全 文 ：文章编号 :100028551 (2009) 052762204
60 Coγ射线对杨树种子的辐射效应
王瑞静1 　王瑞文2 　沈宝仙3
(华中农业大学园艺林学学院 ,湖北 武汉　430070)
摘 　要 :以60 Coγ射线辐照杨树种子 ,测定不同剂量对 4 个杨树品种 M1 代的影响。结果表明 :辐照处理
后 ,各品种杨树种子的萌发和成苗明显受到抑制。不同剂量处理间的根长差异显著 ,且随着剂量增加 ,
主根生长呈明显下降趋势 ;幼苗高度差异不显著。鲁山杨、I269 杨和 I272 杨种子的半致死剂量为 200
Gy ,圣山杨种子的半致死剂量为 250 Gy。
关键词 :60 Coγ射线 ;杨树 ;种子 ;辐照
EFFECT OF 60 Coγ2RAYS IRRADIATION ON POPLAR SEEDS
WANG Rui2jing 　WANG Rui2wen 　SHEN Bao2xian
( College of Horticulture and Forestry Sciences , Huazhong Agricultural University , Hubei , Wuhan 　430070)
Abstract :Four varieties seeds of poplar were irradiated by different dose of 60 Coγ2rays , and the effect of irradiation on the M1
generation were investigated. The results indicated that after irradiation , the germination and seedling were significantly
inhibited. Among the different dose treatments , the length of roots was significantly different , and the length of roots decreased
with the irradiation dose increasing. The effect on seedling height was not obvious. Semi2lethal dose of Populus ×liaoningensis
Z. Wang et H. D. Chen cv. nov , Populus ×deltoides cv. Lux ex. I269Π55 and Populus ×euramericana cv. San Martino
ex. I272Π58 was 200 Gy , Semi2lethal dose of Populus ×gaixianesis Z. Wang et H. D. Chen sp . cv was 250 Gy.
Key words :60 Coγ2rays ; poplar ; seeds ; irradiation
收稿日期 :2009202226 　接受日期 :2009207214
作者简介 :王瑞静 (19842) ,女 ,河南郑州人 ,硕士研究生 ,研究方向为园林植物遗传育种与生物技术。Tel : 027287286878 ; E2mail : wangruijing @
webmail . hzau. edu. cn
通讯作者 :沈宝仙 (19542) ,女 ,副教授 ,研究方向为林木遗传育种。Tel :027287286948 ; E2mail :bxshen @mail . hzau. edu. cn　　杨树 ,为杨柳科 ( Salicaceae) 杨属 ( Polulus) 树种的统称。该属包括 5 个派 :白杨派、青杨派、黑杨派、胡杨派和大叶杨派 ,世界共有 100 余种[1 ] 。5 个派的杨树在我国均有分布 ,共 53 种 ,特有种 35 种 ,主要分布于西南、西北、东北及华北地区[2 ] ,北纬 25°～53°,东经 80°～134°之间。杨树生长快、适应性强、用途广 ,在我国种植面积较大 ,我国杨树人工林面积大约 667 万 hm2 ,约占全国人工林面积的 1Π5 ,是世界其他国家杨树人工林总面积的 4 倍[3 ] 。杨树在我国生态防护林和工业用材林建设中发挥着重要作用。采用60 Coγ射线诱导 ,利用射线的高能量诱导生物的遗传变异 ,促使遗传基础的改变和重新组合从而 得到有价值的突变体已有广泛的应用。近年来 ,我国农作物、果树及花卉等的辐射育种研究有较大进展并取得了较优异的成果 ,但关于林木辐射育种的报道并不多 ,目前仅见于杉木[4 ] 、毛白杨[5 ] 、榆树[6 ] 和松树等树种。在我国林木遗传育种工作中 ,由于种植品种的日趋单一化而导致了育种资源的日渐匮乏。辐射诱变育种技术可以充分发挥其自身优势 ,创制出各具特色的新种质、新材料 , 弥补常规育种方法的不足[7 ] 。本研究试图用60 Coγ射线辐照鲁山杨、圣山杨、I -69 杨和 I272 杨的种子 ,观察其对苗期性状的影响 ,为以后进一步筛选有利突变体提供依据。
