全 文 ：　文章编号 :100028551 (2002) 0620347204
辐照花粉对玉米 F1 M1 结实及后代植株的影响
周柱华　齐延芳　许方佐　邢燕菊　徐立华　邱登林
(山东省农业科学院原子能农业应用研究所 ,山东 济南　250100)
摘 　要 :用60 Coγ射线辐照玉米杂交种 (F1 ) 的花粉 ,然后采取自交方法授粉 ,以探讨辐
照花粉对 F1 M1 结实及后代植株的影响。
关键词 :玉米 ;杂交种 ;辐照花粉 ;选择
收稿日期 :2001202226
作者简介 :周柱华(1954～) ,男 ,山东济南人 ,山东省农业科学院原子能农业应用研究所副研究员 ,从事玉米辐射育种工作
多年来 ,育种工作者用γ射线辐照获得了大量的变异材料 ,发现利用单倍体的花粉作为辐
照材料有助于提高选择效率和加速育种进程 ,同时 ,辐照花粉也是创造非整倍体等遗传材料的
有效方法[1 ,2 ] ,用低剂量γ射线辐照花粉也是克服植物杂交不亲和性、促进远缘杂交的有效措
施之一[3 ,4 ] 。
1 　材料与方法
试验材料为 3 个玉米杂交种 ( F1 ) :鲁原 92 ×340、鲁原 92 ×C92331、鲁原 92 ×34933。于授
粉的前一天下午给雄穗套袋 ,第 2 天上午 10 点左右采集花粉 ,然后立即用60 Coγ射线进行照
射 ,剂量分别为 100 和 50Gy ,剂量率为 1135GyΠmin ,处理后马上进行自交授粉 ,同时设未照射的
对照区。田间进行生长性状观察 ,收获后进行穗部性状调查。第 2 年将得到的外观正常的种
子进行春播 ,在与其它试验材料相同的条件下调查其生育性状。第 3 年选择少量 F2M2 种子组
成 F3M3 群体 ,继续进行观测和选择。
2 　结果与分析
211 　γ射线处理花粉对 F1 M1 植株结实的影响
用较大剂量 (100Gy)辐照花粉后 ,植株当代的结实率受到极大的影响 ,正常籽粒很少 ,秕粒
明显增多 ,泡状物较多 ,且因品种不同而有所差异 (表 1) 。对照株自交授粉后结实良好 ,仅在
果穗顶部有少量的秕粒 (表 2) 。
用复合处理的花粉 (该杂交种的一个亲本花粉的辐照剂量为 100Gy ,另一个亲本花粉的辐
照剂量为 50Gy ,然后将这两种花粉混合起来) 给雌穗授粉后 ,果穗结实情况也很差 ,但正常籽
粒所占的百分率要稍好于辐照 100Gy 花粉的 (表 3) 。
743　核 农 学 报　2002 ,16 (6) :347～350Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
表 1 　单一辐照花粉 F1 M1 自交授粉结实情况
Table 1 　Self2seed setting of F1M1 generation from pollen irradiated with single dose
编号
No.
鲁原Luyuan 92 ×340 鲁原Luyuan 92 ×C92331 鲁原Luyuan 92 ×34933
正常粒
plump
seeds
秕粒
scurfy
seeds
泡状物
alveola2liked
structures
正常粒
plump
seeds
秕粒
scurfy
seeds
泡状物
alveola2liked
structures
正常粒
plump
seeds
秕粒
scurfy
seeds
泡状物
alveola2liked
structures
1 2 9 0 4 26 0 0 0 31
2 2 8 0 7 58 2 0 1 12
3 0 1 4 5 6 0 0 0 27
4 0 0 0 2 1 3 1 0 18
5 0 0 4 0 0 0 4 8 15
Σ 4 17 8 18 91 5 5 9 103
X 018 314 116 316 1812 110 110 118 2016
% 1318 5816 2716 1518 7918 414 413 717 8810
表 2 　CK自交授粉结实情况
Table 2 　Self2seed setting of CK
编号
No.
