全 文 ：辐照小麦花粉的诱变效应
李新华　孙永堂　井立玲
刘树玉　侯广云　徐相波
(山东省农业科学院原子能农业应用研究所　济南　250100)
应用 5 Gy、10 Gy、20 Gy 和 30 Gy 60 Coγ射线辐照 4 个小麦品种 (品系) 的成熟花
粉 ,研究其杂交当代籽粒的发育 ,M1 的生理损伤及 M2 的诱变效应。结果表明 ,10 Gy
辐照小麦成熟花粉的诱变效果好 ;在 M1 中 ,10 Gy 处理的出苗率为 1711 %～7012 % ,
成株率一般达 40 %左右 ;在 M2 中 ,突变性状有株高、穗长、熟期、颖壳颜色、芒性和育
性等。用 10 Gy 辐照 54368 小麦的花粉后自交 ,早熟突变高达 5817 %。从整个试验
看 ,处理小麦花粉的适宜剂量为 10 Gy。
关键词 :小麦 　花粉 　诱变效应
前 言
利用射线辐照作物的花粉进行诱变育种 ,已在水稻[1 ] 、玉米[2 ]等作物上有过报道。虞秋
成[3 ]等对不同时期小麦稳定品系 7223 花粉的辐射效应进行了研究 ,林音[4 ]等提出了 8 种作物
辐照花粉的适宜剂量为 5～30 Gy。我们在 5～30 Gy 的剂量间摸索出辐照小麦成熟花粉的最
适宜剂量。小麦成熟花粉具有结构简单 (单倍) 、数量大、易于采集、易于辐照处理等优点 ,是用
于诱变育种理想的材料。1989 年[5 ]开始应用60 Coγ射线辐照小麦的成熟花粉与太谷核不育
小麦的核不育性相结合 ,进行诱变育种。现已选育出 3 个稳定的高产小麦新品系。为使该育
种技术尽快地应用到实践中 ,提供可靠的理论依据 ,我们于 1993 年开始进行本试验 ,并对 M0 、
M1 、M2 进行了大群体详细地观察记载 ,并从诱变效应的角度评价了辐照小麦花粉在育种中的
应用价值。
材 料 与 方 法
以 Tai54368 显性单基因控制的稳定核不育材料为母本 ,选择抽穗期一致的不育单穗挂牌
标记 ,共 200 穗。
以 54368 ,核生 2 号稳定品种 ,922321、121 稳定品系为父本 ,采集其即将散粉的麦穗在钴
室中辐照处理。共设 5 Gy、10 Gy、20 Gy 和 30 Gy4 个剂量处理花粉 ,0 Gy (即未辐照处理) 为对
照 ,剂量率 1120 Gy/ min。
把杂交得到的 M0 种子种到试验田中 ,设置 2 次重复。行距 33cm ,株距 5cm ,行长 330cm。
田间观测出苗数、成株数、株高、穗长等性状。
把 M1 种子按系谱法种到田间。在每处理的 M2 群体中随机挂牌 75 株 ,观测其抽穗期、株
012　 核 农 学 报　1998 ,12 (4) :210～214Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
高、颖壳颜色、育性、芒性等性状。
为便于统计与计算 ,抽穗期以 4 月 18 日为 0 ,对 M2 每一处理中的 75 个随机挂牌单株逐
一记载其具体抽穗日期 ,然后用 t 测验进行统计分析。把生育期和株高作为质量突变性状进
行统计时 ,分别把早于或迟于对照生育期 5d 以上的植株定为早熟或晚熟突变体 ;高于或低于
对照株高 3σcm (σ为对照平均株高标准差)为高株或矮株突变体。
结 果 与 分 析
(一)辐照小麦花粉对当代籽粒发育的影响
以 Tai54368 为母本 ,用 4 个父本的辐照花粉授粉 ,得到杂交种子的千粒重变化如表 1 所
示。5 Gy 处理 ,各组合籽粒千粒重与对照差异不明显 ,其中有两个组合略高于对照 ,另两个组
合略低于对照 ,表明 5 Gy 处理花粉对当代籽粒发育影响不大。10 Gy 处理 ,各组合的籽粒千粒
重较对照减少 10～15g ,差异明显。处理剂量为 20 Gy 时 ,各组合的表现有所不同 : Tai54368/
922321 和 Tai54368/ 121 两组合籽粒千粒重分别较对照减少 1014g 和 1815g ; Tai54368/ 54368
和 Tai54368/ 核生 2 号的籽粒多为瘦瘪粒 ,千粒重分别减少了 2114g 和 28134g ,当剂量上升到
30 Gy 时 ,除 Tai54368/ 121 杂交组合的千粒重为 19151g 外 ,其余组合均在 10g 以下 ,胚发育不
