全 文 ：核 农 学 报 2011，25(2):0214 ～ 0219
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
收稿日期:2010-06-20 接受日期:2010-10-09
基金项目:河南省科技攻关项目(82300433202)
作者简介:燕晓阳(1981-)，女，河南灵宝人，硕士，研究方向为离子束生物效应。Tel:13849008183;E-mail:yanxiaoyang1981@ 163. com
通讯作者:黄群策(1958-)，男，广西全州人，教授，博士生导师，河南省特聘教授，研究方向为离子束生物技术。Tel:0371-67766836;E-mail:
quncehuang@ zzu. edu. cn
文章编号:1000-8551(2011)02-0214-06
N + 注入对不同倍性双胚苗水稻
幼苗生长及酶活性的影响
燕晓阳 黄群策 陈雪能
(郑州大学离子束生物工程省重点实验室，河南 郑州 450052)
摘 要:以同源四倍体双胚苗水稻品系 09 － 04 － 01 和相应的二倍体 09 － 02 － 01 为研究材料，对其不同
剂量离子注入后种子电解质外渗率及幼苗生长状况和酶活性做了初步研究。结果表明:离子注入后，09
－ 04 － 01 种子电解质外渗率与对照相比的平均增幅低于 09 － 02 － 01;09 － 02 － 01 在 1. 0 × 1017 N + / cm2
注入剂量下幼苗生长状况较好，而 09 － 04 － 01 在 3. 0 × 1017 N + / cm2 注入剂量下幼苗生长状况较好;过
氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性随离子注入剂量的增加均有先升高
后降低的趋势，但这种趋势因酶种类的不同而表现出一定的差异。09 － 02 － 01 在 1. 0 × 1017 N + / cm2 注
入剂量下 POD 和 SOD 活性最强;09 － 04 － 01 在 7. 0 × 1017 N + / cm2 注入剂量下 POD 和 SOD 活性最强。
结果说明一定剂量的氮离子注入能够增强清除自由基的酶的合成能力，09 － 04 － 01 比 09 － 02 － 01 效
应更为显著。
关键词:双胚苗水稻;氮离子注入;酶活性
EFFECTS OF N + ION BEAM IRRADIATION ON SEEDLING
GROWTH AND ENZYME ACTIVITY OF THE TWIN-EMBRYO
RICE SEEDLINGS WITH DIFFERENT CHROMOSOME SETS
YAN Xiao-yang HUANG Qun-ce CHEN Xue-neng
(He’nan Provincial Key Laboratory of Ion Beam Bio-engineering，Zhengzhou University，Zhengzhou，Henan 450052 )
Abstract:Different dose of nitrogen ion were injected into seeds of the twin-embryo rice seeds 09 － 02 － 01 and the
corresponding autotetraploid 09 － 04 － 01. The electrolyte permeability and the seedling growth conditions were
investigated，and the effects on peroxidase (POD)activity，superoxide dismutase(SOD)activity，catalase (CAT)
activity was researched. The results showed that the average increase in electrolyte leakage rate the dose of 09 － 04 － 01
was lower than that for 09 － 02 － 01 after ion implantation. The 09 － 02 － 01 seedling grew normally at for 1. 0 × 1017
N + / cm2 implantation，and the 09 － 04 － 01 seedling grew normally at the dose of 3. 0 × 1017 N + / cm2，POD，SOD and
CAT activity increased first with implantation dose and then decreased，however this trend showed some differences with
different enzyme types. The levels of POD and SOD activity in 09 － 02 － 01 were the highest at 1. 0 × 1017 N + / cm2
implantation and，those of 09 － 04 － 01 were the highest at 7. 0 × 1017N + / cm2 . The results suggested that a certain dose
of nitrogen ion implantation could enhance synthesis of free radical scavenging enzyme to a certain extent，the effect was
more significant for 09 － 04 － 01 than 09 － 02 － 01.
