全 文 ：文章编号 :100028551 (2008) 032253203
60 Coγ射线、激光及两者复合处理小麦的生物学效应
张从宇1 　王　敏2 　张子学1 　崔广荣1 　胡能兵1
(1. 安徽科技学院 ,安徽 凤阳　233100 ; 2. 安徽农业大学 ,安徽 合肥　230036)
摘 　要 :研究了60 Coγ射线、激光及两者复合处理小麦皖科 0101 的生物学效应。结果表明 :60 Coγ射线及
其与激光复合处理的小麦 M1 代发芽率、发芽势、发芽指数均与对照无显著差异 ;但苗高、根长、活力指
数、出苗率、成株率均比对照低 ;出苗期、分蘖期、拔节期、抽穗期、成熟期比对照分别推迟 4、11、11、6 和
9d ;越冬蘖、最高蘖、穗数、株高、穗长、小穗数、穗粒数和产量比对照显著降低 ,而千粒重和成穗率比对照
显著增加。60 Coγ射线单一处理和与激光复合处理的 M2 代 ,均有少数植株发生株高、穗型、熟期、粒重、
抗赤霉病变异。激光单因素处理的 M1 和 M2 代生育期及农艺性状与对照无显著差异。
关键词 :60 Coγ射线 ;激光 ;诱变 ;生物学效应
BIOLOGICAL EFFECTS OF 60 Coγ2RAYS , LASER AND THEIR COMBINATION TREATMENT ON WHEAT
ZHANG Cong2yu1 　WANG Min2 　ZHANG Zi2xue1 　CUI Guang2rong1 　HU Neng2bing1
(1. Anhui Science and Technolege University , Fengyang , Anhui 233100 ; 2. Anhui Agricultural University , Hefei , Anhui 230036)
Abstract :Biological effects of 60 Coγ2irradiation , laser and their combination treatment induction on wheat were studied. The
results showed that there was no significant difference of germination rate , potential and exponential between treated samples
and control , but the seedling height , root length ,viable exponential ,survival seedling rate ,plant rate were lower than control in
M1 generation. The date of germination , tillering , node growth , spike growth and maturing were postponed for 4d , 11d , 11d ,
6d and 9d , compared with control . respectively. The No. of tillers in winter , Max. No. of plant tillers , No. of plant spikes ,
plant height ,spike height , No. of divided spikes , No. of spike grains , weight of plant were much lower than control , but
10002grain weight and rate of survival spikes were much higher than control . in M1 generation. In M2 generation , laser
treatment ,there were a few mutants in plant height , spike type , maturity , grain weight and scab2resistance when by 60 Coγ2
irradiation, and combination with laser. respectively. There was no significant difference in M1 and M2 generation laser
treatment compared with control .
Key words :60 Coγ2rays irradiation ; laser ; mutagenesis ; biological effect
收稿日期 :2007209211 　接受日期 :2007212220
基金项目 :安徽省教育厅自然科学重点项目 (2006KJ055A) ,安徽省教育厅自然科学项目 ( KJ2007B299)
作者简介 :张从宇 (19652) ,男 ,安徽霍邱人 ,高级农艺师 ,从事小麦遗传育种工作。
