全 文 ：文章编号 :100028551 (2006) 042299204
悬铃木种子60 Coγ辐照及其苗期生物学性状调查
李志能　刘国锋　包满珠
(园艺植物生物学教育部重点实验室Π华中农业大学园艺林学学院 ,湖北 武汉　430070)
摘　要 :以不同剂量的60 Coγ射线辐射悬铃木干种子 ,测定不同剂量对悬铃木 M1 代的影响。结果表明 ,在
50～400Gy 辐射范围内 ,随着剂量的增加 ,悬铃木种子的萌发率、出苗率、成苗率降低 ,株高、鲜重、根长也明
显下降。辐射对幼苗生长的抑制作用极显著 ,50～250Gy 处理各组出真叶期比对照组依次推后 2、5、9、14d。
300～400Gy 处理组虽有发芽 ,但幼芽严重扭曲 ,15d 后逐渐死亡。通过对悬铃木辐射组与对照组成苗率和
根长进行比较 , 初步推测悬铃木辐射的半致死剂量为 50Gy ,辐照诱变的适宜剂量为 50 至 250Gy。
关键词 :悬铃木 ;60 Coγ射线 ;萌发率 ;出苗率 ;成苗率
EFFECTS OF 60 Coγ2RAYS RADIATION ON BIOLOGICAL CHARACTERS OF
Platanus acerifolia Willd. SEED AND SEEDLINGS
LI Zhi2neng 　LIU Guo2feng 　BAO Man2zhu
( Key Laboratory of Horticulture Plant Biology , Ministry of EducationΠCollege of Horticulture and Forestry Sciences ,
Huazhong Agricultural University , Wuhan , Hubei 　430070)
Abstract :The dry seeds of Platanus acerifolia Willd. were irradiated by different doses of 60 Coγ2rays , and the effect of the
radiation on M1 were investigated. Results showed that the seed germination rate , emerged seedling rate and survival seedling
rate of Platanus aceriflia Willd. decreased with dose increase at the dose of 50～400Gy , as well as the plant height , fresh
weight and length of root . The radiation inhibited the seeding growth significantly. Compared with CK, the true leaf emerging
time of samples irriadiated at 50～250Gy was late for 2 , 5 , 9 and 14d , respectively. But the young seedlings of samples
treated at 300～400Gy were severely twisted and abnormal , and gradually died after 15d. Based on the data of seeding rate and
root growth , it is concluded that the semi2lethal radiation dose of Platanus acerifolia Willd. dry seed was 50Gy , and the
suitable dose range for radiation breeding was 50 to 250Gy.
Key words : Platanus acerifolia ; 60 Coγ2rays ; radiation breeding ;germinating rate ; emerged seedling rate ; survival rate
收稿日期 :2005207204
