全 文 ：文章编号 :100028551 (2008) 022175204
γ射线和高能混合粒子场辐照紫花苜蓿
品质变异的比较分析
尚　晨1 　张月学1 　李集临2 　徐香玲2 　唐凤兰1 　刘杰淋1
韩微波1 　蒿若超1 　刘录祥3
(11 黑龙江省农科院草业研究所 ,黑龙江 哈尔滨　150086 ;21 哈尔滨师范大学生物系 ,黑龙江 哈尔滨　150025 ;
31 中国农业科学院作物科学研究所 ,北京　100081)
摘 　要 :分别用 109、145、195、284 和 560Gy 5 个剂量的60 Coγ射线和高能混合粒子场处理龙牧 803 紫花苜
蓿干种子 ,种植后田间观察 ,测定株高、鲜草产量和品质含量来比较 2 种不同诱变方法所造成的损伤效
应。结果表明 ,高能混合粒子场处理过的植株在株高和产量上均高于同剂量γ射线处理的植株 ;而γ射
线处理组的粗纤维含量普遍低于高能混合粒子场处理组 ,粗蛋白含量普遍高于高能混合粒子场处理组 ;
粗脂肪含量在低剂量条件下 (109、145 和 195Gy)γ射线处理高于高能混合粒子场处理 ,高剂量 (284～
560Gy)条件下则低于高能混合粒子场处理。
关键词 :紫花苜蓿 ;高能混合粒子场 ;γ射线 ;品质
A COMPARISON OF QUALITY VARIATION OF 60 COγ2RAYS AND MIXED HIGH2ENERGY
PARTICLE FIELD IRRADIATION IN MEDICAGO SATIVA. L. VAR LONGMU803
SHANG Chen1 　ZHANG Yue2xue1 　LI Ji2lin2 　XU Xiang2ling2 　TANG Feng2lan1
LIU Jie2lin1 　HAN Wei2bo1 　HAO Ruo2chao1 　LIU Lu2xiang3
(11 Institute of Pratacultural Sciences , Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences , Harbin , Heilongjiang 　150086 ;
21Biology Department , Life and Environment Science College , Harbin Normal University , Harbin , Heilongjiang 　150080 ;
31 Institute of Crop Science , Chinese Academy of Agricultural Sciences , Beijing 　100081)
Abstract :Dry seed of two equal group LongMu No. 803 alfalfa , one was irradiated by mixed high2energy particle field (CR)
with five doses , i . e. , 109Gy , 145Gy , 195Gy , 284Gy , 560Gy , which was generated from E2 beam lines of LINAC of Beijing
Electron Positron Collider ; the other was irradiated with the same five dosages by the 60 Coγ2rays. We study about the damage
effects. of these two different irradiation ways by planted the seeds and measured the plant hight , plany weight and the plant
qulity. The result shows although CR irradiated alfalfa dry seeds have better result than the 60 Coγ2rays in the plant height and
weight , but 60 Coγ2rays did better in change the alfalfa plant quality. Higher dosage (284～559. 8Gy) had better effect on
change the CP’s content than lower dosage. But high dosage’sγ2rays will restrain the EE’s content . These two different
irradiation ways has visible differences.
Key words : Medicago sativa ;mixed high2energy particle field ; 60 Coγ2rays ;quailty
收稿日期 :2008201216 　接受日期 :2008202227
