全 文 ：此文于 1996 年 9 月 24 日收到。
γ射线与激光复合处理对水稻的诱变
效果及其应用
庞伯良　万贤国
(湖南省原子能农业应用研究所　长沙　410125)
用 Ar + 、远红外两种激光与60Coγ射线单一或复合处理两个籼稻品种的干种子 ,
分析和比较了不同处理对水稻的当代生物学效应及处理 2 代的变异频率。结果表
明 ,两种激光对当代的几个性状均表现为刺激效应 ,并有减轻γ射线辐射损伤的作
用 ,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。应用复合处理
的方法先后育成了两个水稻新品种和 1 个矮秆突变体。
关键词 :激光 　γ射线 　水稻 　诱变效果
前 言
60Coγ射线用于农作物育种 ,已被世界公认为是一种有效的育种新方法 ,激光诱变育种是
激光技术在生物学和农业上应用的一个重要分支。但是γ射线与激光复合处理水稻干种子选
育水稻新品种的研究并不多见 ,为了寻求诱变育种的新方法 ,提高诱变效果 ,我们自 80 年代以
来 ,先后用60 Coγ射线、Ar + 、远红外激光单一或复合处理了广陆矮 4 号、湘早籼 1 号水稻干种
子 ,分析和比较了不同处理的水稻当代生物学效应和处理 2 代的变异频率[1 ,2 ] ,并简介了应用
复合处理方法育成的水稻新品种 (突变体) [3 ,4 ] 。
材 料 与 方 法
1981 年 ,我所用60 Coγ射线、Ar + 激光单一或复合处理了水稻品种广陆矮 4 号干种子 (分
别简称γ、Ar +和γ+ Ar + 处理) ,γ处理的剂量为 2818krad ,剂量率 11015rad/ min ,Ar + 处理剂
量为 80J / cm2 ,波长为 4880 ÜA ,输出功率 20～60mW。
1987 年 ,用60Coγ射线和远红外激光单一和复合处理了水稻品种湘早籼 1 号干种子 (简称
γ,FIR 和γ+ FIR 处理) ,γ处理的剂量为 2818krad ,剂量率 144rad/ min ,FIR 处理输出电压为
2～9V ,处理时间 30～60min。均以未经任何处理的作对照 (CK) 。处理 2 代均为单本种植 ,每
处理群体 1000 株左右 ,秧田期进行叶绿素突变调查 ,按 Gastafson 分类法分为白化、黄化、浅
绿、条纹、斑点五类 ,成熟时于大田进行抽穗期、株高、株型、粒型、育性等可见突变性状的调查 ,
统计其突变频率。
结 果 与 分 析
(一) Ar +激光、γ射线单一处理及其复合处理的诱变效果
Ar +激光单一处理对其当代的发芽率、成秧率、苗高、株高及结实率的损伤 ,均比γ射线单
21 核 农 学 报　1998 ,12 (1) :12～15
Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
一处理的轻 ,除株高比对照有所降低外 ,其它性状表现为明显的刺激效应 ,γ射线与 Ar + 激光
复合处理 ,对上述性状的损伤亦比γ射线单一处理的轻 ,对发芽率、成秧率的刺激作用比 Ar +
激光单一处理的还要强 ,表明 Ar +激光有减轻γ射线所造成的当代损伤的作用 (表 1) 。Ar + 激
光单一处理的变异频率较低、变异类型较少 ,明显低于γ射线及其与 Ar +激光的复合处理。但
矮秆、早熟等有益性状的变异均有发生。复合处理的变异频率明显高于其两种单一的处理 ,复
合处理的总变异频率为两种单一处理之和的 117 倍 ,总的变异类型也明显高于单一处理 (表
2) 。
表 1 　Ar + 激光、γ射线单一及其复合处理对当代性状的影响
Table 1 　Effect of Ar + laser ,γ2ray and combined treatment on M1 of rice plant
处理
Treatment
发芽率
Rate of germination
成秧率
Emerging rate
结实率
Seed setting
苗高
Seedling height
株高
Plant height
% ±% % ±% % ±%
X±S
(cm)
±%
X±S
(cm)
±%
CK 8610 0 8510 0 8510 0 1319 0 7719 0
Ar + 9211 + 711 8915 + 513 8613 + 111 　 1512 ±119 + 914 3 3 7716 ±415 - 014 　