基金项目 :国家自然科学基金 (30371015)和教育部重点项目 (03117) 、教育部新世纪人才计划 (NCET20420733)
作者简介 :李志能 (19802) ,男 ,湖北孝感人 ,博士研究生 ,从事园林植物生物技术与遗传育种研究 ,Email :lzn @webmail . hzau. edu. cn ;包满珠为通讯
作者 ,Email :mzbao @mail . hzau. edu. cn
　　悬铃木 ( Platanus acerifolia Willd. )为悬铃木科悬铃
木属落叶乔木 ,又名二球悬铃木、英国梧桐 ,是一球悬
铃木与三球悬铃木的杂交种 ,最早于伦敦发现。我国
引种已有 100 多年历史 ,广为栽培 ,有“行道树之王”的
美称[1 ] 。由于它生长快、适应性强、繁殖容易、且树干
高大、枝叶茂盛、覆荫面大、干皮光洁、抗烟尘、耐修剪、
对城市环境适应能力极强等优良特点 ,已成为我国大
中城市重要的行道树及园林绿化树种。但每年 426 月 间老果脱落和新叶、花、果生长期间 ,树上落下大量果毛、叶芽绒毛、花粉以及星状毛等污染环境 ,引发呼吸系统疾病和眼科疾病。利用物理或化学方法处理植物种子或枝条 ,增大变异度 ,已成为良种选育的重要手段之一[2～5 ] 。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。我国自 1957
992　核 农 学 报　2006 ,20 (4) :299～302Journal of Nuclear Agricultural Sciences
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年开始进行辐射育种工作以来 ,辐射育种取得重大成
就。据 FAOΠIAEA 不完全统计 ,至 l989 年已有 51 个国
家在 1330 种作物育种中应用[6 ] 。但目前辐射育种主
要应用于农业和畜牧业 ,在林业育种中 ,仅有少量研究
报道。周业恒等用60 Coγ射线处理悬铃木种子和一年
生枝条中段的芽 ,获得部分枝叶变红色的植株品系和
不育植株品系[7 ,8 ] 。控制飞毛污染 ,培育出无果悬铃木
新品种是悬铃木育种的一个方向。本文探索γ射线对
悬铃木苗期生物学性状的影响 ,以期为今后进一步筛
选有利突变的悬铃木品种提供参考。
1 　材料与方法
111 　材料
试验用悬铃木 ( Platanus acerifolia Willd. )种子采自
华中农业大学 1 株 30240 年生悬铃木树。
112 　方法
60Coγ射线辐射在湖北省农业科学院的钴源进
行。辐射剂量为 0、50、100、150、200、250、300、350 和
400Gy ,剂量率为 017GyΠmin。每处理 20g 种子 (约 4500
粒) 。
种子辐射后当日浸泡于水中 ,等种子有一半沉下
水底后取出 ,播种于温室内 128 孔穴盘中 ,每组播 4 个
穴盘 ,每盘播种 1000 粒种子。剩余种子供实验室内发
芽试验和根系垂直生长实验用。发芽试验方法 :从每
组中随机挑选 150 粒悬铃木种子播于放有吸水纸的培
养皿内 ,每日加水少许。玻璃板垂直发芽法[9～11 ] :先在
玻璃板 (30cm ×15cm)上贴上一层湿滤纸 ,再将 50 粒种
子整齐地摆在靠玻璃板上部 1Π3 处 ,然后将玻璃板垂
直插入盛水的搪瓷盘中 ,玻璃板两端用白色泡膜固定 ,
放入温度为 25 ℃±1 ℃光照培养箱中发芽 ,光照强度
为 15000 lx ,隔天加 1 次水 ,每组 3 个重复。
发芽试验每天测量种子发芽数 ,根系垂直生长试
验在第 10 天观测根系生长情况。播种于温室穴盘内
的种子 ,每天观察 1 次种子出苗、成苗及其生长情况 ,
幼苗期每 3d 测量 1 次株高、受损失情况等数据 ,20d 后
测量整株幼苗鲜重。利用 SPSS 软件对有关数据进行
方差分析和多重比较分析。
2 　结果与分析
211 　辐射对悬铃木种子萌发的影响(实验室内)
在实验条件下 ,分别于 4 ,10 和 14d 调查各处理的
萌发情况 ,结果见图 1。从图 1 中可以看出 ,处理组种
子萌发率明显低于对照组 ,辐射对种子萌发有极显著
的抑制作用。在 50～250Gy 内随着辐射剂量加大种子
发芽率下降 (见图 1) 。
