全 文 ：第 16 卷 第 4 期
Vo l. 16 No. 4
草 地 学 报
ACT A AGREST IA SIN ICA
2008年 7 月
Jul. 2008
卫星搭载对苜蓿种子 PEG萌发及生长的影响(简报)
任卫波1 , 王 蜜2 , 陈立波1, 赵 亮2 , 郭慧琴1
( 1.中国农科院草原所 , 呼和浩特 010010; 2.内蒙古农业大学, 呼和浩特 010018)
关键词: 卫星搭载; 紫花苜蓿; PEG 胁迫
中图分类号: S335 文献标识码: A 文章编号: 1007-0435( 2008) 04-0428-03
Effects of Spaceflight on Germination and Seedling Growth of Alfalfa
Seeds under PEG Stress
REN We-i bo1 , WANG M i2 , CHEN L-i bo1 , ZHAO Liang 2 , GU O Hu-i qin1
( 1. Gras sland Research Inst itute, C hinese Academy of Agricultural Sciences, Huhhot , 010010, Chin a;
2. Inst itute of bioengineer science, Inner M ong ol ia agricultural university, H uhhot, 010018, China)
Key words: Space f light ; A lfalfa; PEG stress
种子发芽能力是开展空间诱变的前提。卫星搭载
对种子发芽能力的影响因物种和基因型而异[ 1]。小麦
( Tri ticum aestivum L. )种子空间搭载后发芽率和发芽
势分别提高 4. 8%和 17. 1%, 田间出苗率较对照提高
10. 4%
[2]。二色胡枝子( hesp edez a bicolor )搭载后, 田
间出苗率显著降低[ 3]。本文通过比较不同基因型苜蓿
(Medicago sativa L. )搭载种子 PEG胁迫发芽能力的
差异,探索卫星搭载对苜蓿种子 PEG胁迫发芽能力的
影响。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
紫花苜蓿(M edicago sat iv a L. ) 的 3 个品系:
品系一、二、四。这 3个品系分别由新疆大叶、公农
1号、WL323、Q ueen等国内外 8个苜蓿品种经多年
选配而成。
1. 2 搭载处理
将精选种子分为两份: 一份作地面对照( CK) ,
另一份用于搭载。将处理好的种子封入布袋,搭载
于我国发射/实践八号0育种卫星( 2006. 9. 9- 2006.
9. 24)进行空间诱变处理。飞行时间 15 d。
1. 3 试剂
试验中使用的模拟水分胁迫试剂为 PEG( MW
6000) ,由上海生物工程技术服务有限公司提供。
1. 4 测试性状
采用纸上发芽, 4e 预冷 7 d后移入发芽箱,每日
光照 8 h,温度 20 e ;黑暗 16 h,温度 20 e 。PEG浓度
设置 3个梯度: 0, 10%, 15%。每处理3次重复,每重复
40粒种子。同时从种子萌发开始计数到第 7 d为止,
种苗长度在第 4d测量,第 7 d时每处理取 10株苗,称
量苗重,算平均苗重,计算种子活力指数和发芽指数。
标准发芽率= (前 10 d 正常种苗数/供试种子
数) @ 100%
相对发芽率= (胁迫条件下发芽率/无胁迫条件
下发芽率) @ 100%
发芽势= (前4 d正常种苗数/供试种子数) @100%
硬实率= (前 10 d仍未发芽种子/供试种子数)
@ 100%
发芽指数= E ( G i / Di ) G i 为 i 日的发芽数,
Di 为相应的发芽日数
活力指数= 发芽指数@ 幼苗长(芽长+ 根长)
1. 5 数据处理
试验数据结果用 SPSS 12. 0 统计软件 Inde-
pendent samples T test程序分析。
2 结果与分析
2. 1 搭载对苜蓿种子 PEG胁迫发芽的影响
随着 PEG浓度的增加,供试种子的发芽率呈降
低趋势,硬实种子数呈增加趋势。
收稿日期: 2008-01-24; 修回日期: 2008-04- 09
基金项目: 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(中国农科院草原所) ; / 十一五0国家科技支撑计划重点项目( 2008BADB3B04)
作者简介: 任卫波( 1979- ) ,男,山西晋城人, 博士,中国农科院草原所助理研究员, 从事牧草种质资源与育种研究, E-mail: r ppcau cau@
163. com
