全 文 :书不同诱变处理对苦荬菜 犕1代农艺
性状和品质影响的初报
唐凤兰1,刘丽2,陈积山1,张月学1,韩微波1,刘杰淋1,刘风岐1
(1.黑龙江省农业科学院草业研究所,黑龙江 哈尔滨150086;2.哈尔滨师范大学,黑龙江 哈尔滨150086)
摘要:利用空间飞行(aerospaceflight,AF)和60Coγ射线分别处理苦荬菜干种子,比较分析其 M1代与对照(CK)的
7个主要农艺性状和品质构成因子。结果表明,发芽率、发芽势、株高、产量、粗纤维、粗蛋白存在显著差异(犘<
0.05),粗脂肪差异不显著。相关性分析发芽率、发芽势、产量三者之间存在极显著相关(犘<0.01);株高、粗脂肪、
粗蛋白存在显著相关(犘<0.05);产量与粗脂肪呈极显著相关性 (犘<0.01)。主成分分析表明,苦荬菜 M1代突变
群体的变异主要通过产量因子、品质因子2主成分体现出来(累积贡献率达86.4461%),选用空间飞行和60Coγ射
线20Gy处理的后代作为育种材料最好。
关键词:苦荬菜;空间飞行;60Coγ射线;相关分析;主成分分析
中图分类号:S540.352;S816 文献标识码:A 文章编号:10045759(2010)02024805
研究表明,空间飞行(AF)和60Coγ射线辐照植物干种子均会发生明显的变异,如生长势变化、同工酶谱带增
减、染色体数目改变、叶绿体损伤[13]等。当前辐射诱变已成为世界上普遍应用的育种方法之一,获得了许多宝贵
的突变材料和优良品系[4,5]。目前对突变后代的研究多集中在水稻(犗狉狔狕犪狊犪狋犻狏犪)、蔬菜等作物上[68],在牧草方
面的研究相对较少。
苦荬菜(犔犪犮狋狌犮犪犻狀犱犻犮犪)是菊科一年或越年生草本植物。它的高产、优质、适应性强、适口性好,适宜北方地
区种植,是极具推广价值的优良牧草[9]。因此,在经过多年的驯化和选育苦荬菜的基础上,旨在为南方和华北、东
北地区大面积种植提供各种畜禽的优良多汁饲料[10],本研究利用空间飞行和60Coγ射线诱变育种技术处理苦荬
菜风干种子,通过对当代突变体的主要农艺性状、品质构成因子的分析,进一步探讨辐照突变群体的遗传变异规
律,为辐射诱变育种进一步应用于生产提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料
选用黑龙江省农业科学院草业研究所提供的龙饲0374苦荬菜干种子。
1.2 试验方法
2003年11月3日通过第18颗返回式卫星搭载苦荬菜干种子在酒泉发射基地升空,在空间运行18d后返
地,用AF(空间飞行)表示该处理的所有种子及材料。同时在黑龙江省农业科学院玉米研究所,将相同等量的苦
荬菜干种子利用60Coγ钴源进行辐照,分别为10,20,30Gy的3个剂量水平。将未做任何处理的相同等量的苦
荬菜干种子作为对照(CK)。
发芽势(%)[11]=3
天露白种子数
总种子数 ×100
粗蛋白(CP):采用凯氏定氮法(Kjeldahlmethod,GB/T643294)测定。粗脂肪(CF):采用索氏(Soxhlet)脂
肪法测定。粗纤维(CDF):采用浓 H2SO4 消煮法(GB/T643494),根据 VanSoest和Roberston方法测定[12]。
株高:每个小区随机取10株单株测定其生长高度,取平均值。
1.3 统计方法
本试验数据应用Excel(Office2000)和SPSS(版本11.5)软件进行统计分析,5%水平下Student-Newman
248-252
2010年4月
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
第19卷 第2期
Vol.19,No.2
收稿日期:20090410;改回日期:20090605