Key words:twin-embryo seedlings rice;nitrogen ion implantation;enzyme activity
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2 期 N + 注入对不同倍性双胚苗水稻幼苗生长及酶活性的影响
余增亮等 1986 年首次发现了 N +注入水稻种子诱
发变异的生物效应［1］，从而开创了新的研究领域———
低能离子生物学，由此离子束生物工程的研究揭开序
幕［2］。经过 20 多年的发展，离子注入技术已广泛应用
于植物、微生物的品种改良及新品种和新品系的选育，
并取得了明显的进展［3 ～ 7］。有研究表明［8］，离子束辐
照可引起植物体内产生大量的活性氧自由基，这些自
由基可以攻击生物大分子，甚至引起蛋白质、核酸等
损伤。但植物体内存在各种清除活性氧自由基的酶，
这些酶可以清除植物体内过量的活性氧自由基，保护
植物免受伤害。因此通过研究离子注入后植物体内保
护酶的活性可以了解植物抗辐射性的强弱。
当今水稻遗传改良面临着两大难题，即如何在现
有基础上进一步提高水稻的产量潜力和有效固定水稻
的杂种优势［9］。研究发现无融合生殖方式可以很好
地固定杂种优势［10］。前人的研究结果表明，在禾本科
植物中，多胚现象或多胚苗现象是无融合生殖物种在
胚胎学和形态学上的重要特征，因而通过筛选多胚苗
材料来寻找无融合生殖种质是一条有效的研究途
径［10 ～ 12］。双胚苗水稻为无融合生殖种质的筛选提供
了丰富的材料，对双胚苗水稻的研究引起人们的关注。
但是研究者对双胚苗水稻的研究多集中在胚位、苗位
的观察［11］及配子体的发育［13］和双胚苗频率［14］等方
面，而对不同倍性双胚苗水稻离子注入后的生长状况
及生理生化方面的研究尚不多见。因此，本文研究了
离子注入后不同倍性双胚苗水稻幼苗生长状况及酶活
性的变化，旨在为水稻无融合生殖品系的选育和多倍
体育种积累资料。
1 材料与方法
1. 1 材料
试验所用材料为同源四倍体双胚苗水稻品系 09
－ 04 － 01 和相应的双胚苗二倍体水稻品系 09 － 02 －
01。对同源四倍体水稻品系 IR36 － 4X 进行离子注
入，在其第 2 代群体中筛选出具有多胚苗特征的 IR36
－双［15］。09 － 04 － 01 是从 IR36 －双的后代中筛选出
的农艺性状稳定的具有双、多苗特性的株系，09 － 02 －
01 是以 09 － 04 － 01 的花粉为材料通过花药离体培养
获得的稳定的二倍体后代株系。在适宜温度和去颖壳
条件下，09 － 04 － 01 的多胚苗频率为 2. 33%;09 － 02
－ 01 的多胚苗频率为 4. 48% ［11］。
1. 2 方法
1. 2. 1 氮离子注入 氮离子注入在郑州大学离子束
生物工程实验室的离子注入机(俄罗斯产 TITAN 源低
能离子注入机)进行。注入能量为 30kev，设 5 个处理
剂量，分别为:1 × 1017、3 × 1017、4 × 1017、6 × 1017和 7 ×
1017N + / cm2，设置 1 组空白对照(CK)，注入时水稻种
子胚朝上固定于花泥中。
1. 2. 2 电导率测定方法 参考徐本美的方法［16］并略
有改动。每个处理分别挑选饱满且无机械损伤的水稻
干种子 50 粒，称重，单蒸水清洗数次，置于小烧杯中，
加入 40ml 单蒸水并用保鲜膜封口，设置单蒸水的空白
对照。25℃下浸泡处理 24h，室温放置 1h 后用 DDS-
11A 型数字电导仪测定其电导率(C1)，再将样品煮沸
10min，冷却至室温测其电导率(C2)，重复 3 次。相对
电导率(%)=(C1 －空白值)/(C2 －空白值 )× 100。
1. 2. 3 材料处理 每个处理挑选饱满种子 100 粒，
0. 1% HgCl2 处理 15min，单蒸水清洗 5 次，浸泡 24h 后
置于铺有单层滤纸的培养皿中。28℃暗培养下催芽
48h，转移至 25℃光培养箱中培养。培养 7d 时测量苗
高、根数(> 0. 5cm)和根长(根毛最多的根)。每个处
理剂量重复 3 次。
1. 2. 4 酶液的提取 取培养 10d 的幼苗单株称重后