正常。
表 1 　辐照小麦花粉对当代籽粒千粒重的影响
Table 1 　Effect of irradiated wheat pollen on 1000 kenel weight of first generation (g)
杂交组合
Hybridized combination
辐照剂量　Dose ( Gy)
0 5 10 20 30
Tai 54368/ 54368 41138 36107 29117 13104 7169
Tai 54368/ 922321 36100 39110 25138 25164 9162
Tai 54368/ 核生 2 号 37104 32154 31143 15190 6190
Tai 54368/ Hesheng No. 2
Tai 54368/ 121 37150 46153 26187 18196 19151
(二) M1 生理损伤
由表 2 可见 ,5 Gy 和 10 Gy 处理中 ,除 Tai54368/ 核生 2 号组合中 10 Gy 处理花粉的出苗为
1711 %外 ,其余组合的出苗率都在 50 %～70 %之间。在 4 个杂交组合中 ,有 3 个组合的 10 Gy
处理较 5 Gy 处理的出苗率高 ;10 Gy 处理的成株率也较高 ,一般在 40 %左右 ;20 Gy 和 30 Gy 处
理的杂交组合 ,其出苗率较低 ,除 Tai54368/ 922321 20 Gy 处理的出苗率为 42 %、Tai54368/ 121
30 Gy 处理的出苗率为 6316 %外 ,其余出苗率在 212 %～10 %之间 ,成株率多在 50 %左右。表
明 20 Gy、30 Gy 处理花粉时 ,出苗率低 ,得到的成株苗也较少 ,这是由于 20 Gy 以上剂量处理花
粉时 ,花粉粒损伤大 ,结实不饱满 ,出苗率低 ,成株少。
(三) M2 诱变效应
11 辐照品种 (品系)自身花粉突变谱及突变频率 :取稳定品种 54368 的花粉经钴源辐照 ,
然后再授到本品种的柱头上。在 M2 出现了株高 (高秆、矮秆) ,穗长 (长穗、短穗) 、熟期 (早熟、
晚熟) 、颖壳色 (红色) 、芒性 (无芒) 、育性 (不育)等突变 ,特别是早熟突变更为明显。
112　4 期 辐照小麦花粉的诱变效应
表 2 　辐照花粉对 M1 出苗率、成株率的影响
Table 2 　Effect of irradiated pollen on rate of seedling and plant in M1 generation
杂交组合
Hybidized combination
剂量
Dose
( Gy)
播种数
No. of
seed
出苗数
No. of
seedling
出苗率
Rate of
seedling ( %)
成株数
No. of
plant
成株率
Rate of
plant ( %)
0 87 67 7711 46 6816
5 158 96 6018 39 4016
Tai54368/ 54368 10 156 101 6417 41 4016
20 93 2 212 1 5010
30 63 2 312 0 0
0 76 67 8810 61 9110
5 150 76 5017 16 2111
Tai54368/ 92 - 321 10 137 85 6210 24 2813
20 162 68 4210 37 5414
30 42 1 214 0 0
Tai54368/ 核生 2 号
Tai54368/ Hesheng No. 2
0 54 45 8315 42 9310
5 108 68 6310 48 7016
10 117 20 1711 16 8010
20 70 7 1010 4 5710
30 87 3 314 3 10010
0 131 110 8413 77 7010
5 138 72 5212 45 6215
Tai54368/ 121 10 124 87 7012 31 3516
20 135 19 1410 12 6312
30 33 21 6316 14 6017
