全 文 ：文章编号 :100028551 (2007) 052466204
狐米草 ( Spartina patens)低能重离子
突变系营养成分分析
闫茂华1 ,2 　王蔓丽1 　陆长梅1 　吴国荣1 　钦　佩3
(11 江苏省资源生物技术重点实验室 ,江苏 南京　210046 ; 21 连云港师范高等专科学校 ,江苏 连云港　222006 ;
31 南京大学生命科学学院 ,江苏 南京　210093)
摘 　要 :为从经低能重离子诱变的狐米草突变系中筛选出适合在滩涂生长、营养丰富的牧草株系 ,在前文
比较了模拟滩涂环境种植的各突变系生物量和光合能力的基础上 ,本文进一步检测了几种主要有机和
无机营养成分含量以及几种主要重金属污染元素在各突变系地上部分的积累量。结果显示 ,除 N5、
N10、N3 突变系的粗蛋白含量较对照系有明显提高 (分别提高了 26195 %、18187 %和 10191 %) 、N4 突变
系的无氮浸出物含量略高于对照系 (2184 %)外 ,所有突变系的有机营养含量与对照系或没有明显差别
或略低 ;其无机营养含量均较对照系有明显提高 ,其中 N1、N3、N5 等突变系的含量相对较高。表明低能
重离子束诱变改变了狐米草的经济性状 ,其中 ,N5 和 N3 突变系因生物量大、光合能力强、营养丰富 ,较
适合于沿海滩涂种植。
关键词 :狐米草 ; 诱变 ; 品系筛选 ; 有机营养 ; 无机营养
收稿日期 :2007201211
基金项目 :江苏省科委技术委员会自然基金资助项目 (2005SWXOSZ005) ;江苏省资源生物技术重点实验室资助项目 (164070300803)
作者简介 :闫茂华 (19662) ,男 ,江苏连云港人 ,副教授 ,在职硕士研究生 ,主要从事植物生理生化方面的研究工作。
通讯作者 :陆长梅 (19692) ,女 ,江苏南通人 ,博士 ,副教授 ,主要从事植物生理生化与分子生物学研究。E2mail : luchangmei @njnu. edu. cn
NUTRIEN ANALYSIS OF Spartina patens MUTANT LINES
INDUCED BY LOW ENERGY HEAVY ION
YAN Mao2hua1 ,2 　WANG Man2li1 　LU Chang2mei1 　WU Gu2rong1 　QIN Pei3
(11Jiangsu Key Lab for Bioresource Technology , Nanjing Normal University , Nanjing , Jiangsu 　210097 ;
21Lianyungang Teacher’s College , Lianyuangang , Jiangsu 　222006 ;
31 Nanjing University , Nanjing , Jiangsu 　210093)
Abstract :In order to screen out fine pastures adapted to the east seashores of China , Spartina patens mutant lines induced by
low energy heavy ion were grown in a simulating the seashore condition outdoors. A comparison of biomass and photosynthetic
ability among 10 mutant lines had been carried out , contents of main organic and inorganic nutritients and main heavy metals
in above2ground parts of each line were assayed. Results showed that only crude protein contents of N5 , N10 and N3 were
higher than that of control (at the percent of 26115 % , 18187 % and 10191 % respectively) , and soluble carbohydrate content
of N4 was slightly higher than that of the control (2184 %) , organic nutrition contents of other mutant lines were not so ; while
inorganic nutritient contents of the 10 mutant lines were evidently higher than that of the control . These indicated that low
energy heavy ion radiation could lead to some economic characters of S . patens , N5 and N3 mutant lines with had high
photosynthetic abilities , great biomasses and abundant nutrition were the most suitable mutant lines for pastures adapting to
seashores.
