全 文 ：文章编号 :100028551 (2004) 042307204
航天搭载茄子种子对其 SP1 生物学特性和
SOD 活性的影响
王世恒1、2 　祝水金2 　张　雅1 　王艳芳2
(11 杭州市农业科学研究院蔬菜科学研究所 ,浙江 杭州　310004 ;
21 浙江大学农业与生物技术学院 ,浙江 杭州　310029)
摘 　要 :研究了航天搭载茄子种子 SP1 生物学特性。结果表明 ,航天搭载对茄子的生长发育有
明显的影响 ,其变异表现在株高、生育进程、叶片大小、果实大小、结果率等方面 ,但最显著的变
异是生育进程 ,从中可望选育出优良的茄子种质材料或品种。过氧化物岐化酶 (SOD) 活性测
定结果表明 ,变异株体内的 SOD 活性比非变异株或对照高出 1 倍多 ,说明航天搭载可增加某
些基因产物的表达量 ,从而表现出形态性状的显著变异。
关键词 :航天搭载 ;茄子 ;生物学特性 ;SOD 活性
THE EFFECT OF THE SPACESHIP CARRYING ON THE BIOLOGICAL
CHARACTERS AND SOD ACTIVITY OF EGGPLANT
WANG Shi2heng1 ,2 　ZHU Shui2jin2 3 　ZHANG Ya1 　WANG Yan2fan2
(1. Hangzhou Vegetable Research Institute , Hangzhou , Zhejiang , 310004 ;
2. College of Agriculture and Biotechnology , Zhejiang University , Hangzhou , Zhejiang , 310029)
Abstract :The effects of the space shuttle carrying on the growth and biological characters of eggplant SP1 population
were studied. The results showed that the effect of space shuttle carrying on the growth and development of eggplant
SP1 were very significant on the characters such as the plant height , reproductive development , leaf size , fruit
length , fruit quality and fruiting rate etc , especially on the plant development and the fruit size , and it is hopeful to
select some good eggplant germplasm or cultivars from the population. The SOD activity showed that the SOD level in
the mutant21 plant was one time more than that in control plant , indicating that the space shuttle carrying may
increase the expression of some genes and lead to the great change in morphological characters.
Key words :space treatment ; eggplant ; biological character ; SOD activity
收稿日期 :2003212229
资助基金 :本研究由浙江省科技重点项目 (2004C22014)和杭州市科技重大项目资助 (2003122B14)
作者简介 :王世恒 (1959～) ,男 ,高级农艺师 ,从事蔬菜育种方面的研究。
航天育种是培育植物新品种的一种新兴育种手段 ,为种质创新提供了一条有效途径[1 ] 。我国的航
天育种已在蕃茄、甜椒等作物上取得重大进展 ,培育出了一批品种 ,并在生产中推广应用[2～4 ] ,但未见在
长茄上的研究报道。本试验对长茄进行航天搭载诱变处理 ,观察其 SP1 生物学特性 ,以期从中选育出有
益的变异材料 ,并通过对变异株与非变异株及对照的 SOD 酶活性分析 ,探讨航天搭载种子的变异机理。
1 　材料与方法
111 　试验材料
选杭茄系列品种 (紫红长茄 ,为当地主栽品种) 自交系材料 3 份 ( H6 314g、H10 315g、H8 316g) ,每份
