全 文 ：核 农 学 报 ,
月口妇 泊口 沁侧 “
一
入勺‘止“ “ 凡
。 丫射线对双低甘蓝型油菜
、 的辐射效应
徐华军 贺源辉 陈秀芳
中国农业科学院油料作物研究所 武汉
用“ “ 丫射 线 。、 、 、 、 、 的剂量辐射 处理 个 双 低 低
芥酸 、 低硫武 甘 蓝型 油 茉品 种 的干 种子 , 从形态学
、
细胞学和生物化 学 个方 面
研 究 了 代的剂量效应 。 结 果表明 , 田 间 出声率
、
成林率
、
产 量
、 自交结 果率 、
角果长度 、 每果粒数
、 自交结 籽率和粗脂肪含量与剂量拟合 曲 线 负相 关 , 形态崎 变
率和 染 色体崎变率与剂量拟合 曲 线正相 关 , 种子 的芥酸和 亚麻酸含童
、
茉饼 的硫武
和蛋 白质含量随着剂量 的增 加 而 呈 不规 则性 变化 。 形态学效应
、
细胞 学效应和生物
化 学效应之 间关 系密切 , 相 关 显著 个品 种 的辐射敏 感 性 顺序为 中双 号 中
一
双
号 中双 号 。
关键词 双低甘 蓝型 油茉 户 ” 。
、
丫射 线 辐射敏 感性
前 言
植物辐射敏感性是辐射育种工作中的重要基础 研究课题之一 〔‘ 一 “
’ 。 对油菜的辐射 敏 感
性 , 和贺源辉 分别研究 了芥菜型和甘蓝型油菜在形态学方面的辐射 效 应 一
邝 和 “ 分别研究了芥菜型 和 白菜型 油菜在细胞 学方面的诱变 效 应
【‘“ 研究了 白菜型佃菜在生物化学方面的辐射效应 。 本研究 以双 低甘蓝型 由菜为材料 ,
从形态学
、
细胞学和生物化学 个方面研究优质甘蓝型油菜的辐射敏感性 , 用 种数学模型对
剂量效应进行计算机拟合 , 以便确定最佳拟合 曲线 ,
一
以期为双低甘蓝型油菜辐射遗传育种提
供理论依据 。
材 料 与 方 法
田间试验及考种 制中国农科 院原子能所的“ 丫射线源 , 以
、 、 、 、 、
剂量处理 个双低甘蓝型油菜 中双
一
号 、 中双 号和 中双 号 的干种子 , 剂 量率为
。 以品种为主区 , 剂量为副区 , 采用裂区试验设计排列 , 主区 内 采 用 拉 丁 方
排列 , 次重复 。 在 田间观察出苗率
、 成株率和形态学 畸变类型 及其频率 。 花期人工套 袋 自
此文于 年 月 日收到
核 农 学 报 卷
交 收获时 , 考察株高
、
自交结果率 、 角果长度 、 每果粒数奋自交结粒率和小区产量等
。
细胞学观察 辐照后的种子于培养皿 内浸泡 , 然后在 ℃的条件下培养 , 当根尖
达 一 时 , 用卡诺固定液固定 , 然后 转入 乙醇中保存 。 镜检前用蒸馏 水冲洗千
净 , 在 ℃
、
中水解 , 再冲洗干净后 , 用卡宝品 红染色
。
每处理镜检 一
个细咆 , 统计染 色体畸变类型及其频率 。
生化测定 用索氏法
、
气相 色谱法 、 硫脉紫外光谱法和凯氏法分别测定种子的粗脂肪含
量 、 脂肪酸组成
、 硫贰含量和 蛋白质含量 〔“ 户 “ , 。
数据处理 方差分析和相关分析按常规统计方法进行 。 剂量效应 曲线用下述 种 数 学模
型进行计算机拟合 〔“
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,
方程 为单击多靶方程
, 方程 为线性二次方程 方程 为改进的 线 性二次
方程 方程 为指数方程 方程 为线性一次方程 。 式中 为辐射效应 分 数 , 为剂
量 , 为敏感系数 , 为外推值 ,
、 为待定系数 。 拟合后的方程用 与 的相关系数大小
和 测验来检验
‘
其拟合结果的适合程度 。
结 果 与 分 析
一 代形态学损伤与品种辐射敏感性
“ ” 。 丫射线 一 辐照双低甘蓝型油菜后 , , 代出现苗高
、 生活力
、 育 性
、
角
果 大小和数 目
、 粒数及产量下 降等形态学损伤 , 以 及在分枝
、 茎 、 序 、 果 、 叶 止出现许多畸变
现象 , 如 叶片出现厚叶
、
