎬ已
将 1 个空间诱变低直链淀粉含量基因定位于水稻第 6
染色体短臂[25]ꎬ并开发了相应的分子功能标记开展辅
助育种ꎮ 随着对稻米品质突变性状研究的深入ꎬ特别
是对突变基因的精细定位与克隆ꎬ将更好地阐明空间
诱变的分子机制和指导作物的空间诱变育种ꎮ
4  结论
空间环境能诱发水稻 SP2(M2)稻米品质性状产生
不同程度的突变效应ꎬ这种诱变效应的方向和大小因
品种不同或品质性状不同而异ꎮ 空间诱变后代的垩白
和胶稠度为正向变异ꎬ但直链淀粉含量以负向变异为
主ꎬ其总体变异趋势与60Co ̄γ 射线辐照后代相似ꎮ 然
而在米粒长宽比、糊化温度和垩白性状创造优良变异
株系上ꎬ空间搭载的诱变效果高于60 Co ̄γ 射线辐照ꎮ
空间诱变 SP2、SP3 在米粒长宽比和直链淀粉含量两性
状上的稳定性相对较高ꎬ可对其进行早代选择ꎮ
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报ꎬ2007ꎬ33(4):16 - 20
Mutagenic Effect of Space Environment and 60 Co ̄γ Ray on Rice Quality
HUANG Yong ̄xiang1   GUO Tao2   CAI Jin ̄yang2   LIU Yong ̄zhu2   ZHANG Jian ̄guo2
WANG Hui2   CHEN Zhi ̄qiang2
( 1College of Agronomyꎬ Guangdong Ocean Universityꎬ Zhanjiangꎬ Guangdong  524088ꎻ
2National Engineering Research Center of Plant Space Breedingꎬ Guangzhouꎬ Guangdong  510642)
Abstract:The mutagenic effects on grain quality of SP2 (M2) and SP3 (M3) were studied using four rice cultivars by
treatments of space flight of recoverable satellite and 60Coγ ̄irradiation on the ground. The result showed that the quality
traits of four cultivars after space flight existed widespread variation both in SP2 and in SP3ꎬ but the range and the
direction of variation were varied with genotypes and traits. The space flight also led to the increase in gel consistencyꎬ
chalkiness rate and chalkiness while the decline in amylose content in two generationsꎬ and these trends were similar to
those of generations of γ ̄irradiation. Neverthelessꎬ it seemed that space flight was more favorable to produce generations
of increased length ̄width ratioꎬ reduced chalkiness and gelatinization temperature than those of γ ̄irradiation. Stability
analysis of quality traits between SP2(M2)and SP3(M3) discovered that the correlation coefficients of length ̄width ratio
and amylose content varied from 0􀆰 2979 to 0􀆰 9039 and from 0􀆰 2356 to 0􀆰 7142ꎬ respectively. Moreoverꎬ majority of
these coefficients were extremly significant positiveꎬ which suggested that early selection in SP2 for these two traits was
effective.
Key words:Riceꎻ Space mutationꎻ Quality traitsꎻ Mutagenic effectꎻ Mutation breeding
417