全 文 ：© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
核 农 学 报 ,
己 公介 月仓
辐照陆地棉花粉后代的生物学和细胞学效应
胡保民 张天真 潘家驹
南京农业大学农学 系 南京
本文研 究 了 、 和 丫 射线辐照 陆地棉成熟花粉作父本所产生 的 , 杂种
的生物学和 细胞 学效应 结果表明 , 辐照花粉可 以 导致 出苗率 、 成苗率降低 , 出苗持续
时间延长 随着辐照 剂量的增大 , 杂交 植株的染色体结构变化 明显增大 , 数 目明显
增多 , 高荆童适 成多元染 色体结构和数 目发生变异 。辐照花粉是获得初级单休和 三级
单体的有效方法 , 从三 级单体的后代 中可 以 有效 地获得初级单休和 三体 。
关键词 花粉 辐照 突变 陆地稀
前 台
电离辐射可导致植物形态及染色体结构和数 目的变化 辐照植物干种子或萌发种子 , 研究
其辐射当代及其后代的生物学效应的报道很多 , 但对辐照花粉后代生物学效应的报道不多图 。
和 川用 射线辐照燕麦开花前的麦穗 , 诱导出了单体株 , 他们认为 , 这
是 由于辐射后染色体单体发生断裂 , 形成双着丝粒染 色体 , 在胚细胞的早期分裂过程 中 , 形成
“ 桥 一 断 一 融 ”周期 , 最后这个染色体丢失 , 从而形成单体 。 在陆地棉 ’ 。
方面 , 研究了 比基尼岛原子弹爆炸时受辐射棉籽长成的植株减数分裂 中染色 体结构和
数 目的变异情况川 , 但是 , 辐照陆地棉花粉后代生物学和细胞学变化的研究较为少见 巨‘
·
〕。 本文
报道用 个不同剂量辐照陆地棉成熟花粉作父本的 杂种及其后代生物学和细胞学效应的
研究结果 。
材 料 与 方 法
试验材料 见表 。
处理 以具有隐性标记性状的品系为母本 , 正常品种泅棉 号 、 标准系 一 以及显性多
标记基因系 为父本进行杂交 。 杂交前 , 从父本上采摘即将开放的花蕾 , 剥去花冠 , 将花药
收集到试管内 , 用镊子把花药掐破 , 使其花粉散出 , 然后用 、 和 辐照 。 杂种种子营养
钵育苗移栽 , 单粒点播 , 一 片真叶后移植大 田 。
田间调查 出苗持续天数 以每个组合的第 棵幼苗出土为出苗开始 日期 , 以最后 棵
苗出土为截止 日期 。 出苗率 待棉苗出齐后调查 。 成苗率 移栽前调查 。 畸变率 调查统
计有明显形态变异的植株 。
染色体减数分裂的观察 用常规涂片制片法观察减数分裂期染色体配对情况 , 对不同类
型进行分类统计
此文于 年 月 日收到
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期 辐照陆地棉花粉后代的生物学和细胞学效应
表 研究材料的名称和来滚
材料名称 遗传特性
石
来漂 参考文献
隐性无腺体
子叶基无紫斑
乙
本组鉴定并保存
幻
,
张夭真等 ,
方双无
一 ,
隐性无腺体无蜜腺
芽黄
芽黄
江苏省方强农场
,
本组鉴定并保存
石
,
张天真等 ,
一 陆地棉遗传标准系
,
洒娜 号
认
显性多标记荃因系
正常陆地棉高产品种
,
江苏省泅 阳原种场 周盛汉等 ,
结 果 与 分 析
一 不同辐照剂 的生物学效应
不同辐照剂量对出苗持续时间的影响 研究结果 表 表明 , 低剂量处理花粉对 , 种
子的出苗持续时间没有影响 , 而高剂量处理则有明显的延长作用 。 表明辐照花粉 , 尤其是高剂
量辐照可延缓种子萌发
表 不同辐照荆 的出苗率 、成苗率 、 出苗持续时间及突变率
,
处理 括种校数 出苗持续天数
民 。
出苗率 成苗率 成株数 突变率
纬 写
崎变率
写
。
对皿品种 为泪楠 号
不同辐照剂量对出苗率的影响 各处理组的出苗率明显低于对照泅棉 号 , 剂量越高 ,
出苗率越低 表 。 统计分析表明 各处理组与对赌间 , 以及各处理组间 , 出苗率的差异均达到
显著或极显著水平 , 说明辐照花粉对种子萌发有明显的抑制作用 , 处理剂量越大 , 抑制作用越
强 。
不同辐照剂量对成苗率的影响 、 处理组的成苗率基本相 同 , 但 比对 照降低 了
环左右 统计分析表明 , 差异不显著 。 处理组分别 比 、 处理组降低了 和
, 比对照降低了 。 统计分析表明 , 它们均达到极显著水平 。 说明高剂量 辐
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期 辐照陆地棉花粉后代的生物学和细胞学效应
表 研究材料的名称和来滚
材料名称 遗传特性
石
来漂 参考文献
隐性无腺体
子叶基无紫斑
乙
本组鉴定并保存
幻
,
张夭真等 ,
方双无
一 ,
隐性无腺体无蜜腺
芽黄
芽黄
江苏省方强农场
,
本组鉴定并保存
石
,
张天真等 ,
一 陆地棉遗传标准系
,
洒娜 号
认
显性多标记荃因系
正常陆地棉高产品种
,
江苏省泅 阳原种场 周盛汉等 ,
结 果 与 分 析
一 不同辐照剂 的生物学效应
不同辐照剂量对出苗持续时间的影响 研究结果 表 表明 , 低剂量处理花粉对 , 种
子的出苗持续时间没有影响 , 而高剂量处理则有明显的延长作用 。 表明辐照花粉 , 尤其是高剂
量辐照可延缓种子萌发
表 不同辐照荆 的出苗率 、成苗率 、 出苗持续时间及突变率
,
处理 括种校数 出苗持续天数