703　核 农 学 报　2004 ,18 (4) :307～310Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
1000 粒种子 ;其中 H6 熟性早 ,耐低温 ,座果率高 ,植株紧凑 ; H10熟性较早 ,耐低温 ,生长势强 ,果形粗长 ;
H8 属中熟品种 ,植株直立紧凑 ,长势较强 ,果形长直 ,商品性佳 ,较耐高温 ;于 2002 年 12 月 31 日 0 时 40
分搭载“神舟 4 号”飞船经过 6d 零 18h 轨道运行 ,返回地面。以未搭载的相同种子作对照。
112 　方法
11211 　田间试验设计 　各材料取 2Π3 种子 (另 1Π3 保留)于 2003 年 2 月 21 日播种在苗床上 ,播后用电热
线加温。4 月 29 日大田定植 ,畦连沟宽 113m ,每畦种 2 行 ,株距 40cm ,每畦种 1 个对照 ,数量 12 株。栽
培管理同常规种植。每份材料定植数量如下 : H10 668 株 ,H8 648 株 ,H6 634 株。从始花起用人工授粉法
进行自交授粉。田间调查内容包括出苗率、株高、最大叶面积、叶数、茎粗和开花结果期等 ,采用蔬菜田
间试验的方法进行调查。
11212 　SOD 活性测定及统计分析 　吸干叶片水分、剪碎 ,称取 310g 置研钵中 ,加入 5ml pH 718 磷酸缓冲
液 (0105molΠL) ,于冰浴上匀浆 ,4 层纱布过滤 ,用 10ml pH 718 磷酸缓冲液清洗 ,混合液体 ,于 18800g 下离
心 20min (4 ℃) ,上清液即为酶液。用氮蓝四唑 (NBT) 光下还原法测定[5 ] 。以抑制 NBT还原 50 %为一个
酶单位。采用成对数据分析法进行显著性测定[6 ] 。
2 　结果与分析
表 1 　航天搭载对茄子出苗期和出苗率的影响
Table 1 The effect of space treatment on the
emergence period and rate of eggplant
材料
materials
出苗时间
emergence
date (dΠm) 出苗期emergenceperiod(d) 出苗率emergencerate ( %)
H10 处理 treatment 2Π26 6 9813
对照 control 2Π27 7 9413
H8 处理 treatment 2Π28 8 9310
对照 control 2Π26 6 9510
H6 处理 treatment 3Π8 16 8710
对照 control 3Π8 16 8810
　　注 :以出苗数达 50 %的日期为出苗时间。
Note : The emergence date was the date when 50 % of the seedlings
were come out
211 　航天搭载茄子种子对其生长发育的影响
21111 　出苗期和出苗率 　航天搭载处理的种子
播于苗床内 ,以未搭载的种子为对照 ,调查各处
理的出苗日期、出苗期和出苗率 (见表 1) 。
从表 1 看出 ,3 份材料之间出苗速度差异极
显著 ,H10和 H8 的出苗期分别为 7d 和 6d ,而 H6
的出苗期长达 16d。处理与对照之间的出苗时
间和出苗期均无显著差异 ,其中 H10处理的出苗
时间比对照提前 1d ;而 H8 处理比对照延迟 2d ;
H6 处理与对照种子的出苗时间均为 16d。各材
料之间的出苗率也存在明显差异 ,其中 H10和 H8
的出苗率高达 95 %左右 ,而 H6 的出苗率低于
90 %。出苗率处理与对照之间均无明显差异 ,可见航天搭载茄子种子对其生活力、出苗速度无明显的影
响。
21112 生长势与生物学特性
4 月 23 日和 6 月 25 日分别对苗期植株和开花结果期植株进行生物学性状调查结果见表 2 和表 3。
苗期调查发现 H10中有 1 株生长势特别强的变异株 (SP121) ,结果期调查中发现 H8 中有 1 株不育株
(SP122)和 H6 中有生长势变强和变弱的变异株各 1 株 (SP123 和 SP124) 。对突变体挂牌标记 ,以研究不同
时期的动态变化。
从表 2 和表 3 看出 ,无论在苗期还是结果期 ,除变异株外 ,各材料经搭载处理后其株高、叶片数、叶
片大小、开展度、茎围等方面与对照无明显差异。变异株 (SP121) 苗期调查结果 (表 2) 表明 ,该变异株在
苗期的株高、叶片数、叶片大小、开展度和茎围等方面均明显大于同类处理及对照 ,然而 ,到结果期 ,其株
高、开展度、叶面积反而小于同类处理及对照 (表 3) 。结果期在 H8 中发现的变异株 (SP122) 是一畸形株 ,