剪碎，置于预冷的研钵中加稍许液氮研磨，加入
0. 05mol /L pH = 7. 8 的磷酸盐缓冲液研磨成匀浆，将
匀浆定容到 2ml 的离心管中。在 10000r /min、4℃条件
下离心 15min，上清液即为酶的粗提液，－ 20℃保存用
于测定酶活性。每个处理提取 10 个单株。
1. 2. 5 酶活性测定 过氧化物酶(POD)活性采用愈
创木酚法［17］。在过氧化氢存在下，POD 能使愈创木酚
氧化，生成茶褐色的物质，该物质在 470nm 下有最大
光吸收，可用紫外分光光度计测量 470nm 下的吸光度
变化测定过氧化物酶的活性。反应体系包括 280ml
pH = 7. 4 的磷酸缓冲液、0. 1ml 1% H2O2、0. 05ml
20mmol /L 的愈创木酚溶液和 0. 05ml 的酶粗提液，对
照组以 0. 05ml 的磷酸缓冲液代替酶液。加样后混合
均匀即刻在 470nm 下测定其吸光度，每隔 30s 读数 1
次，共读 4min，计算样品 POD 活性。酶活性以每分钟
吸光度变化 0. 01 为 1 个酶活力单位，酶活性用 U /min
·g 表示。
超氧化物歧化酶(SOD)活性检测参照 Stewert 和
Bewley［18］抑制 NBT 光化还原的方法。反应液总体积
3ml，其中含有 0. 05mol /L pH = 7. 8 的 磷酸缓冲液
1. 5ml，130mmol /L 甲硫氨酸 0. 3ml，750μmol /L 氮兰四
唑 0. 3ml，100μmol /L EDTA-Na2 溶液 0. 3ml、20μmol /L
核黄素 0. 3ml、蒸馏水 0. 25ml 和酶液 0. 05ml，在
4000lx 光培养箱中反应 20min，对照管以缓冲液代替
512
核 农 学 报 25 卷
酶液，并以不加酶液的照光管和避光管为对照组，检
测 560nm 波长下吸光度。每 30s 测 1 次，共测 4 次，取
平均值。酶活性以抑制氮兰四唑光氧化还原 50% 时
所需的酶量为 1 个酶活力单位。酶活性用 U /g·min
表示。
过氧化氢酶(CAT)活性测定参考邹奇的紫外吸收
法［19］并略作改动。过氧化氢在 240nm 下有强吸收，
CAT 能分解过氧化氢，使反应溶液吸光度随反应时间
而降低。测量 240nm 下的吸光度变化即可测出过氧
化氢酶的活性。反应底物溶液为 0. 82ml 0. 05mol /L
pH = 7. 4 的磷酸缓冲液和 0. 18ml 1% H2O2 溶液。测
量时先加入底物溶液再加入 0. 02ml 酶粗提液，对照以
0. 02ml 磷酸缓冲液代替酶液，最后加入 1. 98ml 双蒸
水补足 3ml。迅速混匀后检测 240nm 处的吸光度，每
隔 30s 检测 1 次，共测 4min。以每分钟减少 0. 1 个
OD240nm值所需酶量为 1 个酶活力单位。酶活性用 U /
min·g 表示。
酶活性检测均用 TU-1901 型紫外分光光度计测
定。数 据 处 理 与 分 析 用 SPSS11. 5 进 行，绘 图 用
EXCEL2003 进行。
2 结果与分析
2. 1 不同剂量氮离子束处理对双胚苗水稻种子电解
质外渗率的影响
逆境伤害会造成生物体质膜选择透性的改变或丧
失，进而使细胞内的物质，尤其是电解质大量外渗，引
起组织浸泡液的电导率值发生变化。通过检测外渗液
电导率变化，可知质膜的伤害程度和所测材料的抗逆
性大小。由表 1 可知，氮离子注入后，水稻种子浸泡液
相对电导率值均比对照增加，09 － 02 － 01 的增幅为
0. 02 ～ 3. 31，平均增幅为 1. 252;09 － 04 － 01 的增幅为
0. 32 ～ 3. 07，平均增幅为 1. 132。离子注入后 09 － 04
－ 01 种子浸泡液的相对电导率平均增幅低于 09 － 02
－ 01。09 － 02 － 01 与 09 － 04 － 01 均呈现出增加→减
小→增加→减小的变化趋势，且二者均在 3. 0 × 1017和
7. 0 × 1017N + / cm2 剂量注入时相对电导率较低，6. 0 ×
1017N + / cm2 剂量注入时相对电导率较高。