民 。
出苗率 成苗率 成株数 突变率
纬 写
崎变率
写
。
对皿品种 为泪楠 号
不同辐照剂量对出苗率的影响 各处理组的出苗率明显低于对照泅棉 号 , 剂量越高 ,
出苗率越低 表 。 统计分析表明 各处理组与对赌间 , 以及各处理组间 , 出苗率的差异均达到
显著或极显著水平 , 说明辐照花粉对种子萌发有明显的抑制作用 , 处理剂量越大 , 抑制作用越
强 。
不同辐照剂量对成苗率的影响 、 处理组的成苗率基本相 同 , 但 比对 照降低 了
环左右 统计分析表明 , 差异不显著 。 处理组分别 比 、 处理组降低了 和
, 比对照降低了 。 统计分析表明 , 它们均达到极显著水平 。 说明高剂量 辐
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期 辐照陆地棉花粉后代的生物学和细胞学效应
明 , 和 处理组间未达到显著水平 , 但它们与 处理组都达到 了显著水平 , 说明高剂
量可以明显提高三级单体的诱导率 。 从表 也可看出 , 处理组中 , 初级单体的频率 比三级
单体的频率高 , 而 组 中 , 三级单体的频率却 比初级单体的频率高 ,
组中竟高达 , 这充分说明 , 超过一定剂量后 , 单一染色体丢失类型 象初级单体 的频率
稳定或下降 , 而复合变异类型 象三级单体 的频率则明显提高 。
表 辐照的 植株减数分裂中期 染色体数 目和构型
辐照剂量 鉴定株数
记
总变异
染色体构型及 比率
。
其它
表 中其它一栏是指涉及到 多条染色体的变异类型 。 处理组 中没有这种变异类型 ,
组中也只有 , 但 组 中却高达 , 比 组高 。 统计分析表
明 , 它们均达到显著水平 , 这进一步说明 , 辐照剂量超过 时 , 多条染色体同时发生变异的
类型迅速增加 , 这也是导致 组 中畸形株率明显高于 组的细胞学基础 。
初级单体和三级单体 自交后代细胞学观察 在观察的 个初级单体 自交后代中 , 。。
和 一 后代只产生正常的二体株和单体株 , 说明这 个单体是单一丢失 了 条染色体的
变异类型 。 一 除产生大约 的单体株外 , 还发现 个三体株和 个端体株 , 以及 个
常出现 对染色体提早解离的植株 。 这说明 , 一 除缺失 条染色体外 , 可能还有其它染
色体发生了结构变异
。 在 一 的 株植株中 , 鉴定了 株 , 发现 株三体株和 株常有
对染色体提早解离的植株 。 因此 , 此单体株除了染色体缺失外 , 也可能有其它染色体的结构变
异
在观察的 个三级单体 自交后代中 , 有 个后代中出现了初级单体 , 个后代中没再出现
单体的染色体构型 。 另外 , 在这 个三级单体的自交后代中 , 有 个三级单体的后代中出现了
三体植株 , 并能稳定地遗传 。 说 明辐照花粉是诱导产生非整倍体的有效手段之一 。
讨 论
在植物双受精过程中 , 花粉传递给后代的主要是核物质 , 很少带有细胞质 。 成熟花粉经辐
照后 , 导致花粉所携带的遗传物质发生变化 , 致使双受精过程不正常 , 或受精后幼胚发育不正
常 , 不能形成正常的种子或出苗后生活力弱 , 苗期各种性状发生改变 。 辐照剂量越大 , 受损伤的
花粉越多 , 受损伤的程度也就越大 。
陆地棉成熟花粉是二核花粉 , 即一个生殖核和一个营养核 , 生殖核要在花粉管伸长以后才
进行 次有丝分裂 , 形成二个精核 〕。 成熟的花粉经辐照后 , 生殖核内的遗传物质 , 即组成染色
体的 分子 , 可能发生不 同程度 的结构变化 , 当生殖核在花粉管进行分裂形成两个精核
时 , 就会出现各种染色体变异类型的精核 。 受精后就会形成单体和其它染色体变异类型的植
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亡 翻 己 艺 仑
,
株 。 辐照花粉所引起的遗传物质的改变 , 可能还影响到受精卵细胞分裂以及幼胚发育时的细胞
分裂 , 甚至还影响到成株期的细胞分裂 辐照剂量越大 , 花粉遗传物质受损伤的程度越大 , 受精
后 , 发育的植株染色体变异类型较多 , 复合变异的类型也增多
和 认为〔
·‘〕, 低剂量 比高剂量 更能有效地诱导 出初级单体 ,
而周宝 良和潘家驹报道 , 诱导单体的效果 比低剂量 好 。 本研究结果表明 , 和
诱导初级单体的效果好 , 但统计分析表明 , 不同剂量的诱导效果并没有显著差异 。 然而高
剂量可以诱导出较高频率的三级单体 , 从三级单体的后代中可以有效地分离出初级单体和三
体 , 所以 , 高剂量辐照花粉诱导非整倍体效果较好
。
参 考 文 献
周宝 良 , 播家驹 陆地棉单体的诱发与鉴定 棉花学报 , ” ,
蔡 旭 植物遗传育种学 第二版 北京 科学出版社 , , 一
胡适宜 被子植物胚胎学 北京 高等教育出版社 , , “
, ,
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·
, 二 , , 一
, 正 二
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, 七 刀 别 , 一
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