图 1 　不同剂量辐射对发芽率的影响
Fig. 1 　Effect of radiation on seed germinating rate
212 　辐射对悬铃木出苗率及成苗率的影响
经60 Coγ射线处理 ,悬铃木的出苗、成苗均受到抑
制 ,且随着剂量的增大抑制作用增强 (表 1) 。100Gy 以
上剂量处理后悬铃木的成苗率远小于出苗率 , 经
300Gy 以上辐射无一株成活。从出苗率对比可发现 ,
12d 的出苗率均高于 6d 的出苗率 ,且随着辐射剂量的
增大 ,出苗率增加的幅度越大。在一定剂量范围内 ,辐
射损伤效应往往随着植物生长过程的推移而减轻 ;但
当受到较高剂量辐射后 ,因植物自身恢复能力受到抑
制 ,辐射损伤效应明显表现了出来。种子经60 Coγ射
线辐射后 ,能够生长一段时间形成幼苗或植株 ,但不能
完成生命周期[11 ,12 ] 。
213 　辐射对悬铃木种子根系生长的影响(实验室内)
表 2 结果表明 ,在实验条件下 ,随辐射剂量的增加
悬铃木种子根长与对照相比依次下降了 30 %、51 %、
5817 %、65 %、100 %、100 %、100 %、100 %。各辐射处理
组间 ,其他处理组与 50Gy 组相比差异均达到极显著水
平 ;150Gy 组与 200Gy 组相比无差异 ;200Gy 组与 250Gy
组相比也达到极显著水平 ;300、350、350Gy 各组间相比
无差异。因此可得出如下结论 :辐射对种子根系的伸
长有明显的抑制作用且随着辐射剂量的加大 ,抑制作
用增强 ,其二者成正相关。250～400Gy 高剂量辐射对
种子损伤极大 ,根系无法从胚芽中伸出。
214 　不同剂量辐射对苗期株高的影响
表 3 的结果表明 ,在供试的各组中 ,各不同剂量辐
射处理组的株高与对照组的株高之间均达到极显著水
平 ,表明60 Coγ射线辐射对幼苗株高的增长有极显著
的抑制作用 ,且抑制程度随剂量的加大而增加。对表
003 核　农　学　报 20 卷
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　　　　 表 1 　不同辐射处理种子的出苗率和成苗率
Table 1 　Emerged rate and survival rate of seedlings after irradiation
项目 item 天数
time (d)
辐射剂量 radiation dose ( Gy)
0 50 100 150 200 250 300 350 400
出苗率 6 1213 915 215 310 118 112 012 018 015
emerged seedling rate ( %) 12 1514 1410 812 817 815 716 218 418 610
成苗率
survival seedling rate ( %) 1416 1212 218 211 119 112 0 0 0
成苗Π出苗率
emerged Πsurvival seedling rate ( %) 9418 8711 3411 2417 2214 1518 0 0 0
出真叶期
true leaf emerging time (d) 11 13 16 20 25 29 0 0 0
表 2 　不同辐射剂量对根长的影响 (LSD 法)
Table 2 　Effect of radiation on length of root (LSD)
辐射剂量
radiation dose ( Gy) CK 50 100 150 200 250 300 350 400
根长 length of root (cm) 1143A 1110B 0177C 0159D 0150D 0E 0E 0E 0E
注 :表中数据为平均值 ,同一行Π列中不同英文字母表示数据间存在的显著差异 ( P = 0101) 。下表同。
Note : Values represent the means ; Means followed by different letters winthin the same row are significantly different according to LSD2test ( P = 0101) ,The same as
following table.