表 1 氮离子注入后水稻种子浸泡液相对电导率
Table 1 Relative conductivity of rice seed soaking solution after N + implantation
材料
material
剂量
implantation dose(N + / cm2)
0 1. 0 × 1017 3. 0 × 1017 4. 0 × 1017 6. 0 × 1017 7. 0 × 1017
09 － 02 － 01 7. 67 10. 00 7. 79 8. 15 10. 98 7. 69
09 － 04 － 01 6. 36 6. 86 6. 68 7. 32 9. 43 7. 17
2. 2 不同剂量氮离子束处理对双胚苗水稻幼苗苗高
的影响
对照组的苗高较为整齐，离子注入后的苗高整齐
度较差(图 1)。不同剂量离子注入后的平均苗高统计
如表 2。由表 2 可看出，离子注入后 09 － 02 － 01 和 09
－ 04 － 01 的苗高与对照相比均降低，09 － 02 － 01 的降
低幅度变化 范 围 为 0. 36 ～ 1. 23cm，平 均 降 幅 为
0. 732cm;09 － 04 － 01 的降低幅度变化范围为 0. 03 ～
0. 72cm，平均降幅为 0. 478cm。09 － 04 － 01 苗高的平
均降幅低于 09 － 02 － 01。09 － 02 － 01 苗高在 4. 0 ×
1017N + / cm2 剂量下出现峰值，达 3. 84 ± 0. 68cm，比对
照低 0. 36cm;09 － 04 － 01 苗高在 3. 0 × 1017N + / cm2 剂
量下 出 现 峰 值，达 3. 81 ± 0. 70cm，仅 比 对 照 低
0. 03cm。09 － 02 － 01 苗高在 1. 0 × 1017、6. 0 × 1017和
7. 0 × 1017N + / cm2 剂量下与对照相比差异极显著，在
3. 0 × 1017N + / cm2 剂量下与对照相比差异显著。09 －
04 － 01 苗高在 6. 0 × 1017N + / cm2 和 7. 0 × 1017 N + / cm2
剂量下与对照相比差异极显著，在 1. 0 × 1017 N + / cm2
剂量下与对照相比差异显著。
图 1 离子注入后的双胚苗材料
Fig. 1 The twin-embryo rice seedlings
after N + implantation
2. 3 不同剂量氮离子束处理对双胚苗水稻幼苗根数
和根长的影响
由表 2 可看出，09 － 02 － 01 的根数和根长随注入
剂量的增加均呈现下降→上升→下降→上升的变化趋
势。根数在 1. 0 × 1017 N + / cm2 注入剂量下最多，达到
612
2 期 N + 注入对不同倍性双胚苗水稻幼苗生长及酶活性的影响
4. 88 ± 0. 72，比对照增加了 22%，差异显著;在 3. 0 ×
1017N + / cm2 注入剂量下最少，为 3. 45 ± 1. 15，比对照
减少了 13. 75%，与对照差异显著。09 － 02 － 01 的根
长均低于对照，降低幅度变化范围为 0. 49 ～ 1. 57cm，
平均降低幅度为 1. 114cm。从 3. 0 × 1017N + / cm2 注入
剂量开始其与对照相比均差异极显著，在 6. 0 × 1017
N + / cm2 注入剂量下最低，为 1. 98cm ± 0. 75cm，比对
照低 1. 57cm。
表 2 离子注入后水稻幼苗生长的状况
Table 2 Rice seedling growth after N + implantation
剂量
implantation
dose
(N + / cm2)
09 － 02 － 01 09 － 04 － 01
苗高
seedling
height(cm)
根数
number of
roots
根长
root length
(cm)
苗高
seedling
height(cm)
根数
number of
roots
根长
root length
(cm)
