全 文 ：文章编号 :100028551 (2004) 042286203
空间技术诱变创造优质抗逆黄叶高羊茅
胡繁荣1 ,2 　赵海军1 　张琳琳1 　夏英武1 　吴殿星1 3
(11 浙江大学原子核农业科学研究所 ,浙江 杭州　310029 ;21 浙江金华职业技术学院 ,浙江 金华　324100)
摘 　要 :空间技术诱变黄叶高羊茅研究表明 ,空间技术引起的 SP1 生理损伤轻 ,SP2 未发现叶绿
素缺失突变 ,但株叶形态、熟期和耐热性变异丰富 ,从中筛选鉴定了半矮杆、匍匐性、细叶、迟
熟、耐热性等优质抗逆黄叶高羊茅突变体。
关键词 :空间技术 ;黄叶高羊茅 ;抗逆性
SPACE TECHNIQUE INDUCED ELITE ABIOTIC STRESS TOLERANT YELLOW TALL FESCUE
HU Fan2rong1 ,2 　ZHAO Hai2jun1 　ZHANGLin2ling1 　XIA Ying2wu1 　WU Dian2xing1 3
(11 Institute of Nuclear Agricultural Sciences , Zhejiang University , Hangzhou , Zhejiang , 310029 ;
21Jinhua Professional Technology College , Jinhua , Zhejiang , 324100)
Abstract :The cool season turfgrass Yellow Tall Fescue was treated by space technique. The results showed that
space technique had slight physiological damage in SP1 generation , and no chlorophyll2deficient mutation was
detected at the SP2 generation , however richer variations in plant morphology , leaf shape , the growth duration and
hot temperature tolerance were observed in the study. The semidwarf , creeping plant type , slender leaf , late
maturing , and hot2temperature tolerant mutants were isolated from the Yellow Tall Fescue.
Key words :space technique ; Yellow Tall Fescue ; abiotic stress tolerance
收稿日期 :2004203204
基金项目 :国家自然科学基金 (30370147) ,国家十五科技攻关 (2002BA406B04)和浙江省重大项目 (021102530)
作者简介 :胡繁荣 (1965～) ,男 ,副教授 ,从事园艺花卉遗传育种研究。3 通讯作者 :dxwu @zju. edu. cn Tel & Fax :0571286971202草坪草是指构成草坪植被的草本植物 ,包括禾本科和少数几种莎草科植物及一些符合草坪草特性的其它植物。草坪具有保持水土、改造自然、美化环境等多种功能 ,在改善城市人居环境和营造休闲场所、体育场馆等方面起重要作用[1～3 ] 。随着我国经济建设步伐的加快、国民环境意识的不断增强 ,草坪园林已成为城市规划与社区建设中不可缺少的内容[4 ] 。草坪业是一门充满商机的朝阳产业[5 ] 。增强草坪草的抗逆性和抗病虫 ,选育长绿色期和简化建坪管理的具有优质坪用性状草坪草是当前研究前沿[6 ] 。植物诱变育种取得了举世瞩目的成就。空间技术作为一种全新的诱变技术 ,自研究以来已成功诱发创造了一批优异突变体并从中选育一些优良农作物新品种 (系) [7～9 ] 。高羊茅 ( Festuca arundinanacea Schreb ,Tall Fescue)系多年生冷季型草坪草 ,具有适应性广、耐寒、耐践踏、耐粗放管理的优点 ,用于高尔夫球场、运动场和园林的绿化 ,公路、铁路和河堤护坡 ,是我国及世界上利用率最高的冷季型草坪草之一。与其它冷季型草坪草一样 ,在酷暑下的耐热性是制约其绿色期的关键因子。本研究以本实验室培育的系列彩色高羊茅中的黄叶高羊茅为材料 ,经返回式卫星搭载处理 ,在观察 SP1 生物学效应的基础上 ,重点对 SP2 的优质耐热相关性状作了研究。希望获得高羊茅的优质耐热突变 ,改良坪用性状 ,以提高耐热性 ,延长绿色期。
