全 文 ：文章编号 :100028551 (2008) 062794204
辐照对苦荞种子发芽及苗期细胞膜与保护酶活性的影响
李国柱　申慧芳
(山西农业大学文理学院 ,山西 太谷　030801)
摘 　要 :利用不同剂量 (100～500Gy)的60 Coγ射线辐照处理 3 个苦荞品种的干种子 ,研究γ射线对苦荞幼
苗的性状、膜透性和保护酶活性的生物学效应。结果表明 ,3 个苦荞品种的发芽率、苗高、根长随着辐照
剂量的增加逐渐降低 ,细胞膜透性、丙二醛含量、SOD 酶活性和 POD 酶活性则逐渐增加 ,但在 0～300Gy
剂量辐照范围内的晋荞 2 号和九江苦荞的 SOD 酶活性呈现增加 - 降低 - 增加的趋势。γ射线对不同品
种各性状产生的影响程度也不同 ,3 个品种辐照敏感性依次为九江苦荞 > 西农 1 号 > 晋荞 2 号。
关键词 :苦荞 ;辐射诱变 ;辐照敏感性
EFFECT OF SEED IRRADIATION ON GERMINATION, CELL MEMBRANE AND ACTIVITY
OF PROTECTIVE ENZYME OF TARTARIAN BUCKWHEAT
LI Guo2zhu 　SHEN Hui2fang
( College of Arts and Sciences , Shanxi Agricultural University , Taigu , Shanxi 　030801)
Abstract :In order to evaluate the biological effects of irradiation on germination and seedling growth of tartarian buckwheat ,
seeds of Jinqiao No. 2 , Xinong No. 1 , Jiujiang tartarian buck wheat were irradiated in the dose range of 0～500Gy. The
results showed that with the increase of the irradiation doses , the germination rate , seedling height , root length of three
varieties decreased , but the permeability of membrane , malondialdehyde concentration , activity of SOD and POD of seedling
gradually increased. The activity of SOD of Jinqiao No. 2 and Jiujiang tartarian buckwheat were observed“increase2decrease2
increase”along with the dose increase from 0 to 300Gy. The radiosensitivity of 3 cultivars was in the order of Jiujiang tartarian
buckwheat > Xinong No. 1 >Jinqiao No. 2.
Key words :tartarian buckwheat ; irradiation effect ; radiosensitivity
收稿日期 :2008203231 　接受日期 :2008206203
基金项目 :山西省科技攻关项目 (200603101221)
作者简介 :李国柱 (19552) ,男 ,山西忻州人 ,教授 ,硕士生导师 ,主要从事杂粮辐射诱变育种方面的工作。Tel : 035426286959 ; E2mail : ligz593 @