第 4期 任卫波等: 卫星搭载对苜蓿种子PEG 胁迫萌发及生长的影响(简报)
对于品系一,随着 PEG 浓度的增加, 供试种子
胁迫相对发芽率介于 63% ~ 72%之间,搭载与对照
之间无显著差异; 在无 PEG 和 15% PEG 胁迫下,
搭载种子的硬实种子数分别低于对照 80%和 57%,
差异显著( P< 0. 05)。
对于品系二, 随着 PEG浓度的增加, 供试种子
胁迫相对发芽率介于 72% ~ 80%之间,搭载与对照
无显著差异; 在 15% PEG 胁迫下,搭载种子硬实种
子数低于对照 25% ,差异显著( P< 0. 05)。
对于品系四,在 15%PEG胁迫下, 搭载种子硬实
种子数低于对照 50%,差异显著( P< 0.05) (表1)。
2. 2 搭载对苜蓿种子 PEG胁迫种苗生长的影响
随着 PEG浓度的增加,供试种子的芽长、根长
和苗重均呈先降低后升高的趋势(表 2)。
对于品系一,在无 PEG 胁迫条件下, 搭载组的
种苗芽长、苗重比对照分别增加 5%和 15%, 表现为
正诱变效应,根长显著减少( P< 0. 05) , 诱变损伤达
到- 29% ;在 10%和15% PEG胁迫条件下, 搭载组
的芽长、根长和苗重均低于对照, 其中 10% 胁迫下
芽长和根长诱变损伤分别达到- 30%和- 46%, 差
异显著( P< 0. 05) , 15%胁迫下芽长诱变损伤达到
- 32%,差异显著( P< 0. 05)。
对于品系二,在无 PEG 胁迫条件下, 搭载组种
苗的芽长和苗重均显著增加, 表现为正诱变效应, 其
中苗重增加 68%, 差异显著( P< 0. 05) ,根长比对照
降低 55%, 表现为负诱变效应, 差异显著 ( P <
0. 05)。在 10%和 15%PEG胁迫条件下,搭载组的
芽长和苗重也高于对照, 其中 10%胁迫下, 差异达
到显著水平( P< 0. 05) ;根长均低于对照,诱变损伤达
到- 8. 44%,差异不显著。
表 1 卫星搭载对苜蓿种子 PEG胁迫发芽率和硬实率的影响
Table 1 Effect of space flight on the rate o f g ermination and dormancy seeds
发芽率( % ) Rate o f g ermination 休眠种子数 Number of do rmancy seeds
0 10% 15% 0 10% 15%
PEG PEG PEG PEG PEG PEG
品系一 对照 CK 95. 00a 63. 33a 66. 25a 1. 66a 2. 00a 2. 33a
CombinationÑ 搭载 Flight 96. 67a 61. 67a 70. 00a 0. 33b 1. 67a 1. 00b
品系二 对照 CK 90. 00a 72. 50a 65. 00a 2. 67a 3. 33a 4. 00a
Combination Ò 搭载 Flight 91. 67a 73. 33a 66. 67a 2. 33a 2. 67a 2. 97b
品系四 对照 CK 97. 50a 85. 00a 70. 00a 0. 00a 1. 67a 0. 67a
Combination Ô 搭载 Flight 99. 16a 78. 33a 71. 67a 0. 33a 2. 00a 0. 33b
注:同列中不同字母间差异显著(P< 0. 05) , 下同 Note: Different letters indicate significant difference at P< 0. 05, the same as
below
表 2 卫星搭载对苜蓿种子 PEG胁迫幼苗生长情况的影响
Table 2 Effect of space flight on seedlings developed fr om seeds under PEG stress
PEG浓度( %)
Concent rat ion
of PEG
处理
Treatment
芽长( cm)
Length
of stem
诱变损伤( % )
Physiology
damage
根长( cm)
Length
of root
诱变损伤( %)
Physiology
damage
苗重( mg)
Weight of
seedlings
诱变损伤(% )
Physiology
damage
品系一 0 对照 CK 2. 76a 0 3. 24a 0 22. 33a 0
CombinationÑ 搭载 Flight 2. 90a 5. 07 2. 30b - 29. 01 25. 67a 14. 96
10% 对照 CK 2. 35a 0 2. 31a 0 17. 67a 0
搭载 Flight 1. 64b - 30. 21 1. 23b - 46. 75 13. 33a - 24. 56