表 3 　辐射剂量对幼苗株高影响
Table 3 　Effect of radiation on the plant height (LSD) (cm)
辐射剂量
radiation dose ( Gy)
观察时间 observation time (d)
10 13 16 19 22 25 28 31
CK 113 114 116 116 117 119A 119 210
50 110 111 111 112 113 114B 114 114
100 017 018 018 019 019 019C 110 111
150 016 017 017 018 018 018C 110 110
200 017 017 018 019 019 110C 110 111
250 016 017 018 018 018 018C 019 110
300 016 016 017 017 017 0D 0 0
350 016 017 017 017 017 017C 018 0
400 015 016 017 017 018 018C 018 0
中数据进行多重比较分析表明 ,在 25d (即出真叶前后
两天)中发现 100Gy 以上处理与 50Gy 处理相比 ,均达
到极显著水平 ,即对幼苗株高的增长抑制作用存在极
显著差异 ;而 100～250 Gy 各组间相比 ,均未达到显著
水平 ,也就是在 100～250 Gy 间抑制作用无显著差异。
在实验观察中也发现 100Gy 以上处理组幼苗常出
现生长畸形、扭曲、缺损、灼伤等现象 ,特别在高剂量组
有许多幼苗因严重畸形而导致死亡 ,300、350 和 400Gy
分别在第 25、31、31 天的观察中无一存活。由此可以
得出如下结论 : 50Gy 以上处理对幼苗株高的增长有明
显的抑制作用 ,株高对辐射反应敏感 ,100～250Gy 以上处
理的辐射反应更强 ,而 300～400Gy 辐射处理反应最强[2] 。
215 　不同剂量辐射对苗期生长量(鲜重)的影响
从图 2 中可看出 ,经辐射处理后的各组 ,幼苗生长
量均低于对照组 ,幼苗生长受到抑制 ,且随着剂量的加
大 ,抑制作用明显 ,二者成负相关。随着幼苗子叶的展
出 ,在 100Gy 以上辐射剂量组 ,幼苗生长出现畸形、扭
曲的现象 ,特别是 250～400Gy 高剂量组出现畸形、扭
曲植株的频率更大。
图 2 　不同剂量辐照对苗期生长量 (鲜重)的影响
Fig. 2 　Effect of radiation on fresh weight
of seedling(20d)
103　4 期 悬铃木种子60Coγ辐照及其苗期生物学性状调查
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216 　半致死剂量的确定
根据 Gaul 1959 年提出的辐射剂量和生长量成负
相关 ,并且以生长量为对照的 70 % ,植株成活率 50 %
的半致死剂量的判断条件[11 ] ,由表 1 成苗率和表 2 中
的根长的数据可初步推测出悬铃木辐射的半致死剂量
为 50Gy。
3 　结论和讨论
悬铃木种子60 Coγ辐射的半致死剂量为 50Gy。不
同剂量辐射在幼苗生长前期均起抑制作用 ,且随剂量
的增加抑制作用增强 ,但随着时间的推移 ,小剂量的辐
射抑制作用减轻 ,50～250Gy 处理对苗高、鲜重等有抑
制作用 , 300～400Gy 处理对苗高、鲜重等有极强的抑
制作用。
不同剂量的辐射抑制根系纵向伸长 (顶端优势) ,
但促进侧根及须根的发育 ,在 50～200Gy 剂量范围内 ,
虽抑制根系的生长 ,但根系能从胚芽中伸出 ;在 250～
400Gy 剂量内 ,极大地抑制根系生长 ,根系无法从胚芽
中伸出。
试验选用了 50～400Gy 的辐射剂量 ,试图在大剂
量的辐射中得到特殊的变异类型 ,但由于植物材料承
受辐射剂量有限 ,在 250Gy 以上辐射组中未能得到 1
株完整的植株。
在存活的幼苗中 ,50Gy 组存活下来的最多 ,其中
大多数植株性状与对照组相比 ,没有显著的变化 ,只有
少量植株变矮、叶片变小、节间缩短。而 100～250Gy
组 ,存活幼苗较少 ,有灼伤现象 ,而且幼苗生长缓慢 ,真
叶出现较晚 ,由于幼苗尚小 ,是否会有期望的突变体出
现还不清楚。综合考虑辐射对悬铃木种子萌发率、出
苗率、成苗率、株高、鲜重、根长等苗期生物学性状的影
响 ,初步认为悬铃木种子最适辐射剂量为 50～200Gy。
诱变育种和分子生物学技术相结合将育种目标定
向化 ,以诱变提供的突变体为基础运用分子标记 ,筛选
与目标基因连锁的分子标记。构建遗传图谱 ,进行目
标基因定位和性状连锁分析[14 ] ,开展定向培育新品
种 ;反之控制各种诱变因素 ,分析已知基因的变化 ,诱
变处理材料使育种目标趋于有利 ,并提高目标变异性
状在总变异中的相对频率[3 ,4 ,10 ] 。
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