　　(1)株高 ,穗长突变。由表 3 可以看出 ,10 Gy 处理的突变频率较 20 Gy 和 5 Gy 处理的高 ;
在株高突变中 ,高秆突变频率的顺序是 10 Gy > 5 Gy > 20 Gy ;矮秆突变频率的顺序是 20 Gy >
5 Gy > 10 Gy。在穗长突变频率中 ,长穗、短穗突变频率的顺序均是 10 Gy > 5 Gy > 20 Gy。
表 3 　Tai54368/ 54368 杂交组合辐照花粉 M2 主要农艺性状突变频率
Table 3 　Mutation frequency of major agronomic characters f rom irradiated
pollen in M2 of Tai 54368/ 54368 hybridized combinatin ( %)
剂量
Dose
( Gy)
突变谱　Mutation spectrum
株高突变
Mutation in
plant height
高秆
Tall
矮秆
Dwarf
穗长突变
Mutation in
panicle length
长穗
Long
短穗
Short
成　熟　期
Mutation in
growth period
早熟
Early
晚熟
Late
颖壳色
Glume
colour
红色
Red
芒性
Awnedness
无芒
Awn less
育性
Fertility
不育
Sterile
5 32 1817 913 12 24 0 113 1313 913
10 45 617 1016 1313 5817 217 410 4113 4
20 15 3813 813 617 2117 0 0 313 0
　　(2)抽穗期突变。由表 3 可以看出 ,在早熟、晚熟的突变频率上 ,其顺序是 10 Gy > 5 Gy >
20 Gy ,10 Gy 处理的早熟突变达到 5817 % ,这一突变是相当高的 ,说明辐照花粉对熟期突变的
212 核　农　学　报 12 卷
诱变效果明显。
(3)颖壳颜色、芒性、育性突变。由表 3 可以看出 ,10 Gy 处理在诱发颖壳颜色、芒性和育性
突变中 ,其突变频率都较 5 Gy 和 20 Gy 处理的高 ,其顺序是 10 Gy > 5 Gy > 20 Gy。
21 辐照不同品种花粉的突变谱及突变频率 :取辐照稳定品种 922321 ,121 的成熟花粉 ,然
后再授到母本 Tai54368 的柱头上。在 M2 出现了株高 (高株、矮秆) 、穗长 (长穗、短穗) 、熟期
(早熟、晚熟) 、颖壳色 (红 1 以) 、芒性 (无芒) 、育性 (不育)突变 (表 4) 。
表 4 　不同处理组合 M2 主要农艺性状比较
Table 4 　Comparison of major agronomic character in M2 generation
of defferent hybridized combination
杂交组合
Hybridized combination
剂量
Dose
( Gy)
抽穗期
Heading
period(d)
株　高
Plant height
(cm)
穗　长
Ear length
(cm)
每株分蘖
No. of tiller
per plant
穗粒数
Number of
grain/ ear
0 5161 92181 12166 10153 55171
5 5199 93169 12174 12100 57138
Tai 54368/ 922321 10 5169 92124 11182 3 11140 49149 3
20 7112 3 88135 3 10190 3 13114 3 50158 3
30 ——— ——— ——— ——— ———
0 5195 86123 10107 10120 50105
5 6191 3 72192 3 11142 10170 54125
Tai 54368/ 121 10 7101 3 81170 3 11125 11193 3 47158
20 ——— ——— ——— ——— ———
30 8113 3 84139 11107 18118 3 52160
　　3 5 %水平显著　　3 Significant difference at 5 % level.