基金项目 :国家自然科学基金项目 (30270345) ;国际原子能机构合同项目 (RC12610 和 RC14195)
作者简介 :尚晨 (19822) ,男 ,黑龙江哈尔滨人 ,在读硕士 ,主要从事紫花苜蓿辐射诱变育种研究。
通讯作者 :张月学 (19532) ,女 ,黑龙江巴彦人 ,研究员 ,主要从事牧草资源育种研究。Tel :0451286695761 ,E2mail : zyxnky @163. com
刘录祥 (19652) ,男 ,陕西凤翔人 ,研究员 ,主要从事小麦诱发突变与生物技术育种研究。Tel :010262122719 ,E2mail : luxiang @263. net . cn　　苜蓿是世界上最重要的豆科牧草 ,不仅营养价值高 ,适口性好 ,而且具有很强的改土培肥、蓄水和保持生态平衡的能力 ,有“牧草之王”的美誉。苜蓿属喜凉 植物 ,适合在黑龙江种植 ,同时黑龙江草产业的发展也急需适合黑龙江生产的产量高、品质好的苜蓿品种 ,以发展畜牧业。实践证明 ,植物辐射诱变能达到增加生
571　核 农 学 报　2008 ,22 (2) :175～178Journal of Nuclear Agricultural Sciences
物产量、改善品质等效果[1 ] 。株高和产量是衡量苜蓿
表型性状与经济价值的重要指标[2 ,3 ] ;粗纤维和粗蛋白
质含量是目前世界各国用来评价苜蓿干草营养价值的
主要指标 ;脂肪不但是热能的主要来源之一 ,而且它所
具有的芳香气味 ,对牧草适口性来说是非常重要
的[4～6 ] 。本试验利用黑龙江省农业科学院玉米中心的
钴源和北京正负电子对撞机模拟混合高能粒子场分别
处理紫花苜蓿干种子 ,栽种并对植株进行跟踪调查 ,测
量株高 ,收获后进行产量与品质测定 ,以期为苜蓿的诱
变育种提供支持。
1 　材料和方法
111 　材料
试验材料为龙牧 803 紫花苜蓿干种子 ,由黑龙江
省畜牧研究所通过地方品种四倍体肇东苜蓿 ×野生二
倍体扁蓿豆进行有性杂交选育而成。
112 　方法
11211 　辐射处理 　利用黑龙江省农业科学院玉米中
心的60 Coγ射线处理龙牧 803 紫花苜蓿干种子 6000
粒 ,剂量分别为 109、145、195、284 和 560Gy ,每个剂量
1000 粒种子 , 吸收剂量率为 0125GyΠmin , 源活度
4000Ci。委托中国农业科学院航天育种研究中心 ,利
用由北京正负电子对撞机 (简称 BEPC) 直线加速器引
出 115GeV 的 E2 束流打碳靶 ,产生包括派介子 (π±、
π0 ) 、谬子 (μ±) 、电子 (e ±) 、伽马 (γ) 和质子 (p) 多种次
级粒子束的混合粒子辐射场 (以下简称 CR) ,模拟高空
(中层大气层) 宇宙线辐射 ,处理龙牧 803 紫花苜蓿干
种子 ,处理剂量和种子量与60 Coγ射线处理相同。
11212 　田间试验 　2005 年 3 月 12 日 ,每处理随机取
150 粒种子 ,平均种在 10 个花盆中。5 月 20 日移栽大
田 ,株距 40cm ,每处理种 2 行 ,行距 70cm ,按单株顺序
进行编号记载。定期进行田间观查 ,记载田间长势 ;
2006 年 8 月初收获种子 ;再生植株于 9 月 27 日现蕾初
期测量单株株高和单株鲜草产量。
11213 　品质测定
依编号将处理单株分别收割并测定产量后 ,装入
丝网袋迅速阴干。干透后使用 Foss○R CyclotecTM 1093 旋
风磨磨碎 ,细度为 110mm 以下。制备好的干粉样品供
品质分析使用。
1121311 　粗纤维测定 　取制备好的每处理单株干粉
样品 5g ,使用瑞典 Foss○R FibertecTM 2010 型半自动纤维
测定仪 (其半自动纤维系统可实现自动预热、添加试
剂、沸腾、过滤 ,整个过程按欧盟 EC 标准中粗纤维测
定标准方法进行自动控制) ,采用 H2 SO4 NaOH 溶液煮
沸消化法 ( GBΠT6434294)测定粗纤维含量。
1121312 　粗脂肪测定 　取制备好的每处理单株干粉
样品 1g ,使用瑞典 Foss○R SOXTECTM 2045 索氏浸提系统
(欧盟 EC最高安全性标准) 脂肪测定仪 ,采用索氏提
取法 ( GBΠT6433294)测定粗脂肪含量。
1121313 　粗蛋白测定 　用 Perten○R DA7200 近红外漫
反射光谱仪测定样本的粗蛋白含量。所用数据库是利
用 152 个不同类型、稳定遗传的苜蓿品系构成的群体 ,
分别用瑞典 Foss○R KieltecTM 2300 凯氏定氮系统全自动
定氮仪测定其粗蛋白含量 ,方法采用凯氏定氮法 ( GBΠ
T6432294) ; 将测得的数据利用瑞典波通 Perten○R
DA7200 近红外漫反射光谱仪 (NIRS) 获得紫花苜蓿的
近红外漫反射光谱曲线。
2 　结果与分析
211 　M1 株高和产量分析
21111 　现蕾期株高比较 　现蕾期收割苜蓿品质最好 ,2
种诱变处理后苜蓿 M1 的株高见表 1。由表 1 可见 ,γ射
线处理组的株高随剂量的增高而降低 ,109Gy 与 560Gy 之