267　 核 农 学 报　2009 ,23 (5) :762～765Journal of Nuclear Agricultural Sciences
1 　材料与方法
111 　材料
供试鲁山杨和圣山杨种子 2007 年 5 月上旬采自
华中农业大学校内 , I269 杨和 I272 杨的种子 2007 年 5
月上旬采自湖北省林业科学院。采集的种子室内阴干
至含水量为 10 %左右 ,放置于 4 ℃冰箱冷藏。
112 　方法
60 Coγ辐射于 2007 年 7 月在湖北省农业科学院的
辐照中心进行。辐照剂量为 0 (对照) 、50、100、150、200
和 250 Gy ,剂量率为 110 GyΠmin。每处理 1000 粒种子。
种子辐照后当天下午播于温室内穴盘中 ,每个处
理 900 粒种子 ,分 3 次重复。播种第 7 d 统计发芽情
况。同期在室内进行发芽试验 ,每个处理 100 粒种子 ,
播于放有吸水纸的培养皿中 ,置于 25 ℃培养室 ,光照
强度约为 2600 lx。播种第 3 天统计发芽数 ,第 7 天从
培养皿中取出 ,测量幼苗高度 (从根颈到顶芽) 和主根
长度 (从根颈到主根根尖) 。利用 SAS 软件对有关数
据进行方差分析和多重比较。
2 　结果与分析
211 　不同剂量辐照对种子萌发的影响
实验室条件下 ,观察杨树 4 个品种不同剂量 (0、
50、100、150、200、250 Gy) 辐照后种子播种第 3 天的萌
发情况 (图 1) 。从图 1 可以看出 ,圣山杨和 I272 杨随
着辐照剂量的增大 ,发芽率逐渐降低 ; I269 杨在 100 和
250 Gy 剂量下的发芽率明显高于对照 ;鲁山杨随着辐
照剂量的增大 ,发芽率变化不显著。
经过方差分析和多重比较 (见表 1) ,不同剂量辐
照对鲁山杨发芽率的影响差异不显著。圣山杨 0 Gy
和 150、250 Gy 间 , I269 杨 100、200 Gy 间 , I272 杨 0 Gy
和 200、250 Gy 间发芽率均差异显著。
表 1 　4 个品种不同剂量处理后种子的发芽率
Table 1 　Germination rate of seeds treated by irradiation ( %)
品种
variety
剂量 dose ( Gy)
0 50 100 150 200 250
鲁山杨 81 ±4. 24 74 ±8. 49 81 ±1. 41 72 ±8. 49 75 ±7. 07 75 ±1. 41
圣山杨 83 ±7. 07a 66 ±2. 83ab 66 ±8. 49ab 61 ±4. 25b 64 ±2. 83ab 55 ±1. 41b
I269 杨 82 ±5. 66ab 79 ±4. 24ab 89 ±1. 41a 83 ±1. 41ab 76 ±2. 83b 87 ±4. 24ab
I272 杨 32 ±2. 83a 16 ±2. 83ab 12 ±5. 66ab 11 ±1. 41ab 9 ±4. 24b 10 ±1. 41b
注 :表中数据为平均值 ,同一行中不同英文字母表示数据间存在显著差异 (P = 0. 05) 。下表同。
Note : Values represent the means ; Means followed by different letters within the same row are significant difference ( P = 0. 05) 。注 :鲁山杨 : P. liaoningensis Z.
Wang et H. D . Chen cv. Nov ;圣山杨 : P. gaixianesis Z. Wang et H. D . Chen sp. cv ; I269 杨 : P. deltoides cv. Lux ex . I269Π55 ; I272 杨 : P. euramericana cv. San
Martino ex . I272Π58. The same as following tables.