通讯作者 :王敏 (19552) ,女 ,安徽淮北人 ,教授 ,主要从事小麦育种教学与科研。Tel :055125785561 ; E2mail :wangmin5341 @yahoo. com. cn　　60 Coγ射线与激光诱发作物突变作为常规育种的补充手段 ,已被育种学家所重视和利用 ,并且取得显著的成绩[1～7 ] 。近年来 ,不少学者进行了60 Coγ和激光复合诱变作物效应的研究。庞伯良等[8 ] 研究认为 ,激光有减轻γ射线辐射损伤的作用 ,60 Coγ和激光复合处理 2 代的变异频率和变异类型明显高于相应的单一处理。李成佐等[9 ] 、邱庆树等[10 ] 分别用小麦、花生为试 材进行研究 ,结果表明 ,60 Coγ射线和激光复合诱变的效果大于60 Coγ射线单一处理 ,更大于激光单一处理。一般认为 ,60 Coγ射线辐照小麦的适宜剂量为 200～300Gy[11 ] 。本文用剂量为 200Gy 的60 Coγ射线与不同剂量的激光复合诱变小麦干种子 ,对辐射 1 代 (M1 ) 的敏感性及辐射 2 代 (M2 ) 的诱变效果进行了研究 ,以便
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为进一步开展小麦复合诱变育种提供依据。
1 　材料与方法
111 　供试品种与处理
供试小麦品种为皖科 0101 的干种子。60 Coγ射线
处理于安徽省农业科学院原子能所进行 ,辐照 900g 种
子 ,剂量为 200Gy。辐照后的种子 1Π3 用激光处理
10min(γ+J10) ,1Π3 用激光处理 20min (γ+ J20) ,1Π3 做
γ射线处理的对照 (γ) 。另取 300g 干种子进行激光单
一处理 20min (J20) ,以未作任何辐照处理的 300g 干种
子为对照 (CK) 。
He2Ne 激光器处理在安徽科技学院进行 ,功率
20mA ,光斑直径 3cm。
112 　M1 代的室内发芽试验及种植调查
诱变当代材料为 M1 代 ,在室内做常规发芽试验。
发芽率 = (7d 发芽种子数Π播种种子数) ×100 % ,发芽
势 = (3d 发芽种子数Π播种种子数) ×100 % ,发芽指数
=Σ(t 日发芽数Π发芽日数) ,活力指数 = 发芽指数 ×根
长。田间种植行长 3m ,行距 20cm ,株距 5cm。每处理
随机取 3 行调查 ,3 次重复 ,记载出苗期、分蘖期、拔节
期、抽穗期、成熟期。调查并计算各处理的出苗率、成
苗率、单株越冬蘖、单株最高茎蘖、单株穗数、株高、穗
长、小穗数、穗粒数、成穗率、千粒重、单株产量。成熟
后收获主茎穗脱粒为 M2 代种子。
113 　M2 代植株农艺性状及抗赤霉病变异调查
M2 代种植方法同 M1 代 ,每处理播种 3000 粒种
子。随机取 500 株群体观察、考查 ,3 次重复。记录单
株株高、千粒重、成熟期、赤霉病接种发病严重度 ,以超
过标准差 2 倍为依据确定变异株。
2 　结果与分析
211 　60 Coγ射线、激光及其复合诱变对小麦 M1 代种
子萌发和出苗的影响
各处理小麦M1 代发芽及出苗记载结果见表 1。从
表 1 可以看出 ,激光、60 Coγ射线单一处理和复合处理的
发芽率、发芽势、发芽指数与对照均无显著差异 ,激光单
一处理的苗高、根长、活力指数、出苗率、成株率均与对
照无显著差异 ,但60 Coγ射线单一处理及其与激光复合
处理的苗高、根长、活力指数、出苗率、成株率均低于对
照和激光单一处理 ,差异达显著或极显著水平。
表 1 　处理后小麦 M1 代发芽及出苗情况观察
Table 1 　Oberservation of seed germination and seedling index of M1 wheat after treatment
处理
treatment
发芽率
germination
rate ( %)
发芽势
germination
potential ( %)
发芽指数
germination
exponential
活力指数
viable
exponential
苗高
seedling height
(cm)
根长
root length
(cm)
出苗率
survivial seedling
rate ( %)
成株率
survivial plant
rate ( %)
γ 95aA 94aA 47108aA 169149bB 811bB 316bB 6712bcB 6217bB
γ+J10 94aA 92aA 46158aA 153171bB 813bB 313bB 5717dC 5016cC
γ+J20 94aA 93aA 46175aA 168130bB 812bB 316bB 7010bB 6410bB
J20 96aA 96aA 46183aA 271161aA 918aA 518aA 8513aA 8513aA
CK 96aA 96aA 47166aA 281119aA 1011aA 519aA 8617aA 8617aA
注 :γ表示辐照单一处理 ,γ+J10 表示辐照后激光处理 10min ,γ+J20 表示辐照后激光处理 20min ,J20 表示激光单一处理 20min。小写字母表示 0105 水
平显著 ,大写字母表示 0101 水平显著。下表同。
Note :γmeans irradiation treats only ,γ+J10 means laser treats 10min after irradiation ,γ+ J20 means laser treats 20min after irradiation ,J20 means laser treats 20min
only. small and capital letters means significant difference at 0105 and 0101 levels respectively. The same as following Tables.
