全 文 ：文章编号 :100028551 (2006) 022087203
卫星搭载与60 Coγ射线复合处理
水稻干种子诱变效果的研究
庞爱军　庞伯良　彭选明　邓钢桥　朱校奇　金龙新　柳庆云
(湖南省原子能农业应用研究所 ,湖南 长沙　410125)
摘 　要 :60 Coγ射线辐照卫星搭载处理水稻品种 96 晚 198 的干种子 ,当代几种主要的性状 ,特别是后期的
性状比对照及卫星搭载处理的主要为损伤效应 ,绝大多数的差异达到极显著水平 ,比单独的γ射线处理
的大部分性状也是损伤加重 ,但大部分的性状差异未达显著水平 ,处理二代的变异类型数 ,总的变异频
率及优良单株入选率均明显地高于两种单处理。
关键词 :水稻 ;卫星搭载 ;γ射线复合处理 ;生物学效应 ;诱变效果
MUTAGENIC EFFECTS OF RICE CARRIED BY RECOVERALLBE SATELLITE
AND IRRADIATED WITH 60 Coγ2RAY
PANG Ai2jun 　PANG Bo2liang 　PENG Xuan2ming 　DENG Gang2qiao 　ZHU Xiao2qi 　J IN Long2xin 　LIU Qing2yun
( Hunan Institute for Application of Atomic Energy in Agriculture , Changsha , Hunan 　410125)
Abstract :Dry seeds of rice 96wan198 were carried by recoverable satellite and irradiated with 60 Coγ2ray. The results showed
that the damage effects of the first generation were higher than single treatment . The number of variation types , total variation
frequency and selected rate of the good single plant were evidently more than single treatment with carried by recoverable
satellite andγ2ray.
Key words :rice ;carried by recoverable satellite ;60 Coγ2ray ;biological effect ;comparison of mutagenic effect
收稿日期 :2005206223
作者简介 :庞爱军 (19742) ,女 ,湖南韶山人 ,助理研究员 ,从事水稻辐射育种研究工作。Email :pbl471007 @hotmail . com　　航天育种是一种新的育种技术 ,它通过高能粒子辐射、空间微重力、交变磁场和超真空等物理因素对植物遗传性状产生综合的诱变作用 ,这是地球上的其他诱变方法所无法比拟的 ;辐射育种技术是一种非常成功的育种方法 ,在育种领域起着不可替代的重要作用。两种方法都具有变异范围广、变异频率高、性状易稳定、可缩短育种年限等特点 ,庞伯良等曾利用60 Coγ射线与多种激光、快中子[2～4] 、高空气球搭载[5 ]及杂交[1 ]等方法对水稻干种子进行复合处理 ,均可增加变异类型及变异频率 ,从而达到提高水稻育种效果的目的。本文报道了γ射线与卫星搭载复合处理水稻种子的效果。1 　材料与方法111 　材料试验材料为 96 晚 198(简称 R198) 水稻干种子 (湖 南省推广的杂交水稻组合汕优 198 和 V 优 198 的父本) 。