Key words : Spartina patens (Ait . ) Muhl . ; mutation ; selections ; organic nutrition ; inorganic nutrition
664　 核 农 学 报　2007 ,21 (5) :466～469Journal of Nuclear Agricultural Sciences
　　为了充分利用我国东部沿海滩涂 ,保护与恢复滩
涂湿地生态环境和向海洋争地 ,通过栽培优质牧草 ,发
展当地畜牧业 ,南京大学盐生生态实验室率先从美国
引种盐生植物狐米草 ( Spartina patens) ,并利用剂量为
216 ×1015～1516 ×1015 ion cm - 2的 N + 重离子束低能注
入技术处理狐米草愈伤组织 ,获得再生突变系[1 ] 。由
于狐米草在自然条件下有性繁殖率极低 ,因此利用地
下根茎进行营养繁殖。经过连续三年的室内栽培 ,发
现有 10 个突变系在表型上具有一定的优越性。这 10
个突变系经过两年的室外模拟滩涂种植后 ,检测显示
它们在生物量和光合能力方面均存在一定的差异 ,据
此可以初步筛选牧草株系[2 ] 。但作为优良牧草 ,仅有
较高的生物量还远远不够 ,还需要组织营养丰富、不含
对动物生长不利的因子等等。因此 ,我们在前面研究
的基础上 ,进一步检测各株系地上部分的主要营养成
分含量和几种常见的重金属污染元素在植物体中的积
累 ,为筛选优良的、适于滩涂生长的牧草狐米草突变系
提供依据。
1 　材料与方法
111 　材料和培养方法
狐米草由南京大学生命科学学院盐生生态实验室
提供 ,共包括 10 个突变系 (分别取名为 N1～N10) 和 1
个野生系作为对照系 (CK) (来源详见前言) ,于 2005 年
4 月初以等密度种植于南京师范大学生命科学院花房
露天向阳的各个单独的水泥实验池内。用自来水溶解
粗海盐配制成 215 %盐度的人造海水 ,每周用人造海
水浇灌 1 次以模拟沿海滩涂环境 ,每月用 Hoagland 营
养液浇灌 1 次以补充各种营养成分 ,并根据地面湿润
状况适时喷灌自来水。2005 年 8 月中旬在距离地面
5cm处割去所有株系的地上部分 ,此后在室外自然条
件下生长并安全越冬。2006 年 4 月起 ,在同样人造海
水浇灌条件下生长 ,待至 7 月 ,按下述实验方法剪取部
分材料进行营养成分含量测定。
112 　测定方法
11211 　鲜样品处理 　在距离地面 5cm 处随机剪取各
株系地上部分 ,用去离子水洗净、吸干后 ,剪碎混匀。
将样品放入烘箱中 ,65 ℃通风 12h 烘干 ,粉碎过筛后备
用。
11212 　分析方法　各样品的粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、
粗灰分等按照常规方法检测[3 ] ,无氮浸出物按差额法
计算得出[3 ] 。可溶性蛋白含量参照 Bradford 的方
法[4 ] ,以牛血清蛋白 (BSA) 为标准蛋白。各指标单位
均以单位干重的百分比计算。
11213 　矿物质元素测定 　按 11211 中方法准备已剪
成碎末的新鲜材料若干 ,用电感耦合等离子体发射光
谱仪 (美国黎曼公司 PS2I型)进行测定。
11214 　数据分析　除矿物质元素外 ,各数据以 3 次重
复的平均值表示。各数据经过 Origin 610 分析 ,数据差
异显著性检验采用单因素ANOVA 分析 (显著性水平 P
= 0105) 。
2 　结果与分析
211 　狐米草突变系有机营养成分含量比较
作为饲料 ,植物体中有机质的含量影响着牧草质
量。而有机质中 ,蛋白含量无疑是非常重要的一个指
标。饲料中蛋白含量不足会导致幼年动物生长发育受
阻、动物消化机能紊乱等。粗蛋白是常规饲料分析中
用以检测饲料中一切含 N 物质的指标 ,它包括真蛋白
和非蛋白含氮物两个部分 ,而饲料中的可溶性蛋白由
于易被动物吸收利用 ,其含量也从另一个方面反映了
饲料的营养状况。从表 1 中可以看出 ,各株系间的粗
蛋白含量相差较大 ,其中 N5、N10 和 N3 的粗蛋白含量
相对较高 ,它们分别较对照系提高了 26195 %、18187 %
和 10191 % ,N1、N4、N6、N8 和 N9 等的含量明显低于对
照系 , 最低的 N9 粗蛋白含量较对照系下降了
30137 %。在可溶性蛋白含量方面 ,N4、N5、N7 和 N8 明