212 　60 Coγ射线、激光及其复合诱变对小麦 M1 代生
育期的影响
小麦 M1 代于 10 月 29 日播种 ,各处理对小麦 M1
代生育期的影响结果见表 2。从表 2 可以看出 ,与对
照相比 ,60 Coγ射线单一处理和与激光复合处理的出
苗期均推迟 4d ,分蘖期和拔节期均推迟 11d ,抽穗期均
推迟 6d ,成熟期均推迟 9d。激光单一处理与对照生育
期无差异。从结果看 , 60 Coγ射线可延迟小麦M1 代的
生育进程 ,激光处理则对生育期无影响。
表 2 　不同处理对小麦 M1 代生育期的影响
Table 2 　The effects of different treatment on
development period of wheat M1 generation
处理
treatment
出苗天数
seed
emergencing
days(d)
分蘖天数
tiller
dividing
days(d)
拔节期天数
node
growth
days(d)
抽穗天数
spike
growth
days(d)
成熟天数
maturing
days(d)
γ 14 39 146 171 218
γ+J10 14 39 146 171 218
γ+J20 14 39 146 171 218
J20 10 28 135 165 209
CK 10 28 135 165 209
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213 　60 Coγ射线与激光复合诱变对小麦 M1 代农艺性
状的影响
各处理对小麦 M1 代农艺性状的影响结果见表 3。
表 3 显示 ,60 Coγ射线单一处理和复合处理单株越冬
蘖、单株最高茎蘖、单株穗数、株高、穗长、小穗数、穗粒
数、单株产量均极显著低于对照 ,但成穗率、千粒重均
极显著高于对照。激光单一处理与对照无差异。
表 3 　小麦 M1 代农艺性状的平均值
Table 3 　Average number of agricultural characters of wheat M1 generation
处理
treatment
单株越冬蘖
No. of tiller per
plant in winter
单株最高基蘖
Max1No1of
tiller per plant
单株穗数
No. of spike
per plant
株高
plant height
(cm)
穗长
spike length
(cm)
小穗数
No. of
divided
spikes
穗粒数
No. of
spike grain
千粒重 1000
grain weight
(g)
成穗率
rate of
survival
spike ( %)
单株产量
weight of
per plant
(g)
γ 118bB 816bB 611bB 72bB 815bB 17bB 33bB 43bB 7110aA 817bB
γ+J10 117bB 914bB 611bB 69cBC 713cC 15cC 27cC 43bB 6510bB 710cC
γ+J20 115cB 910bB 515cC 65dC 712cC 15cC 30bBC 48aA 6117bB 812bB
J20 310aA 1811aA 813aA 77aA 915aA 19aA 40aA 36cC 4513cC 1118aA
CK 312aA 1715aA 815aA 78aA 913aA 19aA 41aA 38cC 4813cC 1212aA
214 　60 Coγ射线与激光复合诱变小麦 M2 代部分农艺
性状及抗赤霉病变异调查
不同处理的小麦 M2 代的株高、穗型、熟期、粒重、
抗赤霉变异调查结果见表 4。从表 4 可以看出 ,60 Coγ
射线单一处理和与激光的复合处理均有株高、穗型 (由
原品种四棱型变为纺锤型或扁型) 、熟期、粒重、抗赤霉
病变异 ,变异的频率与对照有极显著差异。激光单一
处理的各农艺性状无变异。
表 4 　不同处理的小麦 M2 代群体部分农艺性状及抗赤霉变异频率
Table 4 　Variation rate of part agricultural characters of different treatments in wheat M2 generation ( %)
处理
treatment
株高变异率
variant rate of plant height
穗型变异率
variant rate of spike type
熟期变异率
variant rate of maturity
粒重变异率
variant rate of grain weight
抗赤霉病变异率
variant rate
of scrab2resistance