682　 核 农 学 报　2004 ,18 (4) :286～288Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
1 　材料和方法
111 　试验材料及空间处理
本实验室培育的含水量为 1315 %的冷季型黄叶高羊茅干种子为诱变起始材料。将种子分成 2 份 ,1
份搭载 2002 年返回式卫星 ,1 份作地面对照 ,每份种子 2000 粒。
112 　SP1 生物学效应和 SP2 的早熟和变异分析
搭载返回式卫星处理的回收种子和留地对照种子 ,播种于杭州浙江大学试验基地。播种后 7d 调查
发芽率 ,30d 测量苗高 ,调查成苗率 ,60d 后按单株移入大田。抽穗开花时 ,为避免异交串粉 ,用透明玻璃
纸按单株套袋。成熟时随机选取 10 个单株统计结实率 ,同时按单株收获所有 SP1 植株的种子。
对 SP2 的群体 ,按单株直播 ,幼苗期 2 叶 1 心时调查叶绿素缺失突变频率 ,60d 后 ,按单株种成株系。
于整个生长期间 ,观察矮秆、叶形等表型突变。在抽穗开花后期 (每年 4～6 月) ,以对照迟熟 10d 为迟熟
突变标准选择迟熟突变株 ,并筛选耐热突变体。成熟时 ,按单株收获、脱粒和编号入选突变单株。
113 　突变深入鉴定及坪用性状评价
对入选的耐热性突变株 ,将突变种子分成 2 份 ,分别进行室内外突变特性鉴定。1 份发芽后在保湿
的条件下 ,观察突变体对 6 种温度 (30 ℃、32 ℃、34 ℃、36 ℃、38 ℃、40 ℃)的表现评价耐热性 ;另 1 份于 4 月
初播种 ,于夏季自然条件下凭叶色变化和生长特性评价。对其它性状突变体 ,于 4 月初播种 ,自然条件
下验证突变的遗传稳定性。对各类优良突变株 ,考察了株高、叶形、播抽历期和分蘖等坪用性状。
2 　结果分析
211 　空间技术处理黄叶高羊茅的 SP1 生物学效应
空间技术诱变当代引起黄叶高羊茅的生理损伤较轻。与地面对照相比 ,空间技术诱变处理对发芽
率、成苗率和株高无显著影响 ,但对苗高、播抽历期和育性有显著影响 ,表现诱变后幼苗明显变矮、育性
显著下降、播抽历期更长 (表 1) 。结合抽穗期的气温变化 ,育性的显著下降除空间因素作用外 ,可能一
定程度上也与抽穗扬花期的气温偏高有关。
表 1 　空间条件当代生物学效应
Table 1 　Biological effects of space condition at the first generation on Yellow Tall Fescue
处理
treatment
发芽率
germination rate
( %)
成苗率
seedling survival
rate ( %)
苗高
seedling height
(cm)
株高
plant height
(cm)
结实率
seed setting rate
( %)
播抽历期
days from sowing to
heading (d)
SP 93 100 1611 ±211 4117 ±413 6515 ±613 173
CK 94 100 1513 ±115 4213 ±319 7814 ±517 166
212 　SP2 突变
21211 　叶绿素缺失突变 　与以往的研究报道有所不同 ,本试验的黄叶高羊茅诱变 SP2 群体中 ,未发现
除原亲本黄色叶色外的其它叶绿素缺失突变。该结果与本实验室对携带白化转绿型叶色和黄化叶色突
变水稻的结果相吻合。
21212 　株叶形态和熟期突变 　在约 49000 株的黄叶高羊茅诱变 SP2 群体中出现频率不同的半矮秆、匍
匐性、叶形和迟熟等突变 (表 2) 。各种突变类型间变异丰富 ,表现在矮化、匍匐性和迟熟程度不同 ,叶形
出现细叶、宽叶和披叶等类型。上述突变类型中 ,细叶突变多与半矮秆随同突变。其中一个突变体同时
表现半矮秆、细叶和迟熟 3 个突变性状。
除本试验希望出现的突变性状外 ,也发现了熟期和耐寒性的变异。相对于迟熟突变 ,早熟突变的频
率更高 ,达到了 01031 %。这与以往研究中诱变技术能有效诱发该性状突变的结果相一致。在耐寒性变
异方面 ,出现许多对低温较为敏感的变异体 ,表现在寒冷的气候条件下茎秆由绿色变为淡紫色或微红。