15% 对照 CK 2. 63a 0 5. 93a 0 23. 00a 0
搭载 Flight 1. 80b - 31. 56 5. 21a - 12. 1 22. 33a - 2. 91
品系二 0 对照 CK 2. 35b 0 5. 28a 0 16. 67b 0
Combinat ion Ò 搭载 Flight 2. 64a 12. 3 2. 34b - 55. 68 28. 00a 67. 96
10% 对照 CK 1. 92b 0 2. 37a 0 13. 67b 0
搭载 Flight 2. 31a 20. 3 2. 17a - 8. 44 20. 00a 49. 59
15% 对照 CK 2. 58a 0 4. 75a 0 23. 67a 0
搭载 Flight 2. 70a 4. 65 4. 65a - 2. 11 24. 00a 1. 39
品系四 0 对照 CK 2. 15b 0 3. 39a 0 13. 33b 0
Combination Ô 搭载 Flight 2. 64a 22. 79 2. 45b - 27. 73 16. 67a 25. 06
10% 对照 CK 2. 01a 0 2. 25a 0 21. 67a 0
搭载 Flight 1. 48b - 26. 37 2. 02a - 10. 22 13. 67b - 36. 92
15% 对照 CK 2. 52b 0 5. 28a 0 22. 67b 0
搭载 Flight 2. 62a 3. 97 4. 65b - 11. 93 25. 67a 13. 23
对于品系四, 在无 PEG胁迫条件下,搭载组种
苗的芽长和苗重均显著增加,表现为正诱变效应,其
中芽长增加 23%, 苗重增加 25%, 差异显著 ( P<
0. 05) ,根长比对照降低 28% , 表现为负诱变效应,
差异显著( P< 0. 05) ; 在 10%胁迫下, 搭载组的芽
长、根长和苗重均低于对照, 其中芽长降低 26%, 苗
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草 地 学 报 第 16卷
重降低 37%,差异显著( P< 0. 05) , 在 15%胁迫下,
搭载组种苗的芽长和苗重均增加, 正诱变效应分别
为 4%和 13% , 差异显著( P< 0. 05) ,根长表现负效
应为- 12%, 差异显著( P< 0. 05)。
2. 3 搭载对苜蓿种子 PEG胁迫发芽指数的影响
在无 PEG胁迫条件下,品系一和品系二搭载组
的活力指数比对照分别低 16%和 33%, 差异显著
( P< 0. 05) (图 1a) ; 在 10%胁迫下, 品系一和品系
二搭载组的活力指数比对照分别低 24%和 35%, 差
异显著( P< 0. 05) (图 1b)。品系二对照种子的发芽
势比搭载组高 1. 2倍,差异显著( P< 0. 05) (图 2)。
图 1 PEG胁迫条件下供试种子活力指数
Fig. 1 Index of seeds v ig or under PEG str ess
图 2 10% PEG胁迫条件下供试种子发芽势
F ig . 2 Pot ential of t ested seeds germination under
10% PEG str ess
3 讨论与结论
3. 1 卫星搭载对苜蓿种子标准发芽率、PEG 胁迫
发芽率均无显著影响。这与已有的研究结果也是一
致的。徐云远等研究发现, 苜蓿种子搭载后,搭载当
代和二代种子的标准发芽率和盐胁迫绝对发芽率均
无显著变化 [ 4]。这说明空间诱变对搭载种子损伤
轻, 不易产生致死突变, 搭载后绝大多数种子都能
正常发芽。
3. 2 空间搭载对种苗生长的各项指标表现出正负
两种效应。搭载后芽长、苗重显著增加,根长反而减
少,尤其是在 PEG胁迫时更为明显。拟南芥种子在
空间飞行萌发时,其种子根的生长速度也受到抑制,
其原因可能是空间飞行因子, 尤其是微重力, 导致细
胞分裂紊乱和染色体畸变, 从而影响植物生长发育
与信号感应[ 5]。
3. 3 搭载材料的遗传背景对搭载效应有显著影响。
3个搭载品系中, 品系一主要为强烈的负效应, 表现
为芽长、根长和苗重的显著降低; 品系二、四主要为
正效应,表现为芽长和苗重的显著增加。由于空间
搭载的成本相对较高, 而且搭载效应因材料基因型
而异。因此通过开展不同基因型材料诱变效应的研
究,选择理想诱变基因型材料是很有必要的。
参考文献
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(责任编辑 梁艳萍)
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