基金项目:国家牧草产业技术体系(nyhyzx07022),国家科技支撑计划(2008BAD97B07)和国家科技支撑计划(2008BADB3B0904)资助。
作者简介:唐凤兰(1963),女,辽宁宽甸人,研究员,本科。Email:nkypzk@163.com
-Keuls(S-N-K)多重比较检验均值之间差异显著性。
2 结果与分析
2.1 发芽率与发芽势的变化
发芽率是指一定数量的干种子在适宜条件下,在规定天数内,发芽的种子数占供试种子数的百分率。发芽势
表示种子发芽的快慢和整齐度,它们是测定种子萌发活力的重要指标[12]。空间飞行和60Coγ射线3种剂量(10,
20,30Gy)处理下的发芽势和发芽率差异显著(犘<0.05),空间飞行和60Coγ射线处理均能提高苦荬菜 M1代的
发芽势和发芽率,其中AF和20Gy提高的幅度较对照最大(表1)。
2.2 株高的变化
空间飞行和60Coγ射线3种剂量(10,20,30Gy)处理的株高差异显著(犘<0.05),尽管处理的总体呈负增
加,但AF和20Gy剂量均较对照在株高方面提高7%,且达到差异极显著(犘<0.01)。这表明空间飞行和60Coγ
部分射线处理对苦荬菜的株高有较为显著的影响(表2)。
2.3 产量的变化
空间飞行和60Coγ射线3种剂量(10,20,30Gy)处理的产量差异显著(犘<0.05),其中空间飞行处理的小区
产量最高为15.91kg,比对照(10.78kg)高5.13kg,达到极显著差异。60Coγ射线(10,20,30Gy)处理中,产量分
别为10.57,11.78,9.04kg,其中20Gy处理产量高于对照外,其他2个处理均低于对照,且差异极显著(犘<
0.01),其中20Gy剂量和AF均较对照在产量方面分别提高9%和48%(表3)。
表1 不同处理水平对 犕1代发芽势和发芽率的影响
犜犪犫犾犲1 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犵犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狆狅狋犲狀狋犻犪犾犪狀犱犵犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狆狅狋犲狀狋犻犪犾狊狌犫犼犲犮狋犲犱狋狅犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狑犻狋犺犱犻犳犳犲狉犲狀狋犾犲狏犲犾狊
项目Item 处理Treatment 10Gy 20Gy 30Gy AF 平均数 Mean
发芽势
Germinationpotential(%)
对照CK 60.85bcB 60.85bcB 60.85bcB 60.85bcB
辐照Radiation 63.92bB 69.91aA 62.85cB 70.02aA
增加Increased(%) +5 +15 +2 +15 +8.25
发芽势
Germinationpotential(%)
对照CK 64.48dC 64.48dC 64.48dC 64.48dC
辐照Radiation 78.23cC 87.51aA 75.36cC 84.95bB
增加Increased(%) +21 +36 +17 +32 +26.50
注:不同大写字母表示犘<0.01显著水平,不同小写字母表示犘<0.05显著水平。下同。
Note:Differentcapitallettersstandforsignificantlevelsat犘<0.01,differentsmallettersstandforsignificantlevelsat犘<0.05.Thesame
below.