112 　方法2003 年由第 18 颗返回式科学实验卫星搭载处理R198 干种子 200 粒 ,回收后分成 2 份 ,每份 100 粒 ,1份不辐照 (简称 SP) ,1 份与原品种各 100 粒进行60 Coγ射线 (辐照剂量为 200Gy)辐照 (分别简称为 SP +γ和γ处理) ,另取 100 粒未作任何处理的作对照 (CK) 。试验材料于 2003 年在海南种植M1 代 ,12 月 21 日浸种 ,12 月 28 日分别统计其发芽率后播种 ,2004 年 1月 12 日统计株高 ,每蔸有效穗数、穗长 ,每株每穗总粒数、实粒数、结实率、千粒重和单株产量。处理二代的种植群体为 2749～3177 株 ,对照品种定点调查 100 株 ,统计其生育期和株高 ,分别统计其早熟、迟熟 ,高秆和矮秆的变异频率 ,收获前统计其他可见性状的变异频
78　核 农 学 报　2006 ,20 (2) :87～89Journal of Nuclear Agricultural Sciences
率 ,并选择收获优良单株。
该科学试验卫星于 2003 年 11 月 3 日 15 :30 分于
酒泉发射中心成功发射升空 ,卫星近地点 200km ,远地
点 350km ,轨道倾角为 63°,轨道周期平均 90min ,卫星
在空间运行 18d 后 ,于 2003 年 11 月 21 日在四川遂宁
地区成功回收。
2 　结果与分析
211 　M1 代生物学效应
从 M1 代主要农艺性状表现 (表 1) 可以看出 :卫星
搭载处理 96 晚 198 的发芽率、穗长比对照增加 ,但只
有穗长的差异达到极显著水平 ;成秧率、株高、结实率、
千粒重均比对照低 ,但其差异均未达到显著水平 ;秧苗
高度、每蔸的有效穗数、每穗总粒数、每穗实粒数、单株
产量均比对照低 ,且其差异均达到了极显著水平。与
γ射线处理相比 ,苗高、每蔸有效穗数、每穗总粒数降
低 ,但均未达到显著水平 ,其余的性状均比γ射线处理
高 ,除千粒重的变化不显著外 ,其余均达显著或极显著
水平。
60 Coγ射线处理 96 晚 198 ,结果表明 :除发芽率、
每穗总粒数及千粒重的降低未达显著水平外 ,其他性
状如成秧率、秧苗高度、植株高度、每蔸有效穗数、穗
长、实粒数、结实率、单株产量均比对照低 ,均达到极显
著水平。
60 Coγ射线辐照与卫星搭载复合处理的水稻干种
子 ,M1 代的发芽率比对照、卫星搭载及γ射线处理的
都高 ,表现刺激效应 ,比γ射线处理的差异达极显著水
平。成苗率比对照低 ,与卫星搭载处理相同 ,比γ射线
处理高 ,达极显著水平。苗高和株高 ,比对照、卫星搭
载及γ射线处理的低 ,均达极显著水平。每蔸有效穗
数、每穗总粒数比对照低 ,达极显著或显著水平 ,比卫
星搭载及γ射线处理的都低 ,但都未达显著水平。穗
长、每穗实粒数、结实率及单株产量 ,均比对照、卫星搭
载处理及γ射线处理的低 ,比γ射线处理的差异未达
显著水平 ,其他的均达极显著水平 ,其损伤表现明显的
叠加效应。千粒重比对照及卫星搭载处理的低 ,比γ
射线处理的高 ,但其差异未达显著水平。
212 　诱变效果
从表 2 可以看出 ,卫星搭载处理的总变异频率为
3180 % ,γ射线处理的总变异频率为 2181 % ,而γ射线
与卫星搭载复合处理的总变异频率达 9164 % ,分别为
两种单因子处理的 2154 倍和 3143 倍 ,为两项单因子
处理之和的 1149 倍 ;卫星搭载处理的变异类型数为 7
　　　　 表 1 　M1 代主要农艺性状表现
Table 1 　Expression of major agronomic characters of M.
