全 文 ：文章编号 :100028551 (2003) 052332204
60 Coγ射线与 GA3 复合处理对番木瓜的
遗传诱变效应研究
黄建昌　肖　艳
(仲恺农业技术学院 , 广东　广州　510225)
摘 　要 :研究了60 Coγ射线与 GA3 复合处理对番木瓜的遗传诱变效应 ,结果表明 ,经 10～40Gyγ
射线处理 ,幼苗根尖细胞的微核细胞率、染色体畸变率、叶片畸变频率随剂量增大而增大 ,花粉
育性下降 ,结果推迟 ;用 10～50mgΠL 的 GA3 处理可有效减轻辐射损伤 ,低辐射剂量时以低浓度
的 GA3 处理效果明显 ,而高辐射剂量时以高浓度的 GA3 处理效果明显。
关键词 :番木瓜 ;辐射 ; GA3 ;微核细胞率 ;染色体畸变率 ;果实品质
EFFECT OF 60 Coγ IRRADIATION AND GA3 TREATMENT ON MUTATION OF Carica papaya L.
HUANGJian2chang 　XIAO Yan
( Zhongkai Agrotechnical College , Guangzhou , Guangdong , 　510225)
Abstract :The seeds of Carica papaya L. were irradiated by 60 Coγ2rays of 10～40Gy and treated by GA3 of 10～
50mgΠL after irradiation. The results showed that small nuclear cell percentage , chromosome variation percentage
and leaf variability of papaya seedling increased with increase of irradiation dose , the pollen fertility and fruit quality
decreased. GA3 of 10～50mgΠL treatment after irradiation could alleviate the irradiation harm ,and the effect of lower
concentration of GA3 was better than higher concentration with lower dose irradiation , however , the effect of higher
concentration of GA3 was better with higher dose irradiation.
Key words : Carica papaya L. ; irradiation ; GA3 ; small nuclear cell percentage ; chromosome variation percentage ;
fruit quality
收稿日期 :2002208219
基金项目 :广东省科委农业攻关果树专题项目 (2002A208010201)
作者简介 :黄建昌 (1963～) ,男 ,副教授 ,从事园艺植物遗传育种研究。
辐射作为重要的人工诱变手段已在许多作物品种改良方面取得较为显著效果。由于辐射导致植物
生理和遗传损伤 ,辐射诱变频率与成活率之间呈反比关系 ,因此 ,在保持较高成活率的前提下提高变异
频率是辐射诱变的主要课题。前人研究证明[1～4 ] ,辐射后用 GA、ATP 等处理对提高辐射处理材料的诱
变频率具良好作用 ,但在番木瓜 ( Carica papaya L. )上还未见相关报道。本试验探讨了60 Coγ射线与赤霉
素 ( GA3 ) 复合处理对番木瓜种子的辐射遗传诱变效应 ,为番木瓜的诱变育种提供技术参考 ,并进一步选
育高抗花叶病毒的优良单株及其后代。
1 　材料与方法
供试番木瓜品种为夏威夷。用当年收获的番木瓜半干种子于华南农业大学辐照中心进行60 Coγ射
233　 核 农 学 报　2003 ,17 (5) :332～335Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
线照射处理 ,剂量为 10、20、30、40Gy ,剂量率为 016129GyΠmin。辐照后立即用浓度为 10、25、50mgΠL 的
GA3 浸泡 12h ,然后将处理种子播种在土壤经消毒处理的育苗盆内 ,35 ℃下室内保湿培养。成苗后栽于
本院农场 ,常规栽培技术管理 ,土壤 pH 516。
取幼苗幼根根尖卡诺氏液固定 ,醋酸洋红染色[2 ] 后观察统计微核细胞和染色体各种崎变类型。在