连体叶
、
杯状叶 , 茎部出现扁茎
、
双主茎
、
长短节间 , 序部出现扁
序
、
双主序
、
主序 , 角果疏密着生 , 且出现扁果
、
连果
、
萝 卜角果
’
, 在 第 次分枝上出现第
次和第 次分枝 , 以及各种类型的嵌合体 。 表现为田间出苗率
、 成株率 、 自交结果率
一 、
每果
长度 、 每果粒数
、 自交结籽率和产量均随剂量的增加而逐渐降低 , 形态畸变率随剂量的增加
而逐渐增加 。 其中田间出苗率
、 每果粒数和 自交结籽率与剂量的关系符合 直 线 方 程
成株率
、
自交结果率 、 角果 长度和产量与剂量的关系遵循线性二次方 程 。
形 态学畸变率与剂量的关系符合指数方程 。 成株率和产量与剂量的关系亦遵 循
单击多靶方程 , 但拟合效果 比用线性二次方程拟合的效果差 见表
。 图 是 个油菜 品 种
产量一剂量效应 最佳拟合 曲线 。
方 差分析表明 , 不同品种 的辐射敏感性存在着极显著差异 。 比较 个形态学性状的辐射敏
感性参数 , 得到 个品种的辐射敏感性顺序为中双 号 中双 号 中双 号 。 表 是 个品种 个
形态学性状的辐射敏感性参数 , 其中直线回归系数 的绝对值和敏感系数 与辐射敏感
性成正 比 , 半致死剂量 。。 和使产量减少 的剂量 。 。 与辐射敏感性成反 比 。
二 代细胞 学损伤与品种辐射敏感性
双 低油菜经 “ “ 。 丫射线辐照后 , 染 色体 畸变类型 及其频率大大增加 。 根尖细袍有丝分裂
右期 “ 。 丫射线对双低甘蓝型油菜 肠砒对 肋 “ 的辐射效应
表 种数学模型拟合成株奉荆茸攀应曲维帅结果及其效果比较
仑 时
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回归方程参数 护
方 程 品 种
值或 或 “ 或 相关数系
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中双 号 又
, 中双 号
中双 号 石弓。。负。。
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中双 号
中双 号
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互 生 了
表 个形态学性状的辐射敏感性参数
’
品 种
七
辐射敏感性参数 。走
。 。 。 。
沪口匀
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中双 号
中双 号
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一 、
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卜 田间出苗率依剂量 的回归系数 。 。 “ 。
自交结籽率依剂量的回归系数 。
一 。
成株率的敏感系数 。
产量的敏感系数 。 。 。
核
‘
农 学 报
中双 号 五 五
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照射荆量 七
图 个油菜品种产量一剂量最佳拟合 曲线
一
期染 色体的畸变类型 在 中期出现断片和染 色体粘合 在后 末期出现单桥
、
双桥 、 多桥 、 落后
染 色体 、 断片
、
桥加断片
、
不均等分离等 , 其中出现桥
、
断片及落后染 色体的频率较高 见
表 。 染色体 畸变率 与剂量 二 之间的关系符合直线方程 十 见表 , 其
中回归系数 值大小反映辐射敏感性程度 , 值越大 , 则单位剂量辐照诱发的染色 体 畸变 愈
多 , 该品种对辐射就愈敏感
。
由表 可知 , 个品种在细胞学上的辐射敏感性强弱依 次为中双
号 中双 号 中双 号 。
三 代生化报伤与品种的辐射敏感性
“ 。 。 丫射线辐照双低油菜后 , 代种子的租脂肪 、 芥酸和亚麻酸的含量