γ 0116aA 0105aA 0104aA 0102aA 0104aA
γ+J10 0112bAB 0103bAB 0103aAB 0102aA 0103aA
γ+J20 0109cB 0102bBC 0103aAB 0101abAB 0103aA
J20 0dC 0cC 0bBC 0bB 0bB
CK 0dC 0cC 0bBC 0bB 0bB
3 　讨论
311 　本试验采用剂量为 200Gy 的60 Coγ射线辐照和功
率为 20mA 的 He2Ne 激光单因素诱变及两者复合诱变
小麦干种子。结果表明 ,60 Coγ射线及其与激光复合
处理对小麦 M1 代的室内发芽率、发芽势、发芽指数影
响不显著 ,这与马庆等的研究结果一致[12 ] ,但与余泽
高等的研究结果有差异[13 ] ;而芽长、根长、活力指数、
田间出苗率、成株率均比对照显著减少 ,则与上述研究
者的研究结果一致[12 ,13 ] 。从本试验结果看 ,60 Coγ射
线及其与激光复合处理的小麦 M1 代种子能及时发
芽 ,但活力较低 ,顶土能力差 ,导致出苗率严重低于发
芽率 ,部分损伤较重的种子出苗后死亡。
312 　60 Coγ射线及其与激光复合处理可延迟小麦 M1
代的生育进程 , 60 Coγ射线及其与激光复合处理能使
小麦 M1 代产生生理损伤 ,减少单株越冬蘖、单株最高
茎蘖、单株穗数、株高、穗长、小穗数、穗粒数、单株产
量 ,这与余泽高等的研究结果不一致[13 ] ,但成穗率、千
粒重增加了 ,也与余泽高等的研究结果不一致[13 ] 。
313 　张显志[6 ]等在小麦上的试验结果表明 ,激光单因
素处理 ,能得到抗病、高产的新品系。庞伯良[8 ] 、邱庆
树[10 ]等在水稻、花生上的研究表明 ,γ射线与激光复合
处理的变异频率明显高于其两种单一的处理 ,但本试
验发现激光单因素处理对小麦无诱变效应 ,且复合处
理中激光照射 20min 降低了γ射线产生的株高、穗型
变异率。　　
314 　γ射线与激光复合处理的诱变效应与诱变材料
的选择 ,诱变因素、剂量的组合 ,处理条件及处理方法
等均有密切关系。因此 ,可选用小麦的愈伤组织、幼
芽、幼苗、幼胚作为试材 ,在低温或高温条件下 ,多剂量
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地栽培 ,保护地早春茬栽培效果最好。可在区试示范
过的地区及生态相似区域示范推广。通过分子标记验
证 ,空间诱变可引起辣椒发生 DNA 水平上的变异。
空间诱变育种是培育生物新品种的有效途径 ,具
有广阔的应用前景。将分子标记技术引入空间诱变领
域 ,为进一步了解空间条件引发生物诱变的原因及作
用机理提供了分子生物学水平的数据 ,也为品系选育
工作提供了分子生物学水平的指导。
参考文献 :
[ 1 ] 　陈芳远 , 卢升安 , 蒋兴村. 高空环境对水稻遗传性的影响. 中国
水稻科学 , 1994 , 8 (1) : 1～8
[ 2 ] 　郭亚华 , 谢立波 , 王　雪 , 邓立平. 辣椒空间诱变育种技术创新
及新品种 (品系)培育. 核农学报 , 2004 , 18 (4) : 265～268
[ 3 ] 　刘录祥 , 王　晶 , 赵林姝 ,杨俊诚 ,郭会君 ,赵世荣 ,郑企成. 作物
空间诱变效应及其地面模拟研究进展. 核农学报 ,2004 ,18 (4) :
247～251
[ 4 ] 　刘　敏 , 薛　淮 , 潘　毅 ,张纯花 ,张文利. 地球外空间环境引起
植物变异的研究进展. 细胞生物学杂志 , 2003 , 25 (3) :160～163
[ 5 ] 　邱　芳 , 李金国 , 翁曼丽 , 金德敏 ,高红玉 ,王培生 ,蒋兴村 ,王　
斌. 空间诱变绿豆长荚型突变系的分子生物学分析. 中国农业
科学 , 1998 , 31 (6) : 38～43
[ 6 ] 　施巾帼 , 范庆霞 , 王琳清 , 胡　萍 ,孙国庆 ,李桂英. 太空环境诱
发红小豆大粒突变. 核农学报 , 2000 , 14 (2) : 93～98
[ 7 ] 　Bubenheim D L , Stieber J , Campbell W F , Salisbury F , Levinski M ,
Sytchev V , Pdolsky I , Chernova L. Induced abnormality in Mir2 and
Earth grown Super Dwarf wheat . Adv Space Res , 2003 , 31 : 229～234
[ 8 ] 　David Cyranoski . Satellite will probe mutating seeds in space , Nature ,
2001 ,410 :857