782　4 期 空间技术诱变创造优质抗逆黄叶高羊茅
表 2 　空间条件诱发的各类性状突变及其频率
Table 2 　The frequency of chrolophy11 - deficient mutations induced by space treatment
处理
treatment
调查苗数
No1 seedlings investigated 各类型突变频率 ( %)frequency of each type of mutations半矮性
semidwarf
匍匐性
creeping
叶形
leaf shape
迟熟
late maturing
总突变频率
the total frequency
( %)
SP 49000 01031 01009 01027 01026 01093
CK 2500 0 0 0 0 0
21213 　耐热性变异 　在黄叶高羊茅的生长后期 (5～7 月) ,随温度的不断提高 ,对照黄叶高羊茅生长受
阻 ,地上部分逐渐枯萎。在黄叶高羊茅诱变 SP2 群体中 ,耐热性呈现连续分化 ,但 6 株变异体尽管地上
部分的生长也同样受阻 ,但对高温耐受性明显增强 ,在同样的灌溉条件下一直保持黄色。上述 6 株变异
体均表现为迟熟 ,其中 3 个为半矮秆和细叶 ,2 株为细叶。该结果表明 ,突变体本身的耐热性与生理状
态和植株形态有关。
21214 　突变性状的遗传稳定性 　对入选的突变 SP3 代鉴定表明 ,6 个耐热突变株系仅 2 个 (1 个半矮秆、
细叶和迟熟 ,1 个为细叶迟熟)在室内条件评价稳定抗性 ,但在田间条件下除 1 个细叶株系外均表现比
对照明显好的耐热性。其它突变类型中 ,除部分披叶和宽叶突变及少数迟熟突变不能稳定遗传外 ,其它
突变性状均能稳定遗传表达。5 类代表性突变体的坪用性状见表 3。
表 3 　空间条件诱发的 4 个优质突变体的坪用性状
Table 3 　The major agronomic traits of several elite mutants induced by space treatment
突变体
mutants
特征性状
characteristics
株高
plant height
(cm)
叶形
leaf shape
播抽历期
days from sowing
to heading(d)
耐热性
hot temperature
tolerance
分蘖
tillers per plant
TF21 半矮秆 semidwarf 15 窄短 narrow , short 166 一般 common 好 good
TF22 匍匐性 creeping 13 宽长 broad , long 165 一般 common 差 poor
TF23 细叶 slender leaf 34 窄长 narrow , long 171 提高 improved 中等 moderate
TF24 迟熟 late maturing 39 宽长 broad , long 181 提高 improved 中等 moderate
TF25 耐热性 hot temperature
tolerance
19 窄短 narrow , short 198 好 good 好 good
黄叶高羊茅
Yellow Tall Fescue
对照 control 37 宽长 broad , long 167 一般 common 中等 moderate
3 　讨论
提高坪用性状 (如矮生性 ,以减少草坪草的修剪次数 ;改良叶形质地 ,以提高观赏性状等) 、耐热和耐
寒 (延长绿色期) 、抗逆性 (节水、耐旱、耐盐碱) 、抗病虫等 ,是目前优质抗逆草坪草的研究方向[6 ] 。上述
性状的遗传改良 ,在资源缺乏的背景下常规育种技术难以做到。利用转基因技术 ,将外源目标基因导入
不失为一种有效手段 ,但目前可利用的有利基因较少 ,且涉及基因专利和生物安全性评价 ,实际生产应
用存在一系列问题。本研究中 ,利用空间技术预期筛选了优质抗逆突变资源 ,为黄叶高羊茅的应用创造
了更大空间。
参考文献 :
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882 Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
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