间差异显著 ,说明γ射线处理随剂量的增加 ,对株高的损
伤效应加大 ;而 CR处理组的株高在不同剂量处理间差异
不显著 ,表明 CR处理对株高损伤效应不明显。
表 1 　株高方差分析结果
Table 1 　The ANOVA Procedure of plant height
项目
item
γ射线辐照剂量γ2rays irradiation dose ( Gy) 高能混合粒子场剂量 CR dose ( Gy)
109 145 195 284 560 109 145 195 284 560
平均株高 3
average plant height (cm) 56180a 47157ab 46133ab 46153ab 42142b 51154ab 45144b 50106ab 53127ab 52130ab
变异系数
coefficient of variation ( %) 31 29 26 36 20 17 13 27 24 22155
方差 variance 194135 306146 149162 240149 71198 77194 33128 177126 169102 139112
表中平均株高栏内不同字母表示剂量间差异显著。下表同。
Note :The data in the same column followed by different letters represent the difference significant1The same as follow1
671 核　农　学　报 22 卷
21112 　鲜草产量比较 　表 2 为不同处理的鲜草产
量。从表 2 可以看出 ,γ射线处理组的鲜草产量随剂
量的增高而降低 ,并且不同剂量间存在差异 ,109 与
560Gy 之间则差异显著 ,表明γ射线处理随剂量的增
加 ,对产量的损伤效应加大 ;CR 处理组的产量在不同
剂量处理间也存在差异 ,109、284 与 560Gy 之间差异
显著。2 种处理均以 560Gy 剂量的损伤效应最大。
从产量的结果分析中可以发现 ,高剂量的 CR 处理对
植株的损伤要小于γ射线处理。
表 2 　鲜草产量方差分析结果
Table 2 　The ANOVA Procedure of plant weight
项目
item
γ射线辐照剂量γ2rays irradiation dose ( Gy) 高能混合粒子场剂量 CR dose ( Gy)
109 145 195 284 560 109 145 195 284 560
平均株高 3
average plant height (cm) 259100a 171148ab 172129ab 162111ab 142142b 245177a 188189ab 215100ab 241136a 206150b
变异系数
coefficient of variation ( %) 65108 55116 51151 67152 53105 63122 60189 69124 63128 52113
方差 variance 8946135 28407186 7876104 11978166 5708112 24149136 13229186 22163133 23330145 11589117
212 　品质分析
21211 　粗纤维含量比较 　从图 1 可以看出 ,经γ射线
处理的干草粗纤维含量普遍低于 CR 处理。但在
145Gy 剂量上 ,2 种处理呈现不同变化 ,γ射线处理呈
下降趋势 ,高能混合粒子场处理呈上扬趋势 ,幅度均在
1 %左右。其他剂量上 2 种处理的变化趋势是相同的 ,
其粗纤维含量最低平均数均出现在 284Gy 剂量上。粗
纤维含量与茎叶比直接相关 ,说明 CR 处理组的植株
较γ射线处理组要茂盛。
图 1 　γ射线和高能混合粒子场处理对紫花苜蓿
(龙牧 803)粗纤维含量的影响
Fig. 1 　The average CF content of the LongMu No1803
alfalfa irradiated by the 60 Coγ2rays and the mixed
high2energy particle field respectively
21212 　粗脂肪含量比较 　从图 2 可以看出 ,γ射线处
理组的粗脂肪含量在 109～195Gy 的低剂量中 ,随剂量
的增加而呈上升趋势 ,从 284Gy 到 560Gy 则呈下降趋
势。CR 处理组粗脂肪含量从低到高均随剂量的增加
呈逐步上升趋势。2 种处理的前 3 个剂量 (109、145、
195Gy)均呈现上升趋势 ,但 CR 低于γ射线 ;后 2 个剂
量 (284、560Gy) CR 继续上升 ,2 点的平均值高于所有处
理 ,γ射线则呈现下降趋势 ,至 560Gy 时最低。表明高
剂量的γ射线会抑制脂肪产生。
图 2 　γ射线和高能混合粒子场处理对紫花苜蓿
(龙牧 803)粗脂肪含量的影响
Fig. 2 　The average EE content of the LongMu No1803
alfalfa irradiated by the 60 Coγ2rays and the mixed