开花盛期 ,于上午 8～9 时取花粉 ,播入培养基内进行发芽试验 (培养基成分为蔗糖 15 % ,琼脂 1 %) ,培
养温度 25 ℃,观察花粉发芽 ,显微镜下统计发芽率。
处理后代生长期观测枝叶变异 ,叶片畸变频率 ( %) = 畸变叶片数Π总叶片数 ×100 ,开花后观测开花
结果状况 ,果实成熟时用手持糖量计分析果实可溶性固形物含量。
2 　结果与分析
211 　60 Coγ射线与赤霉素复合处理对番木瓜幼苗根尖细胞微核和染色体行为的影响
经辐射处理后 ,番木瓜幼苗根尖分生组织间期细胞出现数量及大小不一的微核 ,微核细胞率随辐射
剂量的增大而提高 (表 1) ,表现出显著的直线相关性 ( r = 01952 33 ) 。经不同浓度的 GA3 复合处理后 ,细
胞微核率都有一定程度的降低 ,表明 GA3 复合处理也能一定程度上减轻辐射遗传损伤。其中在低辐射
剂量时以低浓度的 GA3 复合处理效果明显 ,而在高辐射剂量时以高浓度的 GA3 复合处理效果明显。
表 1 　60 Coγ射线与赤霉素复合处理对番木瓜幼苗根尖微核细胞率的影响
Table 1 　The effect of irradiation and GA3 treatment on small nuclear cell percentage of papaya seedling
GA3
(mgΠL) 观察细胞数No. of observed cell 根尖微核细胞率 small nuclear cell percentage ( %)0Gy 10Gy 20Gy 30Gy 40Gy
0 653 0109 7134Aa 9156Aa 11187Aa 15163Aa
10 587 0111 6103Ab 8117Bb 9112Bb 14178Ab
25 535 0110 7110Aa 8176Ab 8141Bc 12155Cc
50 479 0114 7118Aa 9111Aa 10163Ab 12117Cc
注 :同辐射剂量不同处理间比较 ,A ,B 代表 0101 差异水平 ;a ,b 代表 0105 差异水平 ,下各表同。
Note :Compare among the treatments at same irradiation dose. A , B and a , b represent significance at 0101 and 0105 levels , respectively. The same as in
the following tables.
60 Coγ射线与赤霉素复合处理 ,番木瓜幼苗根尖分生组织分裂期细胞内的染色体出现染色体断片、
染色体环、落后染色体和染色体桥等畸变类型 ,其中又以染色体断片为多。染色体畸变率随辐射剂量的
增大而提高 (表 2) ,也表现出显著的直线相关性 ( r = 01971 33 ) 。相同辐射剂量下 , GA3 复合处理浓度对
染色体畸变效应与微核细胞率表现有相同的趋势。
表 2 　60 Coγ射线与赤霉素复合处理对番木瓜幼苗根尖细胞染色体畸变率的影响
Table 2 　The effect of irradiation and GA3 treatment on root cell chromosome
variation percentage of papaya seedling
GA3
(mgΠL) 观察细胞数No. of observed cell 根尖细胞染色体畸变率 chromosome variation percentage ( %)0Gy 10Gy 20Gy 30Gy 40Gy
0 537 0103 1187Aa 5137Aa 8175Aa 12167Aa
10 627 0104 1125Ab 5120Aab 8118Aa 10147Bb
25 482 0101 1135Aab 4139Ab 7111Ab 10103Bb
50 465 0110 1159Aab 5130Aa 7128Ab 9123Bb
　　在镜检实验中发现 ,番木瓜幼苗根尖分生组织分裂期细胞内的染色体数量上没有变化 ,依然保持原
有的条染色体 ,表明辐射只会引起番木瓜细胞内的染色体结构上的变异而不会导致数量上的变化。
212 　60 Coγ射线与赤霉素复合处理对番木瓜植株叶片致变的影响
番木瓜种子经60 Coγ射线处理后当代表现出发芽和出苗迟缓 ,植株生长受抑 ,生育期比对照晚 1～
333　5 期 60Coγ射线与 GA3 复合处理对番木瓜的遗传诱变效应研究
5d ,出苗后初生叶片特别是第 1～4 片叶常出现叶片卷曲、深度分叉、形状不对称、叶色变黄缺绿甚至白