　　(1)抽穗期突变。Tai54368/ 922321、Tai54368/ 121 两组合中 ,各处理的抽穗期均较对照晚
熟 ,且在 Tai54368/ 121 组合中各处理都达到显著水平。
(2)株高突变。Tai54368/ 922321 (除 5 Gy 处理外) 、Tai54368/ 121 两组合中 ,M2 各处理均
较对照的平均株高矮。
(3)穗长突变。Tai54368/ 922321 组合中 ,10 Gy、20 Gy 两处理的穗长较对照短 ,其余差异
不显著。
(4)单株有效分蘖。两个杂交组合中 ,10 Gy、20 Gy 和 30 Gy 的 3 个处理均较对照分蘖多。
Tai54368/ 922321 的 20 Gy 处理、Tai54368/ 121 的 10 Gy 和 20 Gy 处理 ,均较对照差异显著。
(5)穗粒数。Tai54368/ 92 - 321 组合中 ,10 Gy ,20 Gy 两处理穗粒数少 ,其余差异不显著。
讨 论
太谷核不育小麦是显性单基因控制的核不育材料 ,在 F1 一半单株不育 ,另一半单株可育 ,
可育单株以后永远可育。利用这一特性对可育单株可以进行多代选择 ,直至选择到符合育种
目标的优良单株为止。在另一半不育单株群体中 ,选择性状优良的不育单株可以继续进行杂
交 ,由此可以进行多重杂交选择。育种工作者可以利用这一特点 ,与辐照父本花粉再杂交 ,进
312　4 期 辐照小麦花粉的诱变效应
行多个基因型亲本的高度杂合 ,可极大丰富遗传背景 ,能够选择到集多个优良基因于一体中的
优良新品种来。辐照花粉具有简便易行、花费少、易于操作等优点 ,我们利用该技术已育成了
鲁原 374 小麦新品种。通过多年实践检验 ,这一育种技术是行之有效的。
致谢 :本文承蒙朱斗北研究员审阅并提出修改意见 ,在此表示衷心感谢 !
参 考 文 献
1 　王侯聪等. 水稻辐照花粉对籽粒发育的影响. 核农学通报 ,1993 ,14 (1) :12～18
2 　赵世绪.γ射线照射花粉对玉米胚胎发育的影响. 核农学通报 ,1987 ,8 (3) :11～12
3 　王琳清主编. 诱发突变与作物改良. 北京 :原子能出版社 ,1995 ,146～149
4 　王琳清主编. 诱发突变与作物改良. 北京 :原子能出版社 ,1995 ,192～197
5 　王文美等. 60Co2γ射线辐照冬小麦花粉子房及合子辐照效应的研究. 山东农业科学 ,1990 , (1) :1～10
THE IND UCTION EFFECT OF IRRADIATION ON WHEAT POLL EN
Li Xinhua 　Sun Yongtang 　J ing Liling
Liu Shuyu 　Hou Guangyun 　Xu Xiangbo
( Instit ute f or A pplication of A tomic Energy , S handong Province Academy of A gricult ural Science , Jinan 　250100)
ABSTRACT
The mature pollen of 4 wheat varieties ( l ines) were irradiated with 5 ,10 ,20 and 30 Gy of
60Co2γrays. The induction effect on the grain development of hybrid ,the physiological damage of
M1 and M2 were studied. The result indicated that 10 Gy was a suitable irradiation dose for ma2
turing pollen. The seedl ing rate was 1711 %～7012 % and the plant formation rate was about
40 % in M1 with 10 Gy irradiation. In M2 , the mutation characters including plant height , head
length , maturing date ,glume colour and fertil ity were observed. The mutation rate of early2ma2
turing reached 5817 %after self2crossing with the 10 Gy irradiated pollen.
Key words :Wheat ,pollen ,60Co ,induction effect
412 Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
　　　　　1998 ,12 (4) :210～214