全 文 ：文章编号 :100028551 (2000) 0120012205
低剂量γ辐射诱导作物种子超弱发光研究
王树禹　赵　越　李茫雪　包平安　刘　勇　王亚玲
(东北农业大学生物物理教研室　黑龙江 哈尔滨　150030)
摘要 :用 20 Gy、30 Gy 和 40 Gy 60Coγ射线照射黄瓜种子 ,用 10 Gy、20 Gy 和 40 Gy 剂量
照射番茄种子 ,在停照后 6、12、24、48 和 72h 测量干种子和萌动种子超弱发光强度。
结果表明 ,在低剂量辐照范围内 ,超弱发光强度随辐照剂量增大而增大 ,种子萌动期
发光强度大于干种子 ,经 10 Gy 处理的番茄种子发光强度一直高于其它处理及对照
组。
关键词 :低剂量辐射 　黄瓜 　番茄 　种子 　超弱发光强度
收稿日期 :1998206218。
资金项目 :黑龙江省自然科学基金资助项目。
作者简介 :王树禹
任何生命物质都发射一种极其微弱的光子辐射 ,称为生命系统的超弱发光 ,这种发光与一
般意义的生物发光及化学发光不同。许多实验证实 ,植物的超弱发光来自于体内的核酸代谢、
呼吸代谢以及各种氧化还原过程 ,它的变化与植物体内的生理变化密切相关[1～4 ] 。超弱发光
作为生命活动的一种表现 ,机理极为复杂 ,光照、温度、电离辐射等多种物理因素对植物超弱发
光有显著的激发作用 ,因此 ,深入探讨超弱发光在生命活动中的作用以及外界因素对超弱发光
的影响 ,能揭示外界因素影响生物变化的本质。
电离辐射对生命细胞超弱发光的影响比较显著 ,用 X 射线和γ射线照射细胞的实验表
明 ,由辐射诱导的超弱发光强度与辐射剂量成线性相关 ,照射剂量越大 ,发光强度越大 ,最大可
比正常细胞的超弱发光大 8 倍[5 ] ,但发光峰值却不发生任何位移。
大量试验表明 ,低剂量γ射线照射黄瓜、番茄等作物种子有明显的增产作用 ,但由于实验
重演性差 ,因此 ,低剂量电离辐射刺激现仍处于研究阶段 ,未能在农业生产上大面积推广应用。
低剂量电离辐射刺激的重演性与生物体内的复杂变化和辐射剂量等因素有关。本文用60 Coγ
射线低剂量辐射黄瓜、番茄种子 ,以探讨超弱发光强度与辐照剂量的关系 ,并用发光强度来检
测辐射刺激增产适宜剂量范围 ,为大面积推广应用低剂量辐射刺激增产技术提供种子检测手
段。
1 　材料与方法
111 　供试材料
黄瓜龙杂黄 7 号 ,番茄东农 706。
21　 核 农 学 报　2000 ,14 (1) :12～16Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
112 　辐照源
黑龙江省农业科学院原子能所60Co2γ辐照室。
113 　辐照剂量
黄瓜辐照剂量为 20 Gy、30 Gy 和 40 Gy ;番茄辐照剂量为 10 Gy、20 Gy 和 40 Gy。
114 　测量条件选择
实验用美国 BECKMAN 公司生产的 L S5801 型液体闪烁计数器测量黄瓜、番茄种子的超
弱发光。当测量样品进入测量室前 ,受到换样室自动控制光源的照射而产生光致发光被记录
下来 ,所以 ,超弱发光测量受光致发光的干扰[6 ,7 ] 。但光致发光 011min 就衰减 ,因此 ,每次测
量时弃去 011min 初始 cpm 值 ,以排除光致发光的干扰。
115 　发光强度测量方法
用 L S5801 型液体闪烁计数器专用程序 6 测量γ射线辐照后的黄瓜和番茄干种子和萌动
种子的超弱发光强度。测量时 ,随机取 40 粒种子在暗室中转到闪烁杯中 ,在仪器样品室中暗
适应 ,以未经照射的种子为对照 ,以空杯子的同时测量为本底。每个处理重复 5 次 ,每个样品
测量 10min ,取其平均值作为该样品的发光强度 (cpm) 值 ,每次测量扣除 011min 的 cpm 初始
值。60Co2γ射线辐照的种子在停照后不同时间内进行超弱发光测量。
2 　结果与分析
211 　60Co2γ射线处理干种子的超弱发光强度比较
图 1 　60Co2γ射线处理的黄瓜干种子
发光值的衰减趋势
Fig. 1 　The trend of reduced ult raweak
luminescence in dry cucumber seeds
treated by 60Co2γ ray
—■—20 Gy 　—△—30 Gy 　—×—40 Gy 　—. —CK 图 2 　60Co2γ射线处理的番茄干种子发光值的衰减趋势Fig. 2 　The trend of reduced ult raweakluminescence in dry tomato seedstreated by 60Co2γ ray—■—10 Gy 　—△—20 Gy 　—×—40 Gy 　—. —CK