、
菜饼的硫 贰
和蛋 白质的含量都随剂量的变化而发生改变 。 除租脂肪含量与剂量的关系符合线性二次方程
二 一 一 外 , 其余 个性状均表现为不规则性变化 。 但 个品种的芥 酸 含 量
都在剂量为 处出现极显著的峰值 见图 。 中双 号
、 中双 号 、 中双 号的 亚麻酸
含量分别在
、 、
处出现 峰值 , 硫贰含量分别在 、
、
处 出现 峰
值 , 蛋 白质含量分别在
、 。、 处出现 峰值 。 个品种粗脂肪含量均表现 为负 减
少 效应 , 蛋 白质含量均表现为正 增加 效应 。 由变异系数的大小可知 , 个 品 种 粗 脂
肪
、
芥酸
、
硫贰的辐射敏感性顺序为中双 号 中双 号 中双 号 , 亚麻酸和蛋 白质 的 辐射
敏感性顺序为中双 号 中双 号 中双 号 中双 号与中双 号之间差异不显著 、这与前面
的形态学和细胞学效应结果 基本一致 , 相互印证 。
四 形态学效应
、
细胞学效应和生化效应的相关性
通过对染 色体畸变率与成株率
、
染色体畸变率与粗脂肪含量 , 以及脂肪含量与产量之间的
相 关和 回归分析表明 , 在一定剂量范围内 , 形态学
、
细胞学和生物化学上的 辐射效应是一致
的 , 它们之间相关极显著 。 由表 可知 , 随着剂量的增加 , 染色体畸变率 与成株 率
,
之间的关系符合线性 二次方程 一 一 一 “ , 二者呈高度负相关 。
这 说明成株率下 降的细胞学基础是辐射导致了较多的染色体结构变异 。 类似地 , 染 色体 畸变
率 与祖脂肪 之间的关系亦符合线性二次方程 , 呈高度负相关 粗脂肪含量
期 丫射线对双低甘蓝型油菜 ’。。 ” “ 的辐射效 应
表 射线对油菜有丝分裂期染色体畸变率的影响
一 。尔
曲
品 种 剂量 观察细胞数
’
桥 落后体 体畸变率
立
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中双 号
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中双 号
。
表
一
有丝分裂期染色体畸变率一剂班效应回归与相关分析
’
一 七
品 种 回 归 方 程 参 数一 之 相关系数 值
中双 号 王 ,
中双 号
五
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中双 号 互 二
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图 不同照射剂量与芥酸含量的关系
表 染色体畸变串 与成株率 的相关与回归分析
日 我
品 种 回 归 方 程
二
相 关 系 数⋯
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中双 号
中双 号
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一
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一 二
一
与产量 之间的关系为直线方程 , 高度正相关 。 〔‘ “ , 和 冯志杰 〔“ ’等把辐照造成
的植物形态学损伤的 原囚归咎于细胞学和生理丰化损伤
, 本研究也证 明了这一点 。
结 果 与 讨 论
一 双低油菜在生化品质上的辐射效应及其特点
· ‘
双低油菜辐射育种的 目的就是要在保持或者进一步 改进它原有的优质性状的基础上 , 改
良其丰产性或抗逆性 。 因此研究辐射对双低油菜生化品质的影响是双低油菜辐射育种的重要
内容 。 从本研究看 , 双低油菜在生化上的辐射效应有如下几个特 点 ‘ 芥 丝和 硫 贰 含
量的剂量效应为不规则变化 , 总的趋势为正效应 , 同时出现少量 比对照更低或为零的 清况 。
这与 〔‘“ 」的试验结果 一致 。 这是 因为控制芥酸和硫试含量的基因体系分别 是 具 有