项目
item
处理
treatment
x ±S 相互比较
( ±%)
compared with each other
发芽率
CK 9510
yermination
SP 9710 + 210
rate ( %)
γ 9010 - 510
- 710 3
SP +γ 9910 + 410 + 210 + 910 33
成秧率 CK 9510
seeding SP 9310 - 210
survival γ 8410
- 1110 33 - 910 3
rate ( %) SP +γ 9310 - 210 0 + 910 3
苗高
CK 14175 ±21169
seeding
SP 12198 ±11471
- 1177 33
height (cm)
γ 13144 ±21620 - 1131 3 + 0146
SP +γ 9114 ±11832
- 5161 33 - 3184 33 - 4130 33
株高
CK 97103 ±31049
plant height
SP 95123 ±41759 - 118
(cm)
γ 90130 ±41443
- 6173 33 - 4193 33
SP +γ 87116 ±71471
- 9187 33 - 8107 33 - 3114 33
单株有效穗数CK 7117 ±21183
productive SP 5157 ±11537
- 1160 33
panicles per γ 5177 ±11582
- 1140 33 + 0120
plant SP +γ 5132 ±11456
- 1185 33 - 0125 - 0145
穗长
CK 18172 ±01855
panicle length
SP 19198 ±01888 + 1126 33
(cm)
γ 18110 ±01985
- 0162 33 - 1188 33
SP +γ 17181 ±11118
- 0191 33 - 2117 33 - 0129
每穗总粒数
CK 99106 ±141108
No. of grain
SP 88170 ±151520
- 10136 33
per panicle
γ 96163 ±161086 - 2143 + 7193
SP +γ 89155 ±141106 - 9151 3 - 0185 - 7108
每穗实粒数
CK 96146 ±131690
spike filled
SP 82145 ±221077
- 14101 33
grain number
γ 38175 ±261830 - 57171 33 - 43170 33
SP +γ 28139 ±231153
- 68107 33 - 54106 33 - 10136
结实率
CK 97141 ±11616
seed setting
SP 95175 ±61140 - 1166
rate ( %)
γ 40178 ±271365
- 56163 33 - 54197 33
SP +γ 32132 ±251037
- 65109 33 - 63143 33 - 8146
千粒重
CK 24197 ±11162
10002grain SP 24189 ±11119 - 0108
werght (g)
γ 24169 ±11384 - 0128 - 0120
SP +γ 24181 ±01674 - 0116 - 0108 + 0112
单株产量
CK 17151 ±61012
yieldΠplant SP 12135 ±51010 - 5116 33
(g)
γ 5134 ±51003
- 12117 33 - 7101 33
SP +γ 3193 ±41170
- 13158 33 - 8142 33 - 1141
注 : 3 :5 %水平显著 , 33 :1 %水平显著。SP :空间搭载 ;γ:γ辐照。下表同
Note : 3 Significant difference at 5 % level , 33 Significant difference at
1 % level . SP :carried by space filght ;γ:γ2irradiation. The same as following
table.
种 ,γ射线处理的变异类型数为 8 种 ,而γ射线与卫星
搭载复合处理的变异类型数为 12 种 ,比两种单处理分
别多出 5 和 4 种。在复合处理中发现的独秆类型 ,前
88 核　农　学　报 20 卷
期表现茎秆粗壮 ,生长非常正常 ,但没有分蘖 ,这种基
因型材料在两种单因子处理中均没有出现 ,在 20 多年
的水稻辐射育种中也从未见过。卫星搭载处理的优良
单株入选率为 0125 % ,γ射线处理的优良单株入选率
为 0118 % ,而γ射线与卫星搭载复合处理的优良单株
入选率为 0146 % ,比两种单因子处理之和略高。
表 2 　不同处理的诱变效果的比较
Table 2 　Comparison of mutagenic effects
项目 items SP γ Sp +γ
早熟变异 variation in early maturity 2117 0149 4168
迟熟变异 variation in late maturity 1120 0191 1188
高秆变异 variation in long stalk 0116 0129 0166
矮秆变异 variation in short stalk 0109 0125 0182
全不育 whole sterile 0122 0107
高不育 most sterile 0106 0122 0159
半不育 semi sterile 0125 0126
紫色变异 variation in purple 0109 0118 0110
细长粒 slender grain 0103 0103
叶窄小 variation in narrow leaf 0103
独秆 only one stalk 0149
二秆 two stalk 0103