该株从四门斗以下的茎的形状异于常规的圆形 ,而是扁的 ,植株矮小 ,株高为 65 cm ,叶片和开展度小 ;
H6 中发现的变异株 (SP123)的植株长势特强 ,株高 96 cm ,最大叶片大小为 1515cm ×7 cm ,开展度 99cm ×
76cm ;而变异株 (SP124)的植株长势特弱 ,株高仅为 60 cm ,最大叶片大小仅 1310 cm ×6 cm ,开展度 40 cm
×50 cm。这说明航天搭载能够引起部分植株的生育进程和生长势发生变异。
803 核　农　学　报 18 卷
表 2 　航天搭载对茄子苗期生长发育的影响( 4 月 23 日)
Table 2 　The effect of the space treatment on the growth and development of eggplant seedlings(23Π4)
材料
materials
株高
plant height (cm)
叶片数
No of leaves
叶片大小 (长×宽)
leaf size (length ×width) cm
茎围
stem girth (cm)
H10 处理 treatment 1711 619 418 ×1112 0156
对照 control 1619 618 418 ×1019 0155
SP1 - 1 4014 910 1417 ×2011 116
H8 处理 treatment 1614 619 418 ×1111 0155
对照 control 1615 619 415 ×10189 0155
H6 处理 treatment 16161 710 415 ×1019 0154
对照 control 16144 619 415 ×1015 0153
整个试验中 ,除 H8 中发现的变异株 (SP122)为不育畸形株外 ,所有植株生长发育均完全正常。这个
结果与核辐射诱变完全不同[6 ] 。
21113 　始花期和营养生长期
对各处理植株始花期进行调查并挂牌记载 ,结果见表 4。
表 3 　航天搭载对茄子结果期植株生长发育
的影响( 6 月 25 日)
Table 3 　The effect of the space treatment on the
growth and development of eggplant plants (25Π6)
(cm)
材料
materials
株高
plant height
开展度
size of plant
(length ×width)
叶片大小
leaf size
(length ×width)
H10 处理 11917 6414 ×9111 2410 ×1314
CK 11810 6312 ×9014 2316 ×1310
SP121 8910 5610 ×8010 2015 ×1114
H8 处理 10714 5815 ×8411 2218 ×1412
CK 10716 5816 ×8418 2219 ×1411
SP122 6510 5710 ×4310 1119 ×518
H6 处理 7919 5219 ×7611 1711 ×911
CK 8010 5310 ×7614 1714 ×914
SP123 9610 9910 ×7610 1515 ×710
SP124 6010 4010 ×5010 1310 ×610 表 4 　航天搭载对茄子营养生长的影响Table 4 　The effect of space treatmenton the vegetative growth of eggplant材料 materials 始花期 flower time 营养生长期 vegetative stage日期(dΠm) 变幅(dΠm～dΠm) 天数period(d) 差异difference (d)H10 处理 25Π5 12Π5～10Π6 91 30CK 25Π5 22Π5～1Π6 90 11H8 处理 29Π5 19Π5～10Π6 91 22CK 28Π5 24Π5～31Π5 92 8H6 处理 24Π5 16Π5～8Π6 78 24CK 23Π5 20Π5～28Π5 79 9注 :以 50 %的植株开花的日期为始花期。Note : The flowering date was the time when 50 % of the plants have flowers
　　由表 4 看出 ,航天搭载对茄子营养生长期有明显的影响。虽然处理与对照之间的平均始花期及平
均营养生长期无显著的影响 ,但 3 份材料经航天搭载处理后 ,植株间开花时间拉长 ,表现为既有提前的 ,
也有延迟的。其中 H10群体内开花时间为 5 月 12 日至 6 月 7 日 ,营养生长期相差 27d ,而对照群体中的