γ 7910 - 811 7610 - 1016 4017 - 5213 3 3 1015 ±310 - 2411 3 3 6410 ±1012 - 1718 3 3
γ+ Ar + 9413 + 917 9219 + 913 5215 - 3815 3 3 1310 ±215 - 518 　 6718 ±819 - 1014 3 3
表 2 　Ar + 激光与γ射线单一及其复合处理的变异频率( %)和变异类型
Table 2 　Variation frequency and type of M2 with Ar + laser ,γ2ray and combined treatment
性状变异　Variation Ar + γ γ+ Ar +
白化苗　　　Alblino - 2118 0141
黄化苗　　　Xantha - - 1143
矮　秆　　　Short stalk 2131 1146 9161
高　秆　　　Long stalk - 0115 0120
早　熟　　　Eerly maturity 0121 0173 -
迟　熟　　　Late maturity 0121 1102 0182
高不育　　　Sterility - 1131 4150
有　芒　　　Awned - 0144 0161
小　粒　　　Small grain 0132 0187 0161
大　粒　　　Big grain - - 0120
长　粒　　　Long grain - - 0141
分蘖强　　　Many tillering - 0129 0120
叶　窄　　　Narrow leaf - 0115 0182
总变异频率　Total frequency 3105 8160 19182
总变异类型　Total types 4 10 12
(二)远红外激光、γ射线单一处理及其复合处理的诱变效果
远红外激光单一处理对当代的发芽率、株高、主穗总粒数、结实率及单株产量的损伤 ,均比
γ射线单一处理的轻 ,其中发芽率、结实率及单株产量比对照还要高 ,表现为刺激效应。γ射线
与远红外激光复合处理 ,对上述性状的损伤比γ射线单一处理的轻 ,但比远红外激光单一处理
的重 ,表明复合处理亦有减轻γ射线对当代的损伤作用 (表 3) 。
31　4 期 γ射线与激光复合处理对水稻的诱变效果及其应用
远红外激光单一处理第 2 代 ,变异频率较低 ,明显低于γ射线单一处理及其与远红外激光
的复合处理。其中高秆、矮秆、早熟、粒型等性状的突变 ,复合处理高于γ射线单一处理。复合
处理的总变异频率是两种单一处理之和的 2147 倍 ,总的变异类型是两单一处理之和 (表 4) 。
表 3 　远红外激光、γ射线单一及其复合处理对当代性状的影响
Table 3 　Effect of FIR laser ,γ2ray and combined treatment on M1
处理
Treatment
发芽率
Rete of germination
% ±%
　
株　　　　高
Plant height
X±S(cm) ±%
　
主穗总粒数
Grain number of main
spike
X±S(No. ) ±%
　
结实率
Seed setting
X±S( %) ±%
　
单株粒重
Grain wt .
per plant
X±(g) ±%
CK 9617 0 8611 ±318 0 11510 ±1719 0 6510 ±1617 0 1012 ±418 0
FIR 9916 + 3100 8412 ±414 - 2121 　 11013 ±1817 - 4109 　 6813 ±1419 + 5108 　　1413 ±612 + 4012 3 3
γ 9610 - 0172 8017 ±113 - 6127 3 3 4516 ±1016 - 60135 3 3 4215 ±1713 - 34168 3 3 311 ±119 - 6916 3 3
γ+ FIR 9719 + 1127 8310 ±419 - 3160 3 3 7219 ±2610 - 36161 3 3 4616 ±2515 - 28131 　 310 ±211 - 7016 3 3
　　3 指在 0105 水平上显著 ; 3 3 指在 0101 水平上显著。3 　3 3 Significant at 0. 05 and 0. 01 levels respectively.