　　由表 1 和图 1 可以看出 ,经不同剂量60Co2γ射处理的黄瓜干种子其发光值均高于对照 ,而
且随着辐照剂量的增大而增大。前 24h 内 40 Gy 处理的黄瓜种子一直显著高于其它处理及对
照 (p < 0101) 。随着测量时间的延长 ,种子的发光强度呈指数衰减。在 48h 后 ,各处理的发光
31　1 期 低剂量γ辐射诱导作物种子超弱发光研究
值与对照组的发光值差异不显著 (p > 0105) 。而番茄种子经不同剂量的60 Co2γ射线处理的干
种子的发光值与黄瓜不同 (图 2) 。10 Gy 处理的干种子发光值比其它各处理的种子发光值都
高 ,72h 后测量 ,差异仍极显著 (p < 0101) 。而 20 Gy 和 40 Gy 处理的干种子发光值反而比对照
低。各处理的番茄干种子的发光值也随着测量时间的延长呈指数衰减。
表 1 　γ射线处理的干种子发光强度值
Table 1 　The ult raweak luminescence intensity of dry seeds treated by 60Co2γ ray (cpm)
品　种
Variety
照射剂量
Dose ( Gy)
测量时间　Measuring time (h)
6 12 24 48 72
黄瓜
Cucumber
番茄
Tomato
20 6359Cc 4324Cc 3610Bb 3230Aa 3189Aa
30 7080Bb 5150Bb 3799Bb 3280Aa 3260Aa
40 8750Aa 6510Aa 4539Aa 3290Aa 3234Aa
CK 5670Dd 4020Cc 3464Bb 3196Aa 3008Aa
10 10086Aa 8258Aa 6722Aa 6469Aa 6344Aa
20 5339Bcc 4629BCc 4084Bc 3854Bb 3840Bb
40 5040Cc 4236Cd 3988Bc 3822Bb 3800Bb
CK 5700Bb 4996Bb 4499Bb 3846Bb 3840Bb
212 　60Coγ射线处理后种子萌动期的超弱发光强度比较
上述经照射后的干种子在水中 (24～26 ℃) 浸种 ,6h 后每隔一定时间测其发光值 (表 2) 。
从图 3 可以看出 ,黄瓜种子的发光值仍是各辐射处理的发光值 ,均高于对照组 ,而且随着剂量
的增大而增大 ,在 24h 内各处理间差异显著。随着测量时间的延长 ,种子的发光强度逐渐减
弱 ,在 72h 后测量 ,40 Gy 处理种子的萌动发光强度仍明显高于其它各处理的发光强度 (p <
0101) 。不同剂量处理的番茄种子萌动期的发光强度总体来说是随着测量时间的延长而减弱
(图 4) ,经 10 Gy 处理的种子萌动期发光值一直高于其它处理及对照组 ,而且在 72h 后这种差
异仍达到极显著水平 (p < 0101) 。
图 3 　γ射线处理黄瓜种子萌动期的
发光强度的衰减趋势
Fig. 3 　The trend of reduced ult raweak
luminescence during germination stage
of cucumber seeds treated by 60Co2γ ray
—■—20 Gy 　—△—30 Gy 　—×—40 Gy 　—. —CK 图 4 　γ射线处理番茄种子萌动期的发光强度的衰减趋势Fig. 4 　The trend of reduced ult raweakluminescence during germination stage oftomato seeds treated by 60Co2γ ray—■—10 Gy 　—△—20 Gy 　—×—40 Gy 　—. —CK
41 核　农　学　报 14 卷
　　20 Gy 和 40 Gy 处理的种子萌动发光值低于对照 ,72h 后差异显著 (p < 0105) ,而 20 Gy 和
40 Gy 两处理间萌动发光值差异不显著 (48h 时除外) 。各处理浸种后萌动种子发光值都比干
种子高。
表 2 　60Co2γ射线处理后种子萌动期的发光强度值
Table 2 　The ult raweak luminescence of seeds treated by 60Co2γ ray at germination stage (cpm)
品　种
Variety
照射剂量
Dose
( Gy)
测量时间　Measuring time (h)
6 12 24 48 72
黄瓜
Cucumber
番茄
Tomato
20 36710Bc 26970Ce 22680Bb 18690Bbc 5780Bb