表2 不同处理水平对 犕1代株高的影响
犜犪犫犾犲2 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犺犲犻犵犺狋狊狌犫犼犲犮狋犲犱狋狅犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狑犻狋犺犱犻犳犳犲狉犲狀狋犾犲狏犲犾狊
项目Item 处理Treatment 10Gy 20Gy 30Gy AF 平均数 Mean
株高 Height(cm)
对照CK 83bB 83bB 83bB 83bB
辐照Radiation 83bB 89aA 61cC 89aA
增加Increased(%) 0 +7 -27 +7 -3.25
表3 不同处理水平对 犕1代产量的影响
犜犪犫犾犲3 犈犳犳犲犮狋狊狅犳狔犻犲犾犱狊狌犫犼犲犮狋犲犱狋狅犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狑犻狋犺犱犻犳犳犲狉犲狀狋犾犲狏犲犾狊
项目Item 处理Treatment 10Gy 20Gy 30Gy AF 平均数 Mean
产量Yield(kg)
对照CK 10.78cC 10.78cC 10.78cC 10.78cC
辐照Radiation 10.57dD 11.78bB 9.04eD 15.91aA
增加Increased(%) -2 +9 -16 +48 +9.75
942第19卷第2期 草业学报2010年
2.4 品质构成因子的变化
空间飞行和60Coγ射线辐射影响了苦荬菜的品质构成因子,表现在粗纤维含量、粗蛋白含量上存在显著差异
(犘<0.05)。试验表明,60Coγ射线20Gy剂量处理和空间飞行处理均能提高苦荬菜粗蛋白含量(表4)。
表4 不同处理水平对 犕1代品质因子的影响
犜犪犫犾犲4 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狑犻狋犺犱犻犳犳犲狉犲狀狋犾犲狏犲犾狊狅狀狇狌犪犾犻狋狔犳犪犮狋狅狉狊
项目Item 处理Treatment 10Gy 20Gy 30Gy AF 平均数 Mean
粗纤维Crudefiber(%)
对照CK 11.60bB 11.60bB 11.60bB 11.60bB
辐照Radiation 10.52bB 11.64bB 10.67bB 8.34aA
增加Increased(%) -9 0 -8 -28 -4.75
粗脂肪Crudefat(%)
对照CK 2.33aA 2.33aA 2.33aA 2.33aA
辐照Radiation 2.34aA 2.41aA 2.35aA 2.39aA
增加Increased(%) 0 +8 +1 +3 +3.50
粗蛋白Crudeprotein(%)
对照CK 18.88eE 18.88eE 18.88eE 18.88eE
辐照Radiation 21.78cC 25.45aA 20.67dD 24.27bB
增加Increased(%) +15 +35 +9 +29 +22
2.5 变异系数分析
诱变 M1代群体中各农艺性状和品质构成因子的遗传变异系数从大到小的顺序是:产量(21.5%)>粗纤维
(20.0%)>株高(12.5%)>粗蛋白(11.9%)>发芽势(7.2%)>发芽率(5.4%)>粗脂肪(0.45%)。在这些指标
中产量的变异系数最大(21.5%),说明这些特性选择的潜力大,通过选择容易达到预期目标。而其他特性的变异
系数较低,被选择的几率有限,需扩大选择群体来提高选择效果[11]。
2.6 诱变处理对 M1代苦荬菜农艺性状与品质构成因子的相关性影响
由于基因连锁和一因多效等使之不同性状间发生相关,空间飞行和 60Coγ射线处理苦荬菜突变株各个农艺
性状和品质构成因子间的相关系数(表5)表明,各个农艺性状和品质构成因子的相关性显著(犘<0.05)。试验表
明,空间处理和60Coγ射线辐射苦荬菜突变株农艺性状与品质构成因子的相关性更趋复杂、主要性状特征更趋
加强。
表5 苦荬菜农艺性状、品质性状间的简单相关系数
犜犪犫犾犲5 犆狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋狅犳犪犵狉狅狀狅犿犻犮犪狀犱狇狌犪犾犻狋狔犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋
变量
Variable
发芽势
Germinationpotential
X1
发芽率
Rateofgermination
犡2
株高
Height
犡3
产量
Yield
犡4
粗纤维
Crudefiber
犡5
粗脂肪
Crudefat
犡6
粗蛋白
Crudeprotein
犡7
犡1 1.000
犡2 0.981 1.000
犡3 0.823 0.741 1.000
犡4 0.860 0.883 0.749 1.000
犡5 0.4170 0.257 0.433 0.174 1.000
犡6 -0.799 -0.755 -0.893 -0.590 -0.211 1.000
犡7 -0.614 -0.455 -0.711 -0.289 -0.891 0.610 1.000
注:和分别代表在0.05和0.01水平上的差异显著。
Note:andstandforsignificantat0.05and0.01levelrespectively.