表 4 　远红外激光、γ射线单一及其复合处理的诱变频率( %)和变异类型
Table 4 　Variation frequency and type of M2 with FIR laser ,γ2ray and combined treatment
性状变异　Variation FIR γ γ+ FIR
叶绿素　　　Chlorophyll - 1134 2169
高　秆　　　Long stalk 0113 - 0158
矮　秆　　　Short stalk 0135 1110 3129
早　熟　　　Eerly maturity 0122 - 0129
迟　熟　　　Late maturity 0122 1110 3148
高不育　　　Sterility - 0144 2103
紫　色　　　Purple - - 0129
粒　型　　　Grain shape 0126 0122 1106
有　芒　　　Awned 0108 0144 0129
条纹叶　　　Streaked leaf - - 0110
株　型　　　Plant shape - - 0148
总变异频率　Total frequency 1127 4164 14158 　
总变异类型　Total types 6 8 14
(三)γ射线与激光复合处理育成的水稻品种及突变体简况
我们利用激光与γ射线相结合的方法 ,在较短的时间内先后育成了湘激 762163、湘早籼
21 号等水稻新品种和 2026 矮秆突变体。
湘激 762163 ,是用 He2Ne 激光加γ射线处理广陆矮 4 号干种子后 ,经 3 年 4 代选育定型的
一个中熟早籼品种。1982 年参加全国水稻辐射育种新品种省际间联合鉴定 ,在浙江、湖北、江
西和湖南等多点种植 ,平均产量 6696kg/ hm2 ,比原丰早增产 814 % ,日产、单产均居供试品种
第 1 名。1990 年我们仅对湖南益阳、郴州等几个地市县的统计 ,累计种植面积 33000hm2 以上。
湘早籼 21 号是利用60Coγ射线 2818krad 加 He2Ne 激光处理湘矮早 7 号干种子 ,于 1992
41 核　农　学　报 12 卷
年育成的一个早熟早籼新品种。该品种一般产量 6000kg/ hm2 ,高的达 6750kg/ hm2 以上 ,丰
产性和稳产性好 ,全生育期 104 天左右 ,后期落色好 ,不早衰 ,大米食味好。省区试 2 年的抗性
鉴定 ,抗或中抗稻瘟病 ,抗白叶枯病。1996 年 2 月通过了湖南省农作物品种审定委员会审定
命名 ,现正在湖南迅速推广。
矮秆突变体 2026 ,是用 Ar +激光 80J / cm2 加γ射线 2818krad 处理早籼品种广陆矮 4 号干
种子后选育出来的一个矮秆突变体 ,其株高仅 52cm ,结实率达 96 % ,株叶型好。用 2026 分别
与湘早籼 1 号、测 64 测交 ,进行遗传分析 ,发现突变体 2026 的矮生性至少受 3 对等位基因控
制 ,用 2026 作亲本 ,与半矮生性籼稻品种杂交 ,其 F2 的株高、结实率、千粒重等性状的遗传力
均较高 ,是一个较好的新的矮秆资源。
讨 论
Ar +激光、远红外激光对水稻当代的发芽率、株高和结实率均表现明显的刺激效应 ,有减
轻γ射线辐射损伤的作用。Ar + 激光、远红外激光与60 Coγ射线复合处理的第 2 代 ,变异频率
高于相应的两种单一处理之和 ,突变类型也明显地高于相应的单一处理 ,显示出复合处理的协
同作用。这可能是激光减少了电离射线的有害损伤作用 ,从而提高了 M2 代的存活率与孕性 ,
或者是提高了植物的易变性 ,从而提高了复合处理后代的突变频率和突变类型。
用激光与γ射线相结合的方法能较快地育成水稻新品种。如湘激 762163 和湘早籼 21
号 ,从处理到育成定型分别仅用了 3 年和 4 年的时间 ,缩短了育种周期 ,提高了良种效率。说
明γ射线与激光进行复合处理是提高诱变效果的有效方法之一。
参 考 文 献
1 　万贤国等 1γ射线与 Ar +激光复合处理水稻干种子提高诱变效果的初步研究 1 湖南农业科学 ,1984 ,3 :30～38
2 　庞伯良等 1 远红外激光、60Coγ射线及其复合处理水稻干种子的诱变效果 1 应用激光联刊 ,1989 ,10 :251～253
3 　庞伯良等 1 高产抗病优质早籼湘早籼 21 号的选育 1 湖南农业科学 ,1996 ,3 (2) :16
4 　朱校奇等 1 水稻矮秆突变体 2026 的遗传分析 1 湖南农业科学 ,1989 ,5 (3) :19～20
MUTAGENIC EFFECTS OF Ar + , FIR LASER AND
GAMMA2RAY RADIATION ON RICE
Pang Boliang 　　Wan Xianguo
( Hunan Instit ute f or A ppilication of A tomic Energy in A gricult ure , Changsha , 　410125)
ABSTRACT
The dry seeds of 2 Indica rice varieties were exposed to Ar + , FIR laser ,60Coγ2ray and com2
bined treatment ,respectively. The biological effects of the different treatments on various char2
acters in M1 and the mutation frequency in M2 were described. The results indicates that laser
may repair the damage induced by gamma radiation. 2 new rice varieties were selected and a
short culm mutant was isolated through the combined trearment.
Key words :Laser ,γ2ray ,mutagenic effect
51　Acta A gricult urae N ucleatae Sinica1998 ,12 (1) :12～15