显高于对照系 ,其余突变系的含量较对照系低 (表 1) 。
饲料中的有机物除粗蛋白外 ,还包括粗脂肪 (包括
真脂与类脂两大类)和碳水化合物等 ,而植物体内的碳
水化合物根据动物消化吸收程度的难易 ,又被分成两
部分 ,分别用粗纤维和无氮浸出物 (实质为可溶性碳水
化合物)表示。由于粗脂肪和无氮浸出物较易被动物
吸收利用 ,被当作是衡量饲料营养价值的两个重要指
标 ,而粗纤维则是饲料中难以消化的部分。表 1 显示
的狐米草对照系粗脂肪含量在各禾本科牧草中处在中
间水平[5 ] 。从平均值上看 ,虽然各突变系间的粗脂肪
有一定差别 ,N1、N3、N5 和 N8 突变系与对照系间无显
著性差异 ,其余突变系的粗脂肪含量均较对照系低。
在无氮浸出物方面 ,仅 N4 突变系较对照系高出了
2184 % ,其余突变系与对照系比较或者相当 (N3、N5、
N6、N9) ,或略低 (N1、N2、N7、N8) (表 1) 。在粗纤维方
面 , N3、N4、N5 和 N9 突变系与对照系没有显著性差
异 ,其余 5 个突变系的粗纤维含量较对照系高 ;即使是
含量最高的 N10 突变系也仍处于禾本科牧草的中间
水平[5 ] (表 1) 。根据以上结果可以看出 ,通过诱变 ,除
764　5 期 狐米草 ( Spartina patens)低能重离子突变系营养成分分析
N4 突变系的无氮浸出物含量略高于对照系外 ,其余突
变系的粗脂肪、无氮浸出物含量均与对照系无显著差
别或低于对照系 ,而动物难以消化的粗纤维的含量与
对照相比则无显著差异或高于对照。
表 1 　狐米草突变系主要有机营养含量比较
Table 1 　Content comparison of main organic nutrition among mutant lines of S . patens (Data = means ±Se , n = 3)
株系 粗蛋白含量 ( %) 可溶性蛋白含量 ( %) 粗脂肪含量 ( %) 无氮浸出物含量 ( %) 粗纤维含量 ( %)
CK 71850 ±01186a 21947 ±01037a 31091 ±01176a 541160 ±01566a 271258 ±01279a
N1 71191 ±01155b 21716 ±01012b 31172 ±01104a 521362 ±01219b 291005 ±01230b
N2 71769 ±01018a 21574 ±01139b 21787 ±01077b 531029 ±01267b 281287 ±01077c
N3 81706 ±01442c 21348 ±010336c 31004 ±01159ab 521414 ±11660ab 281170 ±01810abc
N4 61147 ±01385d 31360 ±01170d 21821 ±01054b 551697 ±01753c 271654 ±01384ac
N5 91966 ±01075e 31461 ±01094d 21871 ±01109ab 521981 ±01537ab 271036 ±01303a
N6 61844 ±01106f 21716 ±01085be 21847 ±01032b 531575 ±11562abc 291013 ±01891bc
N7 71719 ±01345ab 31263 ±01118c 21758 ±01066b 511512 ±01878b 291258 ±01539b
N8 71219 ±01044b 31189 ±01079c 21821 ±01097ab 521153 ±01902b 291321 ±01541b
N9 51466 ±01049g 21792 ±01058e 21693 ±01122bc 561029 ±11421ac 281193 ±01699abc
N10 91331 ±01106h 21813 ±01097e 21631 ±01069c 501951 ±01359d 291464 ±01269b
注 :相同字母表示没有显著性差异 ( P < 0105) 。
212 　狐米草突变系部分矿质元素含量比较
由表 2 可见 ,狐米草各突变系的 Ca、P、Mg、Fe、Zn
含量均显著高于对照系 (N7 突变系的 P 含量除外) ,其
中 N1 的含量最高 ;其次为 N6 ;其余突变系的各矿物质
元素升幅大小不等 ;此外N2 的 Ca 含量达到了 1067μg.