化等畸变 ,但多数在生长到第 12～14 片叶以后趋于正常 ,辐射剂量越大 ,变异时间越长 ,说明这种变异
属于生理损伤所造成而非遗传性变异 ,辐射剂量越大 ,损伤越大 ,恢复时间越长。在第 12 片叶期检测叶
片变异频率 ,从表 3 的检测结果中可以看出 ,变异频率随辐射剂量增大而升高。而经过 GA3 处理后 ,植
株叶片畸变频率明显降低 ,在 20Gy 辐射剂量内 ,用低浓度的 GA3 处理效果好于高浓度处理 ,超过 30Gy
后则用较高浓度的 GA3 处理效果较好 ,说明 GA3 对番木瓜具有良好的辐射损伤保护作用 ,但存在一个
浓度与辐射剂量配合问题。
213 　60 Coγ射线与赤霉素复合处理对番木瓜花粉育性的影响
对经60 Coγ射线与赤霉素复合处理的番木瓜植株花粉育性检测结果 (表 4)表明 ,番木瓜辐射处理当
代的花粉育性随照射剂量的增加而显著下降 ,呈现显著的直线相关 : ( Y = 7513671 - 012257D , r =
019615 33 ) 。经过不同浓度的 GA3 复合处理 ,番木瓜植株花粉育性均比同剂量处理高 ,其中以低浓度的
GA3 复合处理效果最为明显。进一步调查 ,M2 、M3 代植株花粉育性有一定程度的恢复 ,但仍比未辐射处
理的花粉育性低 ,表明由辐射造成的损伤可以通过自身世代繁育而有一定程度的恢复。
表 3 　60 Coγ射线与赤霉素复合处理对番木瓜植株叶片
致变频率的影响
Table 3 　The effect of irradiation and GA3 treatment
on the leaf variability of papaya M1 generation
GA3
(mgΠL) 叶片致变频率 leaf variability( %)0Gy 10Gy 20Gy 30Gy 40Gy
0 0100 2917Aa 4611Aa 7215Aa 9313Aa
10 0100 2412Bb 3715Bb 6413Bb 8719Ab
25 0100 2518Bb 3719Bb 5612Cc 7115Bc
50 0100 2613Bb 3816Bb 5811Cc 7012Bc 表 4 　60 Coγ射线与赤霉素复合处理对番木瓜花粉育性的影响Table 4 　The effect of irradiation and GA3 treatmenton the pollen fertility of papaya M1 generationGA3(mgΠL) 花粉育性 pollen fertility ( %)0Gy 10Gy 20Gy 30Gy 40Gy0 75105 50168 41146Cc 33133Cc 18162Bb10 76124 58145Aa 46138Bb 31164Cc 18141Bb25 73197 54138ABb 53112Aa 48169Aa 23115Aa50 74171 51118Bc 47103Bb 42117Bb 25163Aa
214 　60 Coγ射线与赤霉素复合处理对番木瓜开花结果和抗病性的影响
番木瓜种子经60 Coγ射线与赤霉素复合处理后 ,当代植株的开花结果性能变化较大 ,主要表现在始
果节位提高、单株果数减少、单果重普遍有所降低、果实固形物含量也稍有下降 (表 5) ,但单株之间差异
较大 ,不同处理均有一些单株开花结果性能表现良好 ,反映出辐射诱变的随机性现象。也说明通过辐射
诱变能在保持良好的经济性状基础上诱使植株发生变异 ,这也是辐射诱变的优势之一。从表 5 中还可
以看出 ,经 GA3 处理后 ,番木瓜的开花结果性能变异幅度有所减小 ,说明 GA3 具有较好的辐射保护作
用 ,能有效改善番木瓜辐射处理后代的经济生物学性状的表现 ,在辐射诱变育种中有实际应用价值。
本试验主要目的之一是选育优质抗环斑型花叶病毒的变异类型。通过田间观察和接种实验 ,发现
不同处理均有一些单株表现出抗环斑型花叶病毒的变异 ,却无明显的规律可循 ,而且相当一部分单株的
经济性状表现一般 ,但仍有一些丰产优质抗环斑型花叶病毒的变异类型出现。为此 ,初步选育出 5 株表
现优良的单株 ,对这些单株分别采种繁殖 ,M2 代还能较好地保持抗病性能 ,表明是可遗传的突变 ,还需
进一步评价鉴定。
3 　讨论
辐射对植物造成遗传物质 (DNA) 的损伤在细胞学上表现为微核和染色体畸变。相关的研究结
果[2 ,4～6 ]表明 ,辐射引起 DNA 链断裂 ,在不能修复或修复时出现错误修复 ,就会形成微核和染色体断片、
染色体环、落后染色体和染色体桥等染色体畸变。在本试验中 ,细胞微核率和染色体畸变率都与辐射剂
量成显著的正相关 ,可见辐射剂量越大 ,遗传物质的损伤越大 ,因此细胞微核率和染色体畸变率可作为