鲁原Luyuan 92 ×340 鲁原Luyuan 92 ×C92331 鲁原Luyuan 92 ×34933
正常粒
plump
seeds
秕粒
scurfy
seeds
泡状物
alveola2liked
structures
正常粒
plump
seeds
秕粒
scurfy
seeds
泡状物
alveola2liked
structures
正常粒
plump
seeds
秕粒
scurfy
seeds
泡状物
alveola2liked
structures
1 201 5 0 143 4 0 174 0 0
2 172 9 0 102 13 0 138 15 0
3 326 8 0 238 5 0 206 4 0
4 257 11 0 178 8 0 227 4 0
Σ 956 33 0 661 30 0 745 139 0
X 23912 813 0 16315 715 0 18613 313 0
% 9511 419 0 9517 413 0 9813 117 0
212 　辐照花粉对 F2 M2 植株的影响
第 2 年将得到的外观正常的自交种子种下去 ,F2M2 与对照相比生育性状有明显差异。首
先它们的出苗率很低 ,而且出苗时间延长 ;在株高、穗粒高上 F2M2 也都低于对照 ;生育期则比
对照有不同程度延长 (表 4) 。用辐照花粉授粉后 F2M2 群体中出现了雄穗花粉小、不伸出护
颖、无花粉或花粉极少、雌穗小花丝少的植株 ,表明辐照花粉对第 2 代植株仍有较大的作用 ,对
这几个品种来说 ,100Gy 的辐照剂量可能是偏大了。
表 3 　复合辐照花粉授粉结实情况
Table 3 　Seed2setting of hybrid whose two inbred lines from pollen irradiated with two doses separately
编号
No.
鲁原Luyuan 92 ×340 鲁原Luyuan 92 ×C92331 鲁原Luyuan 92 ×34933
正常粒
plump
seeds
秕粒
scurfy
seeds
泡状物
alveola2liked
structures
正常粒
plump
seeds
秕粒
scurfy
seeds
泡状物
alveola2liked
structures
正常粒
plump
seeds
秕粒
scurfy
seeds
泡状物
alveola2liked
structures
1 0 1 11 6 35 10 2 3 11
2 0 0 14 2 4 2 6 25 17
3 0 0 6 4 24 8 0 0 4
4 3 8 12 0 2 0 1 1 9
5 2 6 4 0 0 1 0 1 3
Σ 5 15 47 12 65 21 9 30 44
X 110 310 914 214 13 412 118 610 818
% 715 2214 7011 1213 6613 2114 1018 3612 5310
843 核　农　学　报 16 卷
表 4 　F2 M2 与 CK在几个性状上的比较
Table 4 　Several characters of F2M2 compared with CK
项目
item
品种
hybrid
种植数量
seed quantity
出苗天数
seed stage
(d)
出苗率
seed emergence
rate ( %)
株高
plant height
(cm)
穗位高
ear height
(cm)
生育期
growing period
(d)
单一辐照花粉
pollen irradiated
with single dose
复合辐照花粉
pollen irradiated
with two doses
CK
100Gy
鲁原Luyuan 92 ×340 4 13 2510 165 50 99
鲁原Luyuan 92 ×C92331 18 11 1617 140 42 102
鲁原Luyuan 92 ×34933 5 12 2010 155 60 108
50 + 100Gy
鲁原Luyuan 92 ×340 5 12 2010 168 57 100
鲁原Luyuan 92 ×C92331 12 11 3313 154 56 101
鲁原Luyuan 92 ×34933 9 12 2212 160 62 108
鲁原Luyuan 92 ×340 23 9 8710 180 75 98
鲁原Luyuan 92 ×C92331 23 9 9517 170 65 99
鲁原Luyuan 92 ×34933 23 9 9113 175 70 102
213 　F3 M3 植株的表现
选择鲁原 92 ×C92331 (100Gy) F2M2 得到的自交种子播种成为 F3M3 群体 ,据调查 F3M3 个体
间有不同程度的差异 ,有些差异还较大 ,这也提高了育种选择的机率 ,如该品种株型原为叶片
上冲的紧凑型 ,但 F3M3 中出现了叶片斜伸的半紧凑型和叶片平展的松散型 ,据统计这两种类
型分别占株数的 6117 %和 2147 %。
F3M3 的雌穗花丝分离成浅红、微红、黄 3 种 ,分别占群体的 54132 %、25193 %和 19175 % ;
F3M3 中仍出现了花药极小、不伸出护颖、无花粉的雄性不育植株 ,占群体的 4194 % ;据考种结
果 ,F3M3 的籽粒分为 3 种类型 :硬粒、半硬粒、马齿型。
从试验结果中还可看出 ,F3M3 植株在生育期、株高、穗位高、穗长、穗粒数性状上 ,变异幅
度都大于对照 ,这表明 F3M3 仍能体现出辐照效应 ,是育种选择的一个重要世代 (表 5) 。
表 5 　F3 M3 与 CK主要性状变异比较