加性作用的 两对和三对基因 , 双低油菜是 隐性基因较多的组合 , 代芥酸和硫贰 含 量增加
是显性突变 , 含量为零是形成了纯合隐性基因组合 , 如 芥酸和硫俄含 量对 辐 射
很敏 感 , 而亚麻酸和蛋 白质含量很迟钝 。 个品种的芥酸含量都在地 处出现 个
期 ” 射线对双低甘蓝型油菜 “ 的辐射效应
“海蕊减谷一‘ 卜‘一一二‘‘一扁‘石二共令 奚井斗‘补一
——
十分显著的峰值 , 其原因不清 , 有待进一步研究
。 由此可见 , 辐射对双低油菜的 生化品质影
响很大 , 囚而通过辐射把优质和高产结合在一起的难度也很大 , 但并不排除其可能性
。
事实
上 , 元 手 和 。 〔‘ 叩在这方面己取得子十分满 意的效果 丫 了 万
一 ‘
二 双低迪菜在细胞学上的辐射效应及其特点
,
厂
·
⋯
伊虎英等在一些作物 上用微核法代替染色体畸变分析法来研究辐射的细胞学损伤 , 效果
较好 〔 , ‘ 。 , 。 但油菜根尖细胞的微核在显微镜一 出现的机率极少
, 而月 与剂量之间不存在直线
回归关系 。 其原因尚不清楚 , 这可能是 由于油菜的染色体特别小 , 因而形成的微核的休积和
密度亦小 , 在显微 镜下不易观察到的原故
。 油菜根尖细胞的染色体畸变比较容易观察 , 其畸
变率与剂量之间符合直线关系
。 这与前人在 其它作艳上得出的结论一致 〔‘ 。
三 数学模型的比较及其参数的生物学意义
定量辐射生物学是辐射生物学领域中“个主妻理论休 系
。 许多研究者应用这一理论成功
地解释了辐射效应 曲线 〔“ , ‘ 咯 , ‘
‘ 。 本研究也应用这一理论解释 “ “ 。 丫射线诱发油 菜 代
辐射损伤与剂量的关系 、 取得了令人满意的结果
。 在我们所采用的 种数学 模 型 中 , 除改进
的线性二次方程在本研究中适合性较差外 , 其余 种分别高度符合某个或一些性状 的 剂量效
应 曲线 , 特别是线性二次方程的拟合效果相 当好 , 它是油菜多个性状剂量效应 曲线的最佳拟
合方程 。 由线性二次方程的待定系数来看 , 的 变化大 ,
’
而 因品种的 辐射敏感性不同 而不
同 。 这说明二次项 一 的影响是重要的 , 一次项 一 是次要 的
。 这 显 然与 一
二 的
一
放射生物学的分子理论 ‘“ , 即低 辐射诱发 分子的双链断裂的几率 远
小于其单链断裂的几率的 见解相吻合
。 ,
参 考 文 献
, ,
, 。
, , 一。一
‘
伊虎英 应用微核法测定小麦细胞染色体辐射效应的研究 遗传
,
‘
陶舜华等 。。 射线诱发大麦根尖细胞染色体畸变类型及频率与剂量的关系 原子能农业应用 ,
一
丘冠英等 水稻辐射敏感性的研究 —三种揭射生物物理模型拟合 代剂量效应曲线的比较
、
原子能农业应
用 , , 增刊 一
, , 一
贺源辉 甘蓝型油菜 辐射效应研究 中国油料 , ,
, 、 , 飞 、了 马
。 , , ,
罗鹏 油菜遗传文献记要 成都 四川大学出版社 ,
刘铭三 谷物及油料品质分析法 北京 农业出版社 , 、仑 叭
比 戈兰英 硫服紫外光谱法测定菜籽饼中硫代葡萄糖试 上海农业科技 , ,
一 , , 一
冯 志杰
·
普通小麦品种辐射敏感性及其诱变效应的研究 中国核科技报告 ,
巧 徐华军等 油菜突变育种研究进展与趋向 核农学通报 , , ‘ 一
汤泽生等 射线处理蚕豆干种子的细胞学效应 原子能农业应用 ,
鱼红斌等 。。 。 丫射线对沙打旺细胞遗传学效应和 性状变异的影响 核农学报 飞 几吸
丘冠英等 辐射生物物理学 武汉 武汉大学出版社 。 , 冬
滋。 “ 彻 枷 “ ’。 腼。 论。
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战月‘已
‘
亡 ,
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