1261com　　苦荞属蓼科作物 ,为荞麦属中的一个栽培种 ,是我国重要的小杂粮之一。苦荞不仅具有生育期短 ,耐冷凉、耐贫瘠、适应性强等特点 ,而且具有很高的营养价值和药用价值[112 ] ,特别是它含有很高的药用成分 ———生物类黄酮和芦丁 ,其保健功能越来越受到人们的关注 ,具有很好的开发利用前景[3 ] 。辐射诱变育种是植物育种的有效途径之一[4 ] ,但有关苦荞辐射诱变育种的研究报道很少。本试验采用60 Coγ射线辐照 3 个不同品种的苦荞干种子 ,研究种子经辐照后苗期的性状、 细胞膜透性和保护酶活性的变化 ,确定不同品种的辐照敏感性 ,为苦荞的辐射诱变育种提供试验依据。1 　材料与方法111 　试验材料本试验辐照材料为全国推广的苦荞品种晋荞 2号、西农 1 号和九江苦荞 ,由山西省农业科学院提供。112 　试验方法
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11211 　诱变处理方法 　将休眠的苦荞干种子装入种
子袋中 ,在山西农业大学辐射研究所进行60 Coγ射线
辐照处理 ,辐照的剂量分别为 100、200、300、400 和
500Gy ,剂量率为 1186GyΠmin ,以未辐照的种子为对照。
11212 　发芽试验 　将辐照后的种子分别播于铺有两
层滤纸的培养皿中 ,每皿 50 粒 ,每剂量处理设 3 个重
复 ,定量加水 ,25 ℃下培养。每天统计种子发芽情况至
发芽率最高为止 ,于第 10 天分别测量幼苗的苗高和根
长 ,每皿随机取 30 株 ,取平均值。第 14 天每皿随机取
10 株幼苗测定各种生理生化指标。
113 　生理生化指标的测定方法
细胞膜透性采用 DDS - Ⅱ型电导仪进行测定 ,用
电解质外渗百分率即相对电导率来表示 ;膜脂过氧化
物 (MDA)含量用硫代巴比妥酸法测定 ;超氧化物歧化
酶 (SOD)含量用氮蓝四唑法测定 ;过氧化物酶 (POD) 活
性的测定用愈创木酚法。以上各指标的测定按参考文
献[5 ]中所介绍的方法进行。
2 　结果与分析
211 　60 Coγ射线对苦荞发芽率的影响
各剂量处理下发芽率的多重比较见表 1。经辐照
处理后 ,苦荞种子发芽率大部分低于对照 ,前 4 天其发
芽时间随剂量的增加而推迟。
表 1 　辐照对种子发芽率的影响
Table 1 　Effect of irradiation on the germination rate of seed ( %)
剂量 dose
( Gy)
晋荞 2 号 Jinqiao2 # 西农 1 号 Xinong1 # 九江苦荞 Jiujiang tartarian buckwheat
48h 96h 48h 96h 48h 96h
0 3810aA 5017aA 6917aA 7415aA 7017aA 8018aA
100 3610aA 4410abA 7010aA 7213abAB 7215aA 8114aA
200 3217bB 4017bA 6313abAB 7110abAB 5219bB 6814bB
300 3010bB 4013bAB 5616bB 6316bAB 4510bcBC 5510cC
400 2113cC 3813bB 4711cB 6115bB 3814cC 5419cC
500 1113dD 3718bB 3516dC 5914bB 2217dD 5010cC
注 :表中数据后相同小写、大写字母分别表示在 0105 和 0101 水平上差异不显著。
Note : The data followed by common small and capital letters indicated no significant at 0105 and 0101 levels , respectively.
　　表 1 的数据显示 ,3 个苦荞品种随着辐照剂量的
增加 ,发芽率呈下降趋势 ; 100Gy 与对照相比发芽率变
化幅度较小 ,表明较低剂量辐照对发芽率影响不大 ,但
品种间变化规律略有不同。晋荞 2 号 100Gy 辐照处理
的情况下发芽率低于对照 ,而西农 1 号和九江苦荞的
发芽率则高于对照 ,说明低剂量对其有刺激作用 ,这与
一些研究报道相吻合[6～9 ] 。当剂量增加到 500Gy 时 ,3
个品种的种子在 48h 时的发芽明显受到抑制 ,与对照
相比 ,3 个品种发芽率的降低顺序依次为晋荞 2 号