0 4. 20 ± 0. 75 4. 00 ± 1. 01 3. 55 ± 1. 11 3. 84 ± 0. 71 3. 13 ± 0. 52 2. 79 ± 0. 72
1. 0 × 1017 3. 51 ± 0. 83 4. 88 ± 0. 72 * 3. 06 ± 0. 66 3. 33 ± 0. 59 * 3. 07 ± 0. 59 2. 53 ± 0. 69
3. 0 × 1017 3. 68 ± 0. 90 * 3. 45 ± 1. 15 * 2. 41 ± 0. 43 3. 81 ± 0. 70 3. 40 ± 0. 83 3. 09 ± 0. 80
4. 0 × 1017 3. 84 ± 0. 68 3. 94 ± 1. 14 2. 62 ± 0. 50 3. 37 ± 0. 57 3. 20 ± 0. 56 2. 98 ± 0. 60
6. 0 × 1017 3. 34 ± 1. 00 3. 83 ± 1. 01 1. 98 ± 0. 75 3. 16 ± 0. 85 2. 93 ± 0. 46 3. 31 ± 0. 50 *
7. 0 × 1017 2. 97 ± 0. 90 4. 53 ± 1. 01 2. 11 ± 0. 71 3. 12 ± 0. 55 2. 93 ± 0. 26 3. 01 ± 0. 47
注:* 与分别表示与对照相比差异显著(P < 0. 05)和极显著(P < 0. 01)
Note:* and means the difference compared with the control were significant(P < 0. 05)and particularly significant(P < 0. 01)，respectively.
09 － 04 － 01 的根数随注入剂量的增加呈现先增
多后减少的变化趋势，根长呈现出上升→下降→上升
→下降的变化趋势，且除 1. 0 × 1017 N + / cm2 剂量外其
他剂量下的根长均高于对照，这与 09 － 02 － 01 明显不
同。09 － 04 － 01 根数在 3. 0 × 1017 N + / cm2 注入剂量
下最多，达到 3. 40 ± 0. 83，比对照增加 8. 62%;根长在
3. 0 × 1017和 6. 0 × 1017 N + / cm2 注入剂量下出现峰值，
3. 0 × 1017N + / cm2 注入剂量下为 3. 09cm ± 0. 80cm，比
对照增加 10. 75%;6. 0 × 1017 N + / cm2 注入剂量下最
高，达到 3. 31cm ± 0. 50cm，较对照增加 18. 64%，差异
显著。
2. 4 不同剂量氮离子束处理对双胚苗水稻幼苗 POD
活性的影响
由图 2 可知，随着注入剂量的增加，09 － 02 － 01
和 09 － 04 － 01 的 POD 活性均有先上升后下降的变化
趋势。在 1. 0 × 1017 N + / cm2 剂量下，09 － 02 － 01 的
POD 活性出现峰值，达 1558. 478U / g·min，为对照的
1. 4 倍;09 － 04 － 01 的酶活性为对照的 1. 6 倍。在 3. 0
× 1017N + / cm2 剂量下，09 － 02 － 01 的酶活性比峰值下
降了 24. 67%;而 09 － 04 － 01 的酶活性进一步升高达
到峰值 853. 412U / g·min，是对照的 1. 9 倍。09 － 02 －
01 POD 活性在 3. 0 × 1017 ～ 6. 0 × 1017 N + / cm2 剂量范
围内处于相对稳定的阶段，09 － 04 － 01 则在 4. 0 × 1017
～ 6. 0 × 1017N + / cm2 剂量范围内 POD 活性处于相对
稳定的阶段。7. 0 × 1017N + / cm2 注入剂量时 09 － 02 －
01 POD 活性比对照下降了 18. 92%;而 09 － 04 － 01
POD 活性则急剧上升，为前一个峰值的 1. 58 倍，与对
照相比差异显著(P < 0. 05)。
图 2 氮离子注入对双胚苗水稻幼苗 POD 活性变化的影响