052 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.2
2.7 诱变处理对 M1代苦荬菜农艺性状与品质构成因子的主成分分析
主成分分析是通过对一组变量的几个线性组合来解释这组变量的方差和协方差结构,以达到数据的压缩和
数据的解释的目的。从因子提取后的特征值可看出,提取前2个主成分可以解释86.4461%的贡献。如果主成
分分析中所提取主成分的特征值能达到85%以上的贡献率,就可以用这几个主成分对事物的属性进行概括性分
析,基本可以得出影响事物性质的主要因素[13]。本试验的前3个成分的累积贡献率已达到86.446%,表明包含
的信息已基本反应了各处理对苦荬菜诱变效应的影响。根据主要农艺性状的主成分矩阵显示,空间飞行和处理
对 M1代苦荬菜的影响主要在产量和品质2个方面。因此,以此为育种方向选育优质饲草品种具有可行性。
3 讨论
1)种子发芽过程本身是一个极复杂的生理生化过程[13]。空间飞行和60Coγ射线处理均能提高苦荬菜 M1
代的发芽势和发芽率。
2)作为青绿饲料之一的苦荬菜的株高和产量研究较少,但紫花苜蓿的报道认为,在产草量上要有突破,应重
点选择植株高大、茎粗、侧枝数多的材料[14]。苜蓿产草量与植株高度呈正相关[15]。因此,试验表明,空间飞行
和60Coγ射线处理均能提高苦荬菜 M1代的株高和产量。
3)饲草粗蛋白含量是影响饲用价值的重要指标,蛋白质含量越高,饲用价值就愈大,能够提高.饲草中粗脂
肪含量高,其适口性好,营养价值也高。饲草中粗纤维含量直接影响家畜对饲草的采食和消化率。干物质中粗纤
维含量愈高,各类养分的消化率愈低反刍家畜的生产性能[16]。试验表明,空间飞行和60Coγ射线辐射影响了苦
荬菜的品质构成因子。
4)通过空间飞行(AF)和60Coγ射线辐射处理,苦荬菜 M1代突变群体的变异主要通过产量因子、品质因子2
主成分体现出来,因此本试验根据主成分分析对突变株系的评价,以高产为主,综合性状好的品种作为苦荬菜辐
射诱变后代群体的选择依据,选用空间飞行(AF)和60Coγ射线20Gy处理的后代作为育种材料,以此进行培育
新品种。
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犃狆狉犲犾犻犿犻狀犪狉狔狊狋狌犱狔狅狀犲犳犳犲犮狋狅犳犳犲犲犱犻狀犵犮犺犪狉犪犮狋犲狉狊犪狀犱狇狌犪犾犻狋狔狋狉犪犻狋狊犻狀
犕1狅犳犔犪犮狋狌犮犪犻狀犱犻犮犪犫狔犱犻犳犳犲狉犲狀狋犿狌狋犪狋犻狅狀狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊
TANGFenglan1,LIULi2,CHENJishan1,ZHANGYuexue1,
HANWeibo1,LIUJielin1,LIUFengqi1
(1.InstituteofPrataculturalScience,HeilongjiangAcademyofAgriculturalScience,
Harbin150086,China;2.HarbinNormalUniversity,Harbin150086,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Dryseedsof犔犪犮狋狌犮犪犻狀犱犻犮犪inaerospaceflight(AF)wereirradiatedwithdifferentdosesof60Coγ
raysandwereusedtocompareandanalyzesevenmainfeedingcharactersandqualitytraitsintheM1of犔.犻狀
犱犻犮犪.Thereweresignificantdifferencesintherateofgermination,germinationpotential,height,yield,crude
fiber,andcrudeprotein(犘<0.05)withoutcrudefat.Therateofgerminationwassignificantlycorrelatedwith
germinationpotentialandyield(犘<0.05).Theheightwassignificantlycorrelatedwithcrudefatandcrude
protein(犘<0.05).Theyieldwassignificantlycorrelatedwithcrudefat(犘<0.05).Theresultsofprincipal
componentanalysisshowedthatthecumulativeratioofcontributionof86.4461%comesfromplantyieldfac
torsandplantqualityfactors.TheresultsshowedthatuseofAFand20Gyof60Coγraystreatmentisimpor
tantbecauseitisabetterwaytocultivatenewvarieties.
犓犲狔狑狅狉犱狊:犔犪犮狋狌犮犪犻狀犱犻犮犪;aerospaceflight;60Coγrays;correlationanalysis;principalcomponentanalysis
252 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.2