开花时间为 5 月 22 至 6 月 1 日 ,营养生长期相差仅 11d。处理中早于对照开花的有 18 株 ,最早的 1 株 5
月 12 日就开花 ,营养生长期只有 70d ,较群体平均早熟 20d ;迟于对照开花的有 10 株 ,最迟的 3 株 6 月 7
日开花 ,营养生长期为 103d ,比群体平均晚熟 12d。其它 2 个材料也有相同的趋势。H10群体内最早开花
的 1 株为 SP121 ,其结果与苗期生长势强的表现相一致。这表明航天搭载能够影响茄子生育进程 ,导致
开花期的提早或延迟 ,可望从中筛选出特早熟或晚熟的茄子种质材料。
212 　航天搭载对茄子果实的影响
航天搭载对于部分茄子的果实大小有一定的影响。SP121 果实大小与其它处理及对照无明显差异 ,
SP123 果实略大于其它处理及对照 ,SP124 果实略小于其它处理及对照 ,但均未达到显著水平。而果实大
小各处理的其它植株与对照之间无差异。SP122 为畸形株 ,该植株花粉极少 ,经人工授粉自交未结果 ,可
能是不育材料。
213 　航天搭载的诱变效果
移栽定植前在 H10处理中发现 1 株长势特别旺盛的变异株 SP121 (见图 1 和表 2) 。开花结果期 H8 中
903　4 期 航天搭载茄子种子对其 SP1 生物学特性和 SOD 活性的影响
发现 1 株畸形株 SP122 ,花粉量极少 ,经人工授粉自交未结果。在 H6 中发现的 SP123 长势特别强 ;SP124
长势特别弱。明显的变异株共有 4 株 ,加上开花比对照提早或延迟 3 d 以上的可能变异株有 30 株 (其中
H10 17 株、H8 9 株、H6 4 株) ,总变异株可达 34 株 ,变异率达 1154 %。由此可见 ,航天搭载对于茄子的生育
进程具有较高的诱变效果。
图 1 　航天搭载产生的 H10突变体
Fig. 1 　H10 mutant produced by spaceship carrying
左 :移栽定植前 ;右 :移栽时的对比
left :in the seedbed before transplant right :the mutant and the control plant at transplant stage
214 　变异株叶片 SOD 活性测定
SOD 是植株体内自由基清除系统中的重要酶类 ,其活性强弱影响植株光合产物、植株衰老和生产水
平。根据田间表现 ,对 SP121 变异株、H10处理及对照进行 SOD 活性分析表明 ,SOD 活性 SP121 变异株叶
片为 2600UΠgFW·min , H10处理叶片为 1450UΠgFW·min ,对照叶片为 1440UΠgFW·min。SP121 为生长发育
快、组织器官较大的变异株 ,其 SOD 活性比对照及处理高出近 1 倍 ,而 H10处理则与对照基本无差异。
SOD 活性的测定结果基本上能反映其生长发育和生理活性状态。
3 　结论与讨论
从本试验结果可以看出 ,航天搭载对于植株的损伤较小 ,变异主要集中于一些数量性状上 ,这与一
般的辐射诱变明显不同。一般的辐射诱变主要是对染色体或 DNA 结构产生伤害而导致突变 ,大多突变
是有害突变 ,而且对植株生长发育有显著的限制作用 ,许多是致死突变[7 ] 。而在本试验中 ,航天搭载对
于茄子的生长发育无显著的影响 ,更无明显的限制作用 ,但对于个别植株的生育进程和器官大小有一定
的影响 ,其中对于植物生育进程的影响最为显著。植株生育进程、器官大小等性状是数量性状 ,受多基
因控制 ,上述试验结果很难用一般的辐射诱变理论来解释。因此 ,可以认为 ,航天搭载诱变所导致的植
物变异不一定是染色体或 DNA 结构的变异 ,其主要作用可能是某种因失重而引起的基因表达方面的变
异。变异株 SOD 活性分析结果也初步证明这一点。另外 ,在本试验中 ,除对植株生育进程产生影响外 ,
搭载群体中产生 4 株形态、生育进程和器官大小等显著变异的植株以及 30 株开花期提早或延迟的植
株 ,占 1154 % ;而对照群体中未出现 1 株显著变异的个体。因此 ,航天搭载对于诱导植株变异 ,特别是一
些多基因控制的数量性状的变异具有显著的作用 ,但其诱变机理还需进一步研究。
试验初步研究结果表明 ,航天搭载育种是一种不可代替的育种新技术。
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013 Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
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