Fig. 2 Effects of N + ion beam irradiation on POD
activity of the twin-embryo rice seedlings
2. 5 不同剂量氮离子束处理对双胚苗水稻幼苗 SOD
活性的影响
由图 3 可知，2 个水稻品系的 SOD 活性随注入剂
量增加均有先上升后下降又上升的趋势，与 POD 活性
变化有一定相似，且除 09 － 02 － 01 在 6. 0 × 1017 N + /
cm2 剂量时 SOD 活性低于对照外，其他各剂量下 SOD
活性均高于对照。09 － 02 － 01 和 09 － 04 － 01 SOD 活
性在 1. 0 × 1017 N + / cm2 注入剂量下均达到峰值，前者
的酶活性达到 1254. 614U / g·min，为对照的 1. 9 倍;后
者的酶活性达到 954. 555U / g·min，为对照的 4. 89 倍，
与对照相比均差异显著(P < 0. 05)。09 － 02 － 01 在
1. 0 × 1017 ～ 4. 0 × 1017 N + / cm2 剂量下 SOD 活性处于
相对稳定的阶段，而 09 － 04 － 01 的 SOD 活性则在 3. 0
× 1017N + / cm2 剂量下比峰值下降了 52. 38%。当注入
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剂量达到 6. 0 × 1017N + / cm2 时，09 － 02 － 01 和 09 － 04
－ 01 的酶活性与峰值相比均显著下降。在 7. 0 × 1017
N + / cm2 注入剂量时，二者酶活性与 6. 0 × 1017 N + / cm2
注入剂量时相比均上升，09 － 04 － 01 的上升幅度为 09
－ 02 － 01 的 4. 48 倍。
图 3 氮离子注入对双胚苗水稻幼苗 SOD 活性的影响
Fig. 3 Effects of N + ion beam irradiation on SOD
activity of the twin-embryo rice seedlings
2. 6 不同剂量氮离子束处理对水稻幼苗 CAT 活性的
影响
经过不同剂量的氮离子束处理后，试验材料在幼
苗期的 CAT 活性会发生相应的变化。由图 4 可知，随
着剂量的变化 09 － 02 － 01CAT 活性逐渐下降，而 09 －
04 － 01CAT 活性呈现出先上升后下降的变化趋势。09
－ 02 － 01 在各处理剂量下酶活性均低于对照，在 1. 0
× 1017 ～ 4. 0 × 1017 N + / cm2 剂量范围内酶活性有一个
相对稳定的阶段，这一阶段后酶活性急剧下降，到 7. 0
× 1017N + / cm2 注入剂量时与对照相比下降了 38. 6%，
这与 SOD 活性变化类似。09 － 04 － 01 酶活性在 1. 0
× 1017 N + / cm2 剂量下达到峰值，为对照的 1. 4 倍，之
后随着剂量的增加酶活性急剧下降，到 4. 0 × 1017 N + /
cm2 剂量时与对照相比下降了 25. 64%，之后下降幅度
减慢。
3 讨论
低能离子注入种子的过程发生了能量沉积、动量
传递、电荷交换和质量沉积，由此引起生物体发生复杂
的物理化学变化，进而诱发多种生物学效应的产生，最
终导致植物遗传物质的损伤和细胞生理生化功能的改
变［20］。
本试验中，经氮离子注入处理后干种子浸泡液的
电导率值均高于对照，说明离子注入对细胞膜造成一
定程度的损伤。魏胜林等［21］的研究表明，低剂量的氮
图 4 氮离子注入对双胚苗水稻幼苗 CAT 活性的影响
Fig. 4 Effects of N + ion beam irradiation on CAT
activity of the twin － embryo rice seedlings
离子注入主要通过注入氮离子的动量对种皮“溅射”
和“掘进”，使种皮留有许多穿孔或通道，大大增加了
种子萌发初期对 H2O 和 O2 的通透性和少量 N
+ 进入
种胚形成了“电荷沉积”;中高剂量的 N + 注入会对种
子形成“损伤 －修复 －损伤”的生物学效应，损伤主要
