全 文 ：文章编号 :100028551 (2006) 032199203
γ射线辐射对高羊茅种子发芽及酶活性的影响
王月华　韩烈保　尹淑霞　王金来　程晓霞
(北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室Π草坪研究所 ,北京　100083)
摘 　要 :用60 Coγ射线辐射处理高羊茅的 3 个品种千年盛世、知音和猎狗 5 号的干种子 ,观测辐射对种子
发芽的影响 ,测定种子萌发过程中的 SOD、POD 和 PPO 酶的活性。结果表明 ,50Gy 的辐射对高羊茅种子
的萌发具有促进作用 ,较高剂量的辐射对高羊茅种子的萌发有抑制作用 ,且随着辐射剂量的加大 ,抑制
作用增强。萌发过程中 3 种酶的活性均随辐射剂量的增加先升高后降低。高羊茅的适宜辐射诱变剂量
为 150Gy。
关键词 :60 Coγ射照 ;高羊茅 ;种子发芽 ;酶活性
THE EFFECT OFγ2RAYS IRRADIATION ON SEEDS GERMINATION AND
ENZYME ACTIVITY OF TALL FESCUE
WANG Yue2hua 　HAN Lie2bao 　YIN Shu2xia 　WANGJin2lai 　CHENG Xiao2xia
( Turfgrass Institute of Beijing Foresty UniverstryΠThe Key Laboratory for Silviculture and Conservation of
Ministry of Education , Beijing Forestry University , Beijing 　100083)
Abstract :The seeds of three cultivars of tall fescue were treated by 60 Coγ2rays ,seeds germination , the activity of SOD ,POD
and PPO during seeds germination were analyzed. Results showed that the seed germination was promoted under 50Gy
irradiation , but were inhibited in higher dose irradiation. With dose increasing , the effect of inhibition was enhanced ; the
activity of three enzymes was increased at lower doses and declined with dose increasing. The dose of 150Gy was recommended
as suitable dosage for the tall fescue irradiation mutagenesis.
Key words :60 Coγ2rays ;tall fescue ; seed germination ;enzyme activity
收稿日期 :2005207208
基金项目 :国家转基因植物研究与产业化专项项目 (J20022B2006)和国家“863”项目 (2001AA244082)
作者简介 :王月华 (19782) ,女 ,内蒙古赤峰人 ,在读博士 ,从事草坪草遗传育种方面的研究。韩烈保为通讯作者 ,Tel :010 62337982 ; Email : hanlb @
tom. com
　　高羊茅 ( F. arundinacea Schreb L. ) 是我国北方建
植草坪的一种重要草种 ,适宜于寒冷潮湿的过渡地带
生长 ,且对高温有一定的抵抗能力。但其叶片粗糙 ,再
生性差 ,需要修剪高度 ,在生产中的应用受到一定限
制。辐射诱变在水稻、小麦、牧草、蔬菜及园林地被植
物的育种中有较广泛的应用[1～6 ] ,而在草坪草上的应
用较少。本研究利用不同剂量的60 Coγ射线辐射处理
高羊茅 3 个品种的干种子 ,分析辐射对高羊茅种子萌
发过程的生理影响 ,旨在为其辐射诱变育种适宜剂量
的选择提供依据。
1 　材料与方法
111 　材料
高羊茅 3 个品种千年盛世 (Millennium) 、知音
(Amigo) 、猎狗 5 号 ( Houndog5) 的种子由北京绿冠草业
科技发展中心提供。
112 　辐射处理
高羊茅干种子的辐射处理于 2004 年 9 月 5 日在
中国农业科学院原子能利用研究所进行 ,辐射剂量为
991　核 农 学 报　2006 ,20 (3) :199～201Journal of Nuclear Agricultural Sciences
0、50、100、150 和 200Gy ,剂量率为 1184GyΠmin。
113 　发芽试验
将不同剂量辐射后的种子分别置于铺有 2 层滤纸
的不同培养皿中 ,于光照培养箱中萌发。种子萌发后 ,
每天计发芽种子数 ,第 7 天测定发芽种子胚根长和发
芽势 ,第 14 天计算发芽终期的发芽率、发芽指数和种
子活力指数。
　　发芽指数 : Gi = Σ( GtΠDt)
　　式中 Gt 为从发芽开始到 t 日的发芽数 , Dt 为相
应的发芽天数 ;