212 　辐照对杨树种圃地发芽率的影响
对播于温室内穴盘中各杨树品种不同剂量辐照处
理的种子 7 d 后统计圃地发芽率 ,结果见图 2。鲁山
杨、圣山杨、I269 杨和 I272 杨的圃地发芽率都以对照 (0
Gy)最高 ,随着辐照剂量的增加 ,鲁山杨圃地发芽率呈
下降趋势 ;圣山杨圃地发芽率在 100 和 150 Gy 时高于
50 Gy 时 ,200 和 250 Gy 时又急剧下降 ; I269 杨圃地发
芽率在 150 Gy 时高于 100 Gy ; I272 杨在 0～200 Gy 间
圃地发芽率变化不大 ,鲁山杨在 200 Gy 时圃地发芽率
最低。另外 3 个品种在 250 Gy 时圃地发芽率最低。
经方差分析和多重比较 (见表 2) ,鲁山杨 0 和
100、150、200 及 250 Gy 间圃地发芽率的差异显著 ;圣
山杨 0 和 50、200 及 250 Gy 间 ,50 和 200、250 Gy 间圃
地发芽率差异显著 ; I269 杨 0 和 100、150、200 和 250 Gy
间圃地发芽率的差异显著 ; I272 杨 0、50 Gy 分别和 200、250 Gy 间圃地发芽率的差异显著。由此可知 ,未经辐照的对照和低剂量辐照处理的种子与高剂量处理的种子圃地发芽率有所差异 ,表明辐照在一定程度上对圃地发芽率有影响。2. 3 　不同剂量辐照对杨树苗高的影响辐照处理后的种子在实验室培养 7 d ,对不同剂量处理下的苗高进行测量 ,结果见表 3。由表 3 可知 ,随辐照剂量的增大 ,鲁山杨苗高呈下降趋势 ;圣山杨苗高在 100 Gy 时最大 ,其他剂量下苗高低于对照 ; I272 杨苗高在 150 Gy 时最大 ,其他剂量下均低于对照 ; I269 杨苗高则是在 50、100、150 和 250 Gy 时都大于对照。经方差分析和多重比较 ,鲁山杨和 I272 杨不同剂量处理对苗高生长影响不显著 ,圣山杨 0 Gy 和 150、200、250 Gy间 , I269 杨 100 和 200 Gy 间、200 和 250 Gy 间苗高差异显著。
367　5 期 60Coγ射线对杨树种子的辐射效应
表 2 　4 个品种不同剂量处理后种子的圃地发芽率
Table 2 　Germination rate in garden of seeds treated by different doses ( %)
品种
variety
剂量 dose ( Gy)
0 50 100 150 200 250
鲁山杨 69 ±1. 00a 63 ±4. 93ab 59 ±7. 09bc 55 ±1. 73c 46 ±4. 72c 55 ±3. 06c
圣山杨 76 ±0. 58a 71 ±2. 31b 76 ±1. 53a 75 ±0. 58ab 48 ±5. 57c 44 ±4. 16c
I269 杨 88 ±2. 00a 86 ±3. 46a 56 ±3. 51c 71 ±5. 29b 35 ±9. 29d 59 ±4. 58c
I272 杨 78 ±2. 00a 73 ±1. 50a 75 ±4. 02ab 76 ±3. 79ab 71 ±4. 24b 55 ±1. 41c
表 3 　4 个品种不同辐照剂量处理后的苗高
Table 3 　height of 4 varieties treated by different irradiation dose
品种
variety
剂量 dose ( Gy)
0 50 100 150 200 250
鲁山杨 10. 36 ±0. 78 9. 96 ±0. 59 9. 77 ±0. 59 9. 72 ±0. 06 9. 64 ±0. 46 9. 24 ±0. 76
圣山杨 9. 76 ±0. 49a 8. 85 ±0. 37ab 9. 87 ±0. 37a 7. 66 ±0. 68c 7. 96 ±0. 39bc 8. 32 ±0. 32bc
I269 杨 7. 87 ±0. 30ab 8. 20 ±0. 54ab 8. 89 ±0. 54a 8. 70 ±0. 66ab 7. 32 ±0. 20b 8. 78 ±0. 51a
I272 杨 7. 05 ±0. 48 6. 25 ±0. 81 6. 19 ±0. 42 7. 83 ±0. 72 5. 00 ±0. 70 5. 00 ±0. 50
2. 4 　不同剂量辐照对主根长度的影响
4 个杨树品种经不同剂量处理的种子在实验室培
养 7 d 后 ,分别对其主根进行测量 ,结果见表 4。从表 4
可以看出 ,4 个品种均在对照时主根生长量最大 ,随着