30 49820Ab 32410Bb 26689Aa 20520Bb 6720Bb
40 52700Aa 35500Aa 28449Aa 24139Aa 8330Aa
CK 34360Bd 23194Dd 20339Bc 18200Bc 5619Bb
10 72150Aa 58720Aa 56549Aa 55340Aa 21100Aa
20 43460BCc 31540Bb 27400Bc 26669BCc 7500Bc
40 41140Cc 30360Bb 27449Bc 23380Cd 7420Bc
CK 46520Bb 32100Bb 30890Bb 30069Bb 10529Bb
213 　60Co2γ射线影响发光强度分析
60Co2γ射线处理种子能诱导发光 ,发光强度与辐射剂量有关 ,在低剂量辐射范围内 ,随着
剂量的增加发光强度增大 ,20～40 Gy 辐射剂量属黄瓜低剂量范围。说明适量辐射能打破种子
休眠 ,加速种子萌发 ,提高发芽率。而番茄的低剂量辐射范围为 10 Gy 以下 ,20 Gy 和 40 Gy 处
理的番茄种子的生理活动受到抑制 ,代谢缓慢 ,其发光强度低于对照。
浸种萌动后的种子发光值均比干种子发光值高 ,这是由于干种子吸水膨胀后种子内部贮
藏物质水解 ,改善了内部反应条件 ,加速各种反应的进行 ,使种子生理活动加快 ,所以发光强度
高。
不同作物发光强度不同 ,辐射处理的黄瓜干种子和萌动种子的发光值均明显低于番茄种
子 ,黄瓜种皮较耐辐射 ,而且种皮内具有某种抑制发芽的物质 ,有影响种子发芽能力的“综合性
种皮效应”[8 ] 。种皮效应强 ,抑制物多 ,发光强度较弱 ,反之 ,表现很强。
3 　讨 　论
11 60Co2γ射线能诱导植物超弱发光 ,发光强度与剂量有一定相关性 ,在低剂量辐射范围
内 ,随着辐射剂量增大发光强度增大。
21 种子不同发育期发光强度不同 ,发光强度与种子内部的生命活动有关 ,种子萌动期发
光强度大于干种子 ,这是由于萌动期测试过程中有水分的干扰。
31 不同植物的超弱发光强度不同 ,番茄种子发光强度大于黄瓜 ,这是由于黄瓜的“种皮综
合效应”所致。
51　1 期 低剂量γ辐射诱导作物种子超弱发光研究
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LOW2DOSEγ2RAY RADIATION IND UCED SEEDS ULTRAWEAK L UMINESCENCE
WAND Shu2yu 　ZHAO Yue 　L I Mang2xue 　BAO Ping2an 　L IU Yong 　WAN G Yaling
( Biophysics Research Instit ute , Northeast A gricult ural U niversity , Heivongjiang prov Haerbin 　150030)
ABSTRACT :Cucumber seeds were irradiated with 60Co2γrays of 20 Gy , 30 Gy , 40 Gy ,and toma2
to seeds were irradiated with 60 Co2γ rays of 10 Gy , 20 Gy , 40 Gy. Then ultra weak luminescence
intensity of dry seeds and sprout seeds were measured in 6 ,12 ,24 ,48 ,72hours after irradiation.
The results showed that ultra weak luminescence intensity increased with the irradiation dose in
the range of low2dose. Luminescence intensity at germination stage was stronger than that of dry
seeds. Luminescence intensity of treated tomato seeds was higher than other dose treatments and
CK.
Key words :Low2dose ,radiation ,cucumber ,tomato ,seeds ,ult raweak luminescence intensity
61 Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
2000 ,14 (1) :12～16