high2energy particle field respectively
21213 　粗蛋白含量比较 　从图 3 中可以发现 ,γ射线
处理组和 CR 处理的蛋白含量均随辐照剂量的增加而
呈升高趋势 ,且γ射线处理明显高于 CR 处理。但γ
射线处理在 195Gy 出现较大波动 ,进入高剂量 (284～
560Gy)之后 ,上升幅度趋缓 ;CR 处理则在 145Gy 出现
小幅下降波动 ,总体上升趋势明显。蛋白含量与纤维
含量的趋势呈现出较高的负相关性。
3 　结论与讨论
实践证明 ,采用适宜剂量的60 Coγ射线处理植物的
771　2 期 γ射线和高能混合粒子场辐照紫花苜蓿品质变异的比较分析
图 3 　γ射线和高能混合粒子场处理对紫花苜蓿
(龙牧 803)粗蛋白含量的影响
Fig. 3 　The average CP content of the LongMu No1803
alfalfa irradiated by the 60 Coγ2rays and the mixed
high2energy particle field respectively
种子或活体植株 ,经过筛选 ,可以选育出高产、优质的
品种。王彩萍等利用60 Coγ射线处理“农大 179”普通
小麦种子 ,认为辐射诱变不仅可改良小麦的农艺性状
和籽粒外观性状 ,对小麦淀粉品质性状的诱变作用也很
明显[7 ] 。高能混合粒子场作为新的诱变源已经在小麦
上进行应用研究[8～10] 。但在牧草方面 ,辐射诱变研究仍
处于起步阶段 ,特别是利用高能混合粒子场的研究还未
见报道。本试验利用 5 种不同剂量的γ射线和等量的
高能混合粒子场分别处理龙牧 803 紫花苜蓿干种子 ,并
在株高、产量和品质等方面进行了诱变效应的比较。
γ射线处理在株高和产量方面所产生的结果趋势
相近 ,均随剂量的增高而降低 ,表明随着γ射线处理剂
量的增加 ,对株高和产量的损伤效应加大 ,560Gy 剂量
的损伤效应最大。除最低剂量 109Gy 之外 ,CR 处理组
的株高和产量都要高于γ射线处理组 ,且剂量间差异
比γ射线小 ,说明在表型性状上 CR 处理造成的损伤
　　　
要小于γ射线。
γ射线处理后苜蓿的粗纤维含量普遍低于 CR 处
理 ,2 种方法的粗纤维含量最低平均数均出现在 284Gy
的处理中 ,初步认为 ,该剂量可以用于降低纤维含量 ,
但还有待于进一步研究证明 ;CR 处理后苜蓿的粗脂肪
含量从低剂量到高剂量呈逐步上升趋势 ,提高脂肪含
量可适当选用 CR 高剂量处理 ;γ射线处理组的蛋白含
量明显高于同剂量 CR 处理组 ,而且高剂量高于低剂
量 ,所以提高蛋白含量可适当选用γ射线高剂量处理。
参考文献 :
[ 1 ] 　杜若甫编著 1 作物辐射遗传与育种 1 北京 :科学出版社 ,1981
[ 2 ] 　苏加楷 ,张文淑. 中国牧草品种审定工作的进展 1 草原与草坪 ,
2002 ,3 ,3～9
[ 3 ] 　徐春波 , 于林清 , 王　勇 , 萨　仁 1 中国苜蓿审定登记品种叶形
态特征及变异分析 1 草地学报 , 2007 ,15 (3) :243～247
[ 4 ] 　桂　枝 ,高建明. 我国苜蓿育种的研究进展. 天津农学院学报 ,
2003 ,1 (10) ,37～41
[ 5 ] 　黄文惠 ,苏加楷 ,张玉发 ,等译. 牧草 - 草地农业科学. 北京 :农业
出版社 ,1989 :78～79
[ 6 ] 　王　勇 ,刘学义. 我国苜蓿研究现状、存在问题及对策. 内蒙古农
业科技 , 2004 (6) :6～7
[ 7 ] 　王彩萍 ,许　琦 ,徐 　杰 ,刘春雷 ,黄 　峰 ,尤明山 ,李保云 ,刘广
田. 60Coγ辐射处理“农大 179”M2 代性状变异类型分析. 核农学
报 ,2006 ,20 (5) :361～364
[ 8 ] 　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
[ 9 ] 　刘录祥 ,韩微波 ,郭会君 , 赵林姝 ,赵世荣 ,李家才 ,王 　晶 ,郑企
成. 高能混合粒子场诱变小麦的细胞学效应研究. 核农学报 ,
2005 ,19 (5) :327～331
[10 ] 　刘录祥 ,赵林姝 ,郭会君 , 李家才 ,王 　晶 ,赵世荣 ,郑企成. 高能
混合粒子场辐照冬小麦生物效应研究. 科学技术与工程 ,2005 ,
21 :1642～1645
《核农学报》杂志合订本征订启事
为方便广大读者查阅和收藏 ,我刊已装订部分 2005 和 2006 年的《核农学报》合订本 ,是您了解 2005、2006 年
中国核农学发展方向和态势的理想窗口 ,为您的科研和教学提供了宝贵的研究参考资料。合订本每本订价均为
100 元 (含邮资) 。
联系电话 :010262815961 ;联系人 :王媛媛
通信地址 :北京 5109 信箱《核农学报》编辑部 :邮政编码 :100094
871 Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2008 ,22 (2) :175～178