　　种子活力指数 : Vi = Gi ×Sx
　　式中 Gi 为发芽指数 , Sx 为发芽 x 天后的幼苗芽
长 ,本试验中 x 取 10。
114 　酶活性的测定
SOD 和 POD 活性按参考文献[7 ] 的方法测定 ,其中
SOD 以抑制 NBT光化还原 50 %作为一个酶单位 (n) ,
酶活性以 UΠgFW 表示[8 ] ,POD 以单位鲜重每分钟吸光
度变化值表示酶活性大小 (Δ470ODΠgFW·min) 。PPO
酶活性按参考文献[9 ] 的方法测定 ,以单位鲜重每分钟
吸光度变化值表示酶活性大小 (Δ420 ODΠgFW·min) 。
2 　结果与分析
211 　辐射对种子萌发的影响
由表 1 可以看出 ,不同的辐射剂量 ,对高羊茅不同
品种的萌发影响有所不同。其总的趋势是随着辐射剂
量的增强 ,种子萌发受到的抑制作用也增强。辐射剂
量为 50Gy 时 ,3 个品种的发芽率和发芽指数均高于对
照 ,说明 50Gy 的辐射剂量对高羊茅种子的萌发有促进
作用。当辐射剂量增加到 100Gy ,千年盛世、猎狗 5 号
表 1 　辐射对高羊茅种子发芽的影响
Table 1 　Effect of irradiation on the germination of tall fescue seeds
品种 cultivars 剂量 dose( Gy)
发芽率
germination rate
( %)
发芽势
germinating ability
( %)
发芽指数
germination index
平均根长
average root length
(cm)
平均芽长
average shoot length
(cm)
活力指数
ability index
0 (ck) 89 8015 1214 211 119 2316
50 9413 ( - 016) 7717 (315) 1218 ( - 214) 118 (1413) 115 (2111) 1912 (1816)
知音 Amigo 100 9313 ( - 418) 7413 (717) 1215 ( - 018) 114 (3313) 113 (3116) 1717 (2510)
150 88 (111) 57(2912) 1211 (312) 111 (4716) 018 (5719) 917 (5819)
200 7717 (1216) 4817 (3915) 11 (1210) 017 (6617) 016 (6814) 017 (97)
0 (ck) 8718 51 1112 213 115 1618
50 88( - 012) 4413 (1311) 1115 ( - 217) 210 (13) 115 (0) 1617 (610)
猎狗 5 Houndog 5 100 8713 (017) 3713 (2619) 1111 (018) 113 (4315) 110 (3313) 1115 (3115)
150 8017 (811) 3317 (3319) 919 (1116) 112 (4718) 017 (5313) 619 (5819)
200 70(2013) 1213 (7519) 717 (3113) 018 (6512) 015 (6617) 317 (7810)
0 (ck) 9113 6413 1312 212 115 1915
50 94( - 310) 74(1511) 14( - 611) 116 (2712) 114 (617) 1815 (511)
千年盛世 Millennium 100 8917 (118) 6217 (215) 13(115) 114 (3614) 112 (20) 1618 (1318)
150 8313 (212) 46(2816) 1213 (618) 111 (5010) 110 (3313) 1213 (3619)
200 7513 (1715) 4413 (3111) 1011 (2315) 017 (6812) 014 (7131) 410 (7914)
注 :括号里数据为比 ck 降低的幅度。
Note : data in bracket indicate the reducing range compared with control .
种子的萌发受到一定限制 ,表现在发芽率、发芽势、发
芽指数、活力指数等均比对照有不同程度的下降。但
知音的萌发则不同于其他两个品种 ,在 100Gy 的辐射
剂量下 ,知音的发芽率和发芽指数分别比对照高
418 %和 018 % ,发芽势则低于对照 717 % ,即发芽的种
子不够整齐。当辐射剂量达到 150Gy 时 ,3 个品种的
发芽率、发芽势、发芽指数等指标均低于对照 ,也低于
辐射剂量为 50 和 100Gy 的处理。当辐射剂量达到
200Gy 时 ,种子萌发后不能正常生长 ,这表现在其平均
芽长和平均根长明显低于其他处理。
由上面的分析可以看出 ,从种子萌发的指标上看 ,
150Gy 的辐射剂量可作为诱导高羊茅种子的有效剂量。
212 　辐射对萌发期种子内 SOD 酶活性的影响
3 个品种在萌发期种子内的 SOD 酶活性均表现出
先升高后降低的趋势。其中 ,千年盛世和猎狗 5 号在
50Gy 的辐射剂量下 SOD 酶活性达到最大 ,随后缓慢下
降。知音在 100Gy 辐射剂量下萌发期种子内 SOD 酶