总变异频率 total variation frequencies( %) 3180 2181 9164
变异类型 variation types 7 8 12
入选率 elected rate 0125 0118 0146
3 　讨论
从以上的试验结果看出 ,单独的卫星搭载处理水
稻恢复系 96 晚 198 干种子的 M1 代生物学效应 ,前期
比对照损伤轻 ,有的还表现一定的刺激效应 ,后期损伤
加重 ;单独的γ射线处理 ,尽管处理的剂量较低 ,但与
对照及卫星搭载处理相比 ,绝大部分性状都表现损伤
效应 ;而卫星搭载与γ射线复合处理的大部分性状均
比对照、卫星搭载及γ处理的损伤加重 ,表现叠加效
应 ,与对照及卫星搭载处理的大部分性状差异达极显
著水平 ,而与γ处理的大部分性状差异不显著。卫星
搭载与γ射线复合处理的诱变效果也最好 ,变异类型
数最多 ,总的变异频率高于两种单处理之和 ,优良单株
入选率亦略高于两项单处理之和 ,并且出现了极罕见
的基因型变异 ,说明卫星搭载与γ射线复合处理的诱
变效果好 ,能达到提高育种效果的目的。
参考文献 :
[ 1 ] 　万贤国 ,庞伯良 ,等. 60Coγ射线辐照水稻杂交种子提高诱变效果
的研究. 原子能农业应用 ,1984 , (3) :34～37
[ 2 ] 　庞伯良 ,等. Ar + 、远红外激光、γ射线单一及复合处理水稻的诱
变效果. 激光生物学报 ,1993 ,2 (1) : 261～263
[ 3 ] 　庞伯良 ,等. YAG与 He2Ne 激光复合处理对籼稻恢复系干种子的
诱变育种效果的研究. 激光生物学报 ,1997 ,12
[ 4 ] 　庞伯良 ,等. Ar + 激光、60 Coγ射线、快中子及其复合处理水稻干
种子的当代生物学效应. 应用激光联刊 ,1985 , 2 (5) : 26～28
[ 5 ] 　庞伯良 ,朱校奇 ,等. 培两优 721 的选育兼谈高空诱变育种. 激光
生物学报 ,2002 , (4) :280～282
[ 6 ] 　徐建龙. 空间诱变因素对不同粳稻基因的生物学效应研究. 核农
学报 ,2000 ,14 (1) :56～60
(上接第 122 页)
[28 ] 　Kumamaru T , Satoh H , Iwata N , Omura T , Ogawa M , Tanaka K.
Mutants for storage proteins I Screening of mutants for rice storage
proteins of protein bodies in the starchy endosperm. Theor Appl Genet ,
1988 , 76 : 16～16
[29 ] 　Kumamaru T , Satoh H , Omura T , Ogawa M. Mutants for rice storage
proteins IV Maternally inherited mutants for storage proteins of protein
bodies in the starchy endosperm. Heredity , 1990 ; 64 (1) : 15～15
[30 ] 　Kumamaru T , Sato H , Satoh H. High2lysine mutants of rice , Oryza
sativa L. Plant Breeding , 1997 , 116 : 245～249
[31 ] 　胡繁荣 , 段智英 , 胡培松 , 吴殿星. 稻米功能性成分育种研究进
展. 核农学报 , 2004 , 18 (5) : 364～367
[32 ] 　王雪艳 , 左晓旭 , 杨朝柱 , 吴殿星. 解决缺铁性贫血富含铁水稻
研究进展. 核农学报 , 2005 , 19 (5) : 404～408
[33 ] 　Hsieh S C , Wang L M. Genetical studies on physico2chemical properties
of rice grains. Proc. 6th Internat . Congress of SABRAO. I. Iyama S ,
Takeda G (eds. ) . 1989 , 325～328
[34 ] 　Kumar I , Khush G S , Juliano B O. Genetic analysis of waxy locus in
rice ( Oryza sativa L. ) . Thero Appl Genet , 1988 , 3 : 481～488
[35 ] 　Yano M , Okuno K, Satoh H , Omura T. Chromosomal location of genes
conditioning low amylose content of endosperm starches in rice , Oryza
sativa L. Theor Appl Genet , 1988 , 76 : 183～189
[36 ] 　Satoh H , Kumamaru T , Yoshimura S , Ogawa M. New 57 kDa glutelin
genes on chromosome 9 in rice. Rice Genetics Newslett , 1994 , 11 : 158
～161
[37 ] 　Kumamaru T , Satoh H , Iwata N , Omura T , Ogawa M. Mutants affecting
storage protein in rice seed. Rice Genetics Newsletter , 1986 , 3 : 101～
103
98Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2006 ,20 (2) :87～89