[ 9 ] 　Helstead T W. The NASA space biology program. Publications of the
NASA space program ,1980 ,1980～1984
[10 ] 　Hoson T , Soga K, Mori R , Saiki M , Nakamura Y, Wakabayashi K,
Kamisaka S. Cell wall changes involved in the automorphic curvature of
rice coleoptiles under microgravity conditions in space. J Plant Res ,
2004 , 117 : 449～455
[11 ] 　Levinskikh M A , Sychev V N , Derendyaeva T A , Signalova O B ,
Salisbury F B , Campbell W F , Bingham G E , Bubenheim D L , Jahns
G. Analysis of the spaceflight effects on growth and development of Super
Dwarf wheat grown on the Space Station Mir. J Plant Physiol , 2000 ,
156 : 522～529
[12 ] 　Nechitailo G S , Lu Jinying ,et al . Influence of long term exposure to
space flight on tomato seeds. Advances in Space Research , 2005 , 36 :
1329～1333
[13 ] 　Xue Huai , Liu Min , Lu Jinying , et al . Effects of space environment on
biological characters of tissue cultured rose seedlings. Progress in natural
science , 2005 , 15 (5) : 414～418
(上接第 255 页)
组合进一步试验 ,用生化、分子技术提高突变选择效
果。作者将对进一步的研究结果进行报道。
参考文献 :
[ 1 ] 　何震天 ,陈秀兰 ,韩月澎 ,王锦荣 杨鹤峰. 优质弱筋小麦扬辐麦 2
号的选育. 核农学报 ,2004 ,18 (5) : (361～363)
[ 2 ] 　沈圣泉 ,包劲松 ,吴殿星 ,崔海瑞 ,夏英武 ,舒庆尧.γ射线诱发水
稻长粒型突变体的应用研究. 核农学报 ,2004 ,18 (5) :340～343
[ 3 ] 　张秀田 ,郑延海 ,杨秀凤 ,张坤普 ,贾爱君. 利用有性杂交和激光
辐射相结合的方法培育大豆新品种. 核农学报 ,2005 ,19 (2) :85～
87
[ 4 ] 　李玉华 ,张新忠. 激光在农作物遗传育种中的运用. 激光生物学
报 ,1992 ,1 (1) :86～88
[ 5 ] 　王清林. 我国植物诱变育种剖析. 核农学报 ,1992 ,6 (6) :282～295
[ 6 ] 　张显志. 中国激光遗传育种与激光生物学. 湖南师范大学出版
社 ,1991 ,96～103
[ 7 ] 　吴兰荣 ,陈　静. 60Coγ射线诱变与杂交相结合选育花生新品种
—花育 22 号. 核农学报 ,2006 (4) :309～311
[ 8 ] 　庞伯良 ,万贤国.γ射线与激光复合处理对水稻的诱变效果及其
应用. 核农学报 ,1998 ,12 (1) :12～15
[ 9 ] 　李成佐 ,潘天春 ,季建军. N2 与 He2Ne 激光诱变小麦后代的生物
学效应探讨. 四川农业大学学报 ,1999 , 17 (1) :17～22
[10 ] 　邱庆树 ,李正超 ,申馥玉. 花生激光和γ射线不同诱变处理的育
种效果研究. 花生科技 ,1999 (增刊) :1162118
[11 ] 　金善宝. 小麦育种学. 北京 :中国农业出版社 ,1996 :381～416
[12 ] 　马　庆 ,王建明 ,杨经略. 60Coγ射线对春小麦辐射效应与诱变效
果的研究. 内蒙古农牧学院学报 ,1999 ,20 (2) :53～57
[13 ] 　余泽高 ,张纵华. 60Coγ射线不同剂量对小麦鄂恩 4 号的辐射效
应. 湖北农业科学 ,2004 , (1) :31～33
072 Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2008 ,22 (3) :265～270
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net