g - 1 FW ,是所测 11 个株系中含量最高的 ,该株系的Mg、
Fe 等元素含量也相对较高。
表 2 　狐米草突变系部分矿质元素含量比较
Table 2 　Comparisons of partial mineral elements among mutant lines of S. patens
株系 Ca P Mg Fe Zn Se Cu Pb Cd Cr
CK 506 366 170 1314 6136 3146 ND ND ND ND
N1 1035 750 301 11010 28120 12170 ND ND ND ND
N2 1067 438 259 8416 11190 ND ND ND ND ND
N3 914 493 269 5614 9114 22110 ND ND ND ND
N4 791 520 240 5012 7157 ND ND ND ND ND
N5 692 642 264 6518 10100 4194 ND ND ND ND
N6 1021 489 334 13710 11100 18140 ND ND ND ND
N7 678 354 199 6814 9129 8187 ND ND ND ND
N8 787 530 284 8513 20130 ND ND 213 ND ND
N9 881 569 285 6319 10160 9105 ND ND ND ND
N10 812 447 271 5313 12180 ND ND ND ND ND
注 :ND 表示未检测到。
　　狐米草对照系 Se 含量较低 ,仅达 3146μg. g - 1 FW ,
但诱变后的 10 个突变系中 ,有 5 个株系的 Se 含量有
大幅度提高 ,其中 N3、N6 的升幅最大 (表 2) ,这意味着
N3、N6 较其他突变系有更强的富集 Se 能力。这为进
一步筛选富 Se 牧草提供了材料。
本试验还检测了目前污染严重的几种重金属元素
在狐米草突变系中的积累量。结果显示除 N8 检测出
微量 Pb 外 ,其余突变系均没有检测到 Cu、Pb、Cd、Cr 这
4 种重金属元素 (表 2) ,表明绝大多数突变系可以作为
不富集重金属的牧草资源。
3 　讨论
大量研究发现 ,离子注入技术具有变异幅度大、频
率高 ,良性变异多以及后代稳定快等诸多优点 ,符合现
代育种的要求和目的[6～11 ] 。离子注入技术已成为当今
植物改良和作物育种一种新的重要手段[6 ] 。
经低能重离子诱变后的狐米草 10 个突变系 ,在模
拟滩涂种植后检测发现 :离子束注入技术在无机物质
含量方面对狐米草产生了深远的影响 ,10 个突变系的
有益矿质元素含量均显著高于对照系 ,其中 N1、N3、
864 核　农　学　报 21 卷
N5、N6、N9 的 Ca、P 及 Se (N5 突变系除外) 等均相对较
高 ,且除 N8 外 ,其余突变系没有监测到重金属污染元
素的积累 (表 2) ;此外 ,诱变也使得 N5、N10、N3 突变系
的粗蛋白含量明显提高 (表 1) 。
结合本文的营养成分与前文[2 ]的生物量和光合能
力比较结果可以看出 ,10 个突变系中 ,N5 的牧草相关
经济性状 (生物量与营养成分等) 相对最佳 ,N3 次之。
因此 ,N5 和 N3 两个突变系是较适合于我国东部沿海
滩涂种植的牧草用株系。已将 N5 和 N3 突变系在盐
城沿海滩涂部分地区进行试点种植 ,观察其在滩涂实
地生长状况 ,并进一步分析其生态效应 ,从而为其最终
能在我国东部沿海滩涂安全安家落户做好准备。
参考文献 :
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(上接第 450 页)
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964Journal of Nuclear Agricultural Sciences
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