(7013 %) > 九江苦荞 (6719 %) > 西农 1 号 (4819 %) ;
96h 时 ,在 500Gy 处理情况下 ,3 个品种发芽率的降低
顺序依次为九江苦荞 (3811 %) > 晋荞 2 号 (2514 %) >
西农 1 号 (2013 %) ,说明随着时间的推移 ,辐照对苦荞
发芽的抑制作用逐步减弱。从表 1 发芽率的多重比较
可以看出不同品种对γ射线的敏感程度有较大差异 ,
九江苦荞各剂量处理间发芽率在 48h 差异达极显著 ,
96h 时除 100Gy 处理与对照差异不显著外 ,其他剂量
处理与对照均差异显著 ,其他两个品种的差异性程度
相对较小。
212 　60 Coγ射线对苦荞幼苗性状的影响
从图 1 可以看出 ,3 个品种在幼苗生长期对射线
敏感 ,射线的抑制作用随辐照剂量的增加而加大 ,对 3
个品种的影响程度不同。晋荞 2 号、九江苦荞在 100
和 200Gy 的剂量下抑制作用明显 ,下降趋势相近 ,西农
1 号则不明显 ,说明在较低剂量辐照下 ,不同品种对辐
照的敏感性存在差异。但当剂量达到 300Gy 以上时 ,3
个品种的下降幅度和趋势则很接近。在 500Gy 剂量处
理下 ,与对照相比 ,3 个品种苗高分别降低了 10125cm
(九江苦荞) 、9158 cm (晋荞 2 号) 和 9107 cm (西农 1
号) ,降低的幅度依次为 :晋荞 2 号 (8719 %) > 九江苦
荞 (8319 %) > 西农 1 号 (8116 %) 。
从图 2 可以看出 ,苦荞幼苗的根系对辐照极为敏
感 ,不同剂量辐照对 3 个品种幼苗的根长均产生不同
程度的抑制作用 ,随着剂量的增加各个品种幼苗的根
长呈逐渐下降的趋势。3 个品种中 ,辐照对根长的抑
制程度依次为九江苦荞 > 西农 1 号 > 晋荞 2 号。
213 　辐照对苦荞幼苗细胞膜透性的影响
60 Coγ射线辐照处理能对苦荞幼苗的细胞膜产生
损伤 ,随着膜的损伤引起膜透性发生改变。从图 3 可
以看出 ,3 个品种表现出一致的规律 ,即低剂量辐照对
细胞膜的损害程度较小 ,细胞的膜透性变化程度较小 ;
当剂量超过 200Gy 时 ,辐照对细胞膜的损害程度逐渐
597　6 期 辐照对苦荞种子发芽及苗期细胞膜与保护酶活性的影响
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图 1 　辐照对苦荞苗高的影响
Fig. 1 　Effect of irradiation ofγ2rays on seedling
height of tartarian buckwheat
图 2 　辐照对苦荞根长的影响
Fig. 2 　Effect of irradiation ofγ2rays on
root length of tartarian buckwheat
增大 ,随剂量的增大 ,膜透性的变化程度也相应增大 ,
且品种之间膜透性增大的幅度不同 ,500Gy 剂量下增
大的幅度相应为九江苦荞 > 西农 1 号 > 晋荞 2 号 ,表
明辐照对九江苦荞细胞膜透性的影响程度要大于另外
2 个品种。
细胞膜受到外界条件的伤害后会产生一种有害物
质丙二醛 (MDA) ,从图 4 可以看出 ,随着剂量的增大 ,
细胞膜受到的伤害逐渐增大 ,丙二醛的积累也逐渐增
多 ,其趋势与细胞膜透性增加的趋势相似 ,但 3 个品种
间丙二醛积累的量差异明显 ,晋荞 2 号从 200Gy 开始
虽然也呈增加的趋势 ,但较缓和 ,而九江苦荞增加的幅
度则明显大于另 2 个品种 ,说明辐照对九江苦荞的伤
害程度大于其他 2 个品种。
214 　辐照对苦荞幼苗保护酶活性的影响
60Coγ射线不但对细胞产生一定程度的伤害作
用 ,同时也对细胞膜的保护酶活性产生不同程度影响。
图 3 　辐照对苦荞膜透性的影响
Fig. 3 　Effect of irradiation on the permeability of
membrane of tartarian buckwheat
图 4 　辐照对苦荞 MDA 含量的影响
Fig. 4 Effect of irradiatio on the MDA content