剂量的增加 ,鲁山杨、圣山杨和 I269 杨主根生长量呈
极显著下降趋势。不同剂量间主根生长量经多重比较
分析 ,鲁山杨和 I269 杨 0 Gy 和 50、100、150、200 及 250
Gy 间苗木主根生长量的差异显著 ;圣山杨 0 Gy 和
100、150、200 和 250 Gy 间苗木主根生长量的差异显
著 ; I272 杨 0 Gy 和 200、250 Gy 间苗木主根生长量的差
异显著。
表 4 　4 个品种不同剂量辐照处理后得到的主根长度
Table 4 　Length of main roots irradiated by different dose (cm)
品种
variety
剂量 dose ( Gy)
0 50 100 150 200 250
鲁山杨 6. 38 ±0. 21a 4. 64 ±0. 29b 4. 08 ±0. 56b 4. 09 ±0. 54b 2. 30 ±0. 22c 2. 12 ±0. 12c
圣山杨 5. 04 ±0. 57a 4. 80 ±0. 35a 3. 17 ±0. 32b 2. 42 ±0. 47bc 1. 86 ±0. 26c 1. 53 ±0. 19c
I269 杨 7. 63 ±0. 58a 5. 18 ±0. 33b 4. 50 ±0. 62b 4. 30 ±0. 26b 2. 14 ±0. 06c 2. 04 ±0. 09c
I272 杨 3. 09 ±0. 64a 2. 08 ±1. 44ab 1. 51 ±0. 32ab 1. 92 ±0. 89ab 0. 67 ±0. 44b 1. 85 ±0. 67b
2. 5 　杨树种子辐照半致死剂量的确定
关于辐射育种适宜剂量的确定 ,国内外一般采用
临界剂量法和半致死剂量法[8 ,9 ] ,近年来多以植株存活
率 50 %左右的剂量为适宜辐照剂量 ,剂量太低突变率
低 ,达不到育种目的 ,过高则会导致植株存活率下降。
本研究以对照为标准 ,计算 4 个杨树品种各剂量辐照
下的相对出苗率 ,结果见图 3。从图 3 可以看出 ,鲁山
杨、I269 杨、I272 杨在 200 Gy 时 ,圣山杨在 250 Gy 时其
相对出苗率在 50 % ,初步确定鲁山杨、I269 杨、I272 杨
的半致死剂量为 200 Gy ,圣山杨的半致死剂量为 250
Gy。
图 3 　辐照剂量与相对出苗率的关系
Fig. 3 　The broken2line graph between irradiation dose
and relative gerimination rate
467 核　农　学　报 23 卷
3 　结论与讨论
已有报道中 ,60 Coγ射线辐照植物干种子 ,辐照剂
量与发芽率和幼苗生长呈负相关的结果较多[10 ,11 ] 。本
试验表明 :在 50～250 Gy 的辐照范围内 ,室内培养皿
中的 I272 杨和圣山杨种子发芽率呈下降趋势 ,鲁山杨
种子的发芽率没有明显变化 , I269 杨种子的发芽率有
所起伏 ,100 和 250 Gy 的发芽率明显高于对照。I272
杨的发芽率明显低于其他 3 个品种 ,可能与其种子成
熟期比其他 3 个品种晚 ,采种时 I272 杨种子没有完全
成熟有关。随着剂量增加 ,辐照对种子的发芽率、幼苗
高和主根的生长表现出抑制作用。辐照处理过的部分
幼苗出现叶片细长、扭曲、浅裂 ,叶片数明显增加 ,叶缘
黄色或叶片部分红色的情况 ,且这种表现多出现在高
剂量。在 200 和 250 Gy 时出现幼苗没有真叶 ,几乎不
生长的情况。可见 ,辐照在一定程度上引起了杨树生
物学性状的改变。对于 I272 杨 250 Gy 出现的彩叶植
株 ,是否是突变所致有待进一步观察和研究。
由于不同林木对辐照的敏感性不同 ,因此 ,辐射育
种首先要确定适宜的辐照剂量。在一定范围内增加剂
量 ,诱变损伤随之加大 ,但可以提高突变率和突变
谱[12 ] 。目前对于半致死剂量的计算方法还没有一个
统一的标准 ,常用出苗率、活力指数等表示[13 ] 。本试
验通过相对出苗率和辐照剂量之间的曲线关系来确定
各个品种种子的半致死剂量 ,初步认为圣山杨的半致
死剂量在 250Gy ,鲁山杨、I269 杨、I272 杨的半致死剂量
为 200 Gy。致死剂量与剂量率有关 ,对于同一种材料 ,
选取不同的剂量率会得出不同的半致死剂量值。本试
验确定的 4 个品种的杨树种子的半致死剂量是在剂量
率为 1. 0 GyΠmin 的条件下得出的。
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