Table 5 　Comparison of F3M3 and CK in variations of main characters
项目
item
平均值
average
变异范围
variation range
变异系数
coefficient of variability( %)
F3M3 CK
F3M3 CK
上限
superior limit
下限
lower limit
上限
superior limit
下限
lower limit
F3M3 CK
生育期
growing period(d) 101 99 105 97 101 98 714 313
株高
plant height (cm) 161 172 192 140 187 165 917 713
穗位高
ear height (cm) 52 68 73 47 74 57 1815 1218
穗长
ear length (cm) 1413 1617 1518 1118 1811 1513 614 418
穗粒数
grains per ear
13613 24614 262 54 372 127 3215 2512
943　6 期 辐照花粉对玉米 F1 M1 结实及后代植株的影响
3 　讨论和结论
11 采用辐照花粉进行授粉对 F1M1 结实有着极为显著的影响 ,这是因为辐照后花粉细胞
受到了严重的损伤和抑制 ,有些花粉即使和雌性细胞结合也不能形成正常的种子。
21 用辐照花粉授粉后所得到的外观正常的种子大部分不能正常出苗 ,能出苗生长的植株
也不同程度的表现出辐射损伤的影响 ,如出苗率很低 ,出苗时间延长。
31 用两种剂量处理后的亲本花粉混合其 F2M2 的性状表现与单一剂量处理花粉后的 F2M2
无明显差异。
41F3M3 代的一些性状仍表现出因辐照影响而变化的趋势 ,如株高和穗位高的降低、果穗
变小、粒数减少等 ,但它们的变异幅度都较大 ,这也扩大了育种选择的机会。
51 在实际操作中 ,应根据育种素材选择合适的辐照剂量 ,从本试验来看 ,用 100Gy 的剂量
辐照花粉过大 ,适宜的处理方法及剂量尚待进一步探索。
参考文献 :
[ 1 ] 　朱乾浩 ,等. 137Csγ射线对陆地棉花粉及其 M1 的辐射效应. 核农学报 ,1998 ,12 (2) :71～77
[ 2 ] 　胡保民 ,等. 陆地棉单体的诱发及鉴定. 棉花学报 ,1996 ,8 (1) :14～17
[ 3 ] 　杨平华 ,等. 利用理化因素克服植物自交、杂交和不亲和性. 核农学通报 ,1994 ,10 (4) :190～192
[ 4 ] 　李桂英 ,等. 辐照花粉促进普通小麦与窄颖赖草属间杂交的研究. 核农学报 ,1999 ,13 (6) :325～329
THE EFFECTS OF MAIZE POLLEN IRRADIATION ON THE SEED SETTING OF
F1 M1 AND THE PLANT GROWING OF SUBSEQUENT GENERATIONS
ZHOU Zhu2hua 　QI Yan2fang 　XU Fang2zuo 　XING Yan2ju 　XU Li2hua 　QIU Deng2lin
( Institute for Application of Nuclear Energy , Shandong Academy Sciences ,Jinan , Shandong prov. 250100)
ABSTRACT :The irradiation effects were studied by the methods of exposing the pollen of maize
hybrid( F1 M1 ) to 60 Coγ2ray and self2crossing in the F1 M1 and subsequent generations. The results
were as follows. The seed setting of F1 M1 generation was severely affected after pollen was treated
with a rather high dose( 100 Gy) , the ear bearing more scurfy seeds ,alveola2liked structures and
less plump seeds. The difference between two treatments , ( 1) irradiating two inbred lines of one
hybrid with two doses( 100 and 50 Gy) separately ,then pollinating with blended pollen , ( 2) irradi2
ating with single dose , was not signif icant. Anther and ( or) pollen2aborted plants appeared in
F2 M2 generation. The damage effects of irradiation still existed in F3 M3 generation , several plants
having mutant characters appeared , and the opportunity of breeding selection increased.
Key words :maize ; hybrid ; pollen irradiation ; selection
053 Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2002 ,16 (6) :347～350