辐射遗传损伤的评价指标 ,也可考虑作为辐射变异的参考指标。
433 核　农　学　报 17 卷
表 5 　60 Coγ射线与 GA3 复合处理对番木瓜开花结果的影响
Table 5 　The effect of irradiation and GA3 treatment on flowering and fruiting of papaya plant
处理 (γ+ GA)
treatment
( Gy + mgΠL) 调查株数No. of observedplants 始果节位beginning fruit nod 单株果数yieldΠtree 单果重weightΠfruit(g) 固形物含量total soluble solid( %)
0 31 1712 ±111 1412 ±217 57015 ±2111 1112 ±012
0 + 10 34 1710 ±211 1511 ±213 54913 ±1915 1110 ±016
0 + 25 28 1614 ±118 1610 ±114 60015 ±2011 1113 ±012
0 + 50 30 1616 ±116 1517 ±115 57814 ±3117 1110 ±015
10 31 1812 ±119 1412 ±213 53618 ±2511 1017 ±018
10 + 10 27 1810 ±112 1418 ±118 55713 ±2718 1019 ±111
10 + 25 32 1715 ±117 1512 ±215 56218 ±2417 1112 ±112
10 + 50 35 1718 ±210 1510 ±311 54918 ±3119 1110 ±118
20 37 1819 ±211 1114 ±119 51518 ±2013 1012 ±019
20 + 10 30 1815 ±211 1213 ±311 53719 ±3118 1017 ±110
20 + 25 31 1810 ±118 1218 ±219 55117 ±2718 1110 ±211
20 + 50 33 1810 ±117 1214 ±315 52812 ±4110 1014 ±119
30 31 1914 ±212 912 ±111 47811 ±4112 915 ±111
30 + 10 35 1911 ±211 1013 ±114 48516 ±3216 919 ±115
30 + 25 36 1817 ±218 1112 ±112 49517 ±3713 1012 ±213
30 + 50 33 1812 ±214 1211 ±212 50211 ±3116 1012 ±311
40 35 2414 ±111 611 ±110 42618 ±2517 911 ±218
40 + 10 38 2316 ±215 718 ±111 46511 ±2112 915 ±312
40 + 25 31 2311 ±213 813 ±019 47617 ±3416 918 ±311
40 + 50 32 2117 ±311 1011 ±213 48813 ±4118 1012 ±219
　　本试验研究结果表明 ,GA3 有效地降低了番木瓜种子辐射后的细胞微核率和染色体畸变率 ,有效地
促进了辐射损伤修复。Gorden[6 ]认为 ,GA3 是通过提高 RNA 含量、激活和提高 IAA 水平、激活修复酶活
性、促进体内 DNA 的非按时合成来降低辐射造成的遗传损伤程度 ,提高成活率。由于辐射会导致植物
体内 GA3 的锐减 ,因此辐射处理后加入外源的 GA3 ,补充 GA3 到一定水平 ,能够有效地促进辐射损伤修
复。本试验经对番木瓜辐射处理后代的长期观察 ,虽然60 Coγ射线与赤霉素复合处理会使细胞微核率
和染色体畸变率植株和叶片致变有所降低 ,但仍能有一定数量的遗传性变异表现出来 ,可能是由于 GA3
促进修复时引起 DNA 段片的错接 ,或是通过有效地促进生长 ,提高成活率来增多变异 ,实际上辐射最终
更多的是诱发点突变 ,因此采用60 Coγ射线与赤霉素复合处理是可行的。而从本试验结果看 ,不同浓度
的与不同辐射剂量之间的配合结果表现不一 ,在 10～20Gy 范围内用 10～25mgΠL 的 GA3 处理对番木瓜
辐射诱变效果较明显 ,而在 30～40Gy 范围内用 25～50mgΠL 的 GA3 处理诱变效果较好。通过复合处理
所获得的优变单株 ,性状表现优良 ,抗病性强 ,对于其性状稳定性及其遗传行为将进一步鉴定研究。
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