由离子注入的能量沉积和动量传递所产生的自由基伤
害引起，而中间的修复主要由离子注入的质量沉积和
电荷交换与自由基发生竞争性反应或 N +俘获电子使
水分激发产生 OH 减少引起的。自由基也会对细胞膜
造成损害，从而引起细胞膜通透性的改变。因此，在本
研究中 1. 0 × 1017N + / cm2 的低剂量注入下细胞膜通透
性增加，之后随着剂量的增加细胞膜通透性呈现出减
小、增加、减小的变化趋势，这是“损伤 －修复 －损伤”
生物学效应在细胞膜上的表现。这一效应在 3 种酶活
性变化上也有明显的体现。至于 7. 0 × 1017N + / cm2 的
高剂量注入下细胞膜的损伤程度最小，笔者认为可能
是因为这一剂量时植物体内清除自由基的能力增强，
或者是在这一剂量下植物体启动了特殊的保护机制，
关于这一问题需要做进一步的研究。值得一提的是离
子注入后 09 － 04 － 01 的电解质外渗率增加的平均幅
度小于 09 － 02 － 01，在 POD、SOD、CAT 活性变化过程
中也表现了同样的结果，即 09 － 04 － 01 三种酶活性与
对照相比增加的幅度要大，这些都充分说明 09 － 04 －
01 对 N +注入的耐受性要强于 09 － 02 － 01。
氮离子注入处理后 09 － 02 － 01 和 09 － 04 － 01 的
幼苗生长状况与对照相比都发生了明显变化。09 － 02
－ 01 的苗高在 4. 0 × 1017 N + / cm2 注入剂量下出现峰
值，根数和根长均在 1. 0 × 1017 N + / cm2 注入剂量下出
现峰值，因此 09 － 02 － 01 的幼苗整体生长状况在 1. 0
× 1017N + / cm2注入剂量下较好。09 － 04 － 01 的苗高、
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Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2010，25(2):0214 ～ 0219
根数在 3. 0 × 1017 N + / cm2 注入剂量下达到峰值，根长
的峰值出现在 6. 0 × 1017 N + / cm2 注入剂量下，但在
3. 0 × 1017N + / cm2 注入剂量下的根长明显高于对照，
因此 09 － 04 － 01 是在 3. 0 × 1017 N + / cm2 注入剂量下
幼苗整体生长状况较好。这与电解质外渗率及酶活性
的研究结果是相同的。另外从幼苗的生长状况来看，
氮离子注入对苗高产生了抑制作用，而对根则在一定
注入剂量下表现出促进的作用。离子注入对根作用的
变化趋势与魏胜林等［21］的研究结果一致。
氮离子的注入引起生物体产生大量的自由基，
SOD、CAT 和 POD 是生物体内清除自由基的主要酶
系，SOD 促使 O －2 转化为 H2O2，而 POD 和 CAT 是清除
H2O2 的酶，三者在阻断自由基上呈现出承上启下的作
用［22］。本研究中 3 种酶活性均有先升后降的变化趋
势，这与陆佳［23］、冯亮英等［24］的研究结果一致，而且
酶活性随着剂量的变化会有一定波动。与前人研究结
果不同之处在于本研究中 POD 和 SOD 均在高剂量时
活性较强，这可能是因为高剂量的 N + 注入刺激了相
关基因的表达或者是提高了酶的活性，这有待进一步
的研究。09 － 02 － 01 离子注入后的 CAT 活性均低于
对照，笔者认为这可能是离子注入对控制 CAT 合成的
相关基因造成了损伤或者影响了 CAT 合成的相关代
谢活动。
综上所述，同源四倍体双胚苗水稻对离子注入的
耐受性强于相应的二倍体，因此可以通过低能离子束
技术对二倍体材料进行遗传改良，为筛选无融合生殖
水稻材料提供丰富的种质资源。本研究也为离子束生
物技术在水稻多倍体育种方面的应用提供了一定的参
考。
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(责任编辑 王媛媛)
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