of tartarian buckwheat
从图 5 可以看出 ,低剂量时 ,SOD 酶活性随着剂量的增
大呈增加的趋势 ,在 100～300Gy 之间变化最为显著 ,
但晋荞 2 号和九江苦荞在 200Gy 剂量下比 100Gy 剂量
处理的 SOD 酶活性有所下降 ,呈现了先增加后降低的
趋势 , 但明显高于对照 ,表明了在一定范围内γ射线
对幼苗 SOD 的活性有激活和诱导合成的作用 ,而达到
一定剂量后 SOD 的活性呈下降趋势 ,反映了过高的剂
量辐照对 SOD 的活性产生抑制作用。300Gy 以上剂量
辐照时 SOD 酶活性变化比较平稳 ,表明较低剂量辐照
能诱导 SOD 酶活性发生显著的变化 ,较高剂量则抑制
了 SOD 酶活性的大幅度升高。3 个品种间西农 1 号的
变化趋势最大 ,表明其对辐照比较敏感。
从图 6 可以看出 ,在 200Gy 剂量内 ,3 个品种 POD
酶活性的变化程度不大 ,表明低剂量60 Coγ射线辐照
苦荞种子对其幼苗 POD 酶活性影响不大 ;随着剂量的
增大 ,3 个品种 POD 酶活性上升趋势明显 ,九江苦荞上
升的程度最大 ,说明其辐照敏感性大于其他 2 个品种。
697 核　农　学　报 22 卷
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图 5 　辐照对苦荞 SOD 的影响
Fig. 5 Effect of irradiation on SOD activity
of tartarian buckwheat
图 6 　辐照对苦荞 POD 的影响
Fig. 6 　Effect of irradiation on POD of
tartarian buckwheat
3 　讨论
311 　研究结果表明 ,随着剂量的增大 ,辐照对 3 个品
种苦荞幼苗的发芽率、苗高和根长的抑制作用逐渐增
加 ,但低剂量对 3 个品种苦荞种子的发芽率影响不大。
在 100Gy 剂量辐照处理下 ,西农 1 号和九江苦荞的发
芽率高于对照 ,主要是由于苦荞种子经低剂量的射线
照射后 ,引起种子内部生物自由基或有关酶活性的变
化 ,激活了与萌发有关的一些酶的活性 ,从而提高了种
子的新陈代谢水平 ,促进种子的萌发[6～9 ] 。对苗高和
根长的抑制作用主要是射线抑制了幼苗上胚轴和根尖
分生组织细胞的分裂 ,同时对其代谢过程产生一定的
影响 ,使多种代谢功能失调 ,不能满足幼苗生长的需
要。
312 　Bacq 等[11 ]认为 ,辐照引起细胞膜系统损伤 ,使其
选择透性发生改变或破坏 ,细胞间的物质转移发生紊
乱 ,可以认为生物细胞膜结构的差异 ,可能是辐照敏感
性不同的原因之一。本试验表明 ,3 个苦荞品种的休
眠种子经辐照处理后引起膜结构的损伤 ,使膜透性发
生明显的变化 ,随着剂量的增加其损伤程度也相应增
加 ,品种不同增加程度不同 ,该结果与前人在其他作物
上的研究结果相一致[11 ,12 ] 。3 个品种的辐照敏感性分
别为九江苦荞 > 西农 1 号 > 晋荞 2 号。
313 　SOD 和 POD 是两个重要的细胞膜保护酶 ,能对
细胞的伤害作用作出灵敏的反应。随着剂量的增大 ,
两种酶活性呈现增加的趋势。这与一些研究结果相
同[11 ,12 ] ,但也与一些研究结果相反[7 ] ,表明不同种类作
物种子经γ射线辐照处理后 SOD 和 POD 的变化规律
不同。SOD 的活性在剂量升高到一定程度后变化缓
慢 ,可能是细胞内有害物质增多 ,其保护功能减弱 ;
POD 的活性在 200Gy 以下变化不明显 ,可能是低剂量
对苦荞幼苗 POD 的活性影响不大 ,超过 200Gy 呈现直
线上升的趋势 ,表明高剂量能有效地诱导这一酶活性。
辐照对 3 个品种的这两种酶活性的影响程度不同 ,其
受影响程度的大小分别为九江苦荞 > 西农 1 号 > 晋荞
2 号。本研究结果表明九江苦荞的损伤程度和辐照敏
感性明显大于晋荞 2 号和西农 1 号。
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