活性达到最高 ,比对照高 2518 % ,之后酶活性急剧下
降。在 200Gy 的辐射剂量下 ,3 个参试品种的酶活性
均为最低。由此可以看出 , 低剂量辐射 ( 50Gy 和
002 核　农　学　报 20 卷
100Gy)能提高高羊茅种子的防御能力 ,这表现在 SOD
酶活性的增强上。但当辐射剂量过高 (200Gy) 时 ,种子
因损伤严重 ,SOD 酶已经失去了防御和修复能力 ,酶活
性显著降低 ,导致种子难以萌发 ,即使萌发后也很难正
常生长。
图 1 　辐射对高羊茅种子萌发期 SOD 酶活性的影响
Fig. 1 　The effect of irradiation on SOD
activity during germination stage
213 　辐射处理对萌发期种子内 POD 和 PPO 酶活性
的影响
过氧化物酶 ( POD) 和多酚氧化酶 ( PPO) 也是植物
体内的两种保护酶 ,这 2 种酶活性高则说明植物抗性
强。
图 2 　辐射对高羊茅种子萌发期 POD 酶活性的影响
Fig. 2 　The effect of irradiation on the activity
of POD during germination stage
由图 2 和图 3 可以看出 , 3 个品种萌发期种子内
的 POD 酶和 PPO 酶活性都是随着辐射剂量的增加先
升后降。其中 ,千年盛世和猎狗 5 号在 50Gy 的辐射剂
量下 POD 酶活性最大 ,随后快速下降。而知音则在
100Gy的辐射剂量下 POD 酶活性最大 ,随后下降。3
个品种在辐射剂量 200Gy 时 , POD 酶活性均为最低。
这一趋势与 SOD 酶活性的变化相一致。而 PPO 酶活
性的变化与二者不尽相同 ,参试的 3 个品种均在 50Gy
的辐射剂量 PPO 酶活性最大 ,随着剂量的增加 , PPO
酶活性也逐渐下降 ,到 200Gy 时酶活性最低。
图 3 　辐射对高羊茅种子萌发的 PPO 酶活性的影响
Fig. 3 　The effect of irradiation on the activity
of PPO during germination stage
3 　结论与讨论
辐射育种首先要确定适宜的辐射剂量 ,才可以获
得有效的诱变。在一定范围内增加辐射剂量可以增加
突变率 ,但过高的辐射剂量会降低出芽率和增加畸变
率。本研究中 ,高羊茅 3 个品种的干种子在辐射后 ,发
芽情况有一定变化 ,其原因可能是辐射对种子萌发的
生理活动产生了不同程度的影响。从试验结果来看 ,
低剂量辐射处理对高羊茅种子发芽具有促进作用。随
着辐射剂量的升高 ,种子萌发受到的抑制作用也增强 ,
并且表现出辐射剂量越大 ,抑制作用越明显、种子活力
越低的趋势。
不同的辐射剂量对敏感的种子体内细胞膜透性也
有影响。Mishra N P 认为辐射毒素和相应酶系的活性
可以作为作物辐射敏感性的测定指标 , SOD、POD 和
PPO 是植物体内 3 种重要的膜保护酶 ,能对细胞的伤
害做出响应 ,同时消除自由基产生的伤害而起修复作
用[10～11 ] 。本试验结果表明 ,在辐射剂量达到 200Gy
时 ,酶活性因不能被诱导而降低 ,修复功能丧失 ,膜透
性增大 ,有害物质增多。
从以上发芽试验和酶活性测定结果来看 ,150Gy
左右的辐射剂量能有效地诱导高羊茅种子发生变异 ,
又不会使种子受到过度损伤而影响萌发和幼苗生长 ,
不同品种的高羊茅种子 ,适宜的辐射剂量可能有所变
化 ,但不应低于 100Gy 或高于 200Gy。
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(下转第 224 页)
102Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2006 ,20 (3) :199～201
数才达到最大值。
213 　聚合物的结构表征
制备的聚合物红外光谱如图 3 ,图 3 中 3401cm- 1
附近的宽峰为聚丙烯酸中未中和的羧基2COOH 中的2OH的伸缩振动及甘蔗渣中2OH 的伸缩振动 ,图 4 中 ,
1568cm - 1 ,1454cm - 1为2COONa中的羰基 (2C = O)的伸缩
振动峰 ,1410cm - 1 为2COOH 中的羟基2OH 的弯曲振动
峰[8 ,9 ] ,1057cm - 1为甘蔗渣中纤维素中 C2O2C 的伸缩振
动峰。产物的红外光谱图中既有甘蔗渣的红外特征吸
收峰 ,也有聚丙烯酸钠的红外特征吸收峰。
图 3 　聚丙烯酸钠 ,甘蔗渣及接枝聚合物的红外图谱
Fig. 3 　IR spectrum of poly sodium acrylic acid (1) ,
bagasse (3) and grafted polymer (2)
3 　结论
在60 Coγ射线辐射下 ,丙烯酸钠接枝到甘蔗渣上。
　　　
用 IR 表征了产物结构。实验结果表明 ,该产物有较高
的吸水率 ,其最大吸水倍数 ,吸自来水可达干重的 220
倍 ,吸去离子水可达干重的 798 倍。接枝聚合产物随
甘蔗渣与丙烯酸的比例及辐射剂量的变化而有不同的
吸水倍数 ,可根据需要调整生产条件得到不同吸水倍
数的吸水材料。
参考文献 :
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