全 文 ：文章编号: 1007-0435( 2006) 03-0292-03
卫星搭载对新麦草种子含水量的影响(简报)
任卫波1 , 韩建国1 , 张蕴薇1* , 郭慧琴2 , 王致平3
( 1.中国农业大学草地研究所, 北京　100094; 2.内蒙古农业大学生物工程学院, 呼和浩特　010018;
3. 北京飞鹰绿色食品有限公司　101400)
关键词: 卫星搭载; 种子含水量; 新麦草
中图分类号: S812; Q　　　文献标识码: A
Effects of Spaceflight on Seed Moisture Content of Psathyrostachys perennis
REN Wei-bo
1, HAN Jian-guo
1 , ZHA NG Yun-w ei
1* , GUO Hui-qin
2, WANG Zhi-ping
3
( 1. Inst itute of Grass lan d science, Ch ina Agricultural University, Beijing 10094, China;
2. In st itute of bioengineer science, Inner Mongolia agricultural university 010018, Chin a;
3. Fly-haw k Healthy food com pany Ltd, Beijing 101400, C hina)
Key words : Space fl ight ; Seed mo istur e content ; Psathy rostachy s p er ennis
　　卫星搭载是研究空间特殊环境(重粒子辐射、微重
力等)对生物材料生长发育、生理生化及遗传特性的影
响,同时还可以利用其产生的有益突变体对生物材料
进行改良的研究[ 1]。卫星搭载具有体积小、重量轻、忍
受逆境能力强等优点,因而植物种子通常成为卫星搭
载研究的首选材料。研究表明,胡枝子( L esp edez a bi-
color )搭载后, 当代植株中因而出现了矮化, 早熟,黄化
等变异性状[ 2]。中国农业科学院畜牧所将野生沙打旺
( A stragalus adsurgens P. )和卫星搭载的沙打旺进行
杂交,获得性状优良的早熟品系[ 1]。
种子水分含量对种子活力及其生理生化活动有重
要影响,同时也是影响辐射敏感性的重要因素[ 3]。卫星
搭载诱变与辐射诱变同属物理诱变,两者在诱变原理和
效果上有一定的相似之处。王广金等( 2004)的研究进一
步证实种子经水分处理+ 航天搭载后,其后代植株的株
高、分蘖数、株粒重和千粒重显著高于水分处理+ 未搭
载[ 4]。本文首次采用水分梯度研究种子水分对山丹新麦
草 ( P sathy rostachys p erennis Keng . cv. Shandan) 的
卫星搭载效应,旨在探索水分对搭载效应的特点和规
律,为寻找最优水分和搭载效应组合,提高诱变效率提
供参考。
1　材料与方法
1. 1　试验材料
山丹新麦草( Psathy rostachy s p erennis Keng. cv .
Shandan)于 2002年采自河北坝上鱼儿山牧场。
1. 2　搭载处理
将精选后的种子分为两份: 一份作地面对照
( CK) , 另一份用于卫星搭载。搭载前对种子进行水分
预处理, 分别调为原始水分 ( 8. 9%) , 10%, 12%和
14%。将处理后的种子封入布袋,搭载于我国发射的第
18 颗返回式地球卫星( 2003. 11. 3-2003. 11. 21)进行
空间诱变处理。卫星轨道倾角为63°,远地点350 km, 近
地点200 km; 飞行期间平均辐射剂量10. 2 mGy / d, 周
期90 min,时间18 d。
1. 3　田间种植与管理
2004年3月2日将搭载种子和对照种子在温室育
苗,同年5月2日移栽大田, 株行距50 cm×60 cm ,搭载
组按照水分处理分为4个小区,另设1个对照区。2005
年 5月进行生殖枝性状测试, 6月收取搭载组种子, 进
收稿日期: 2006-01-13; 修回日期: 2006-08-28
基金项目: 国家自然科学基金( 30400309) ;农业部“948”项目( 202099)
作者简介: 任卫波( 1979-) ,男,山西晋城人,博士研究生,主要研究方向为牧草育种; * 通讯作者 Author for cor respon dence
第14卷　第 3期
　Vo l. 14　 No . 3
草　地　学　报
ACT A AGRESTIA SIN ICA
　　　2006年　 9 月
　Sep. 　　 2006
行室内分析。
1. 4　性状测试
1. 4. 1　株高　每小区随机标记10株,分别于2004年7
月17日、8月2日、8月17日、10月16日4次测试株高。
1. 4. 2　分蘖数　刈割前每小区随机选取10株测试分
蘖数。
1. 4. 3　生殖枝　2005年5月在开花期测试单株生殖
枝数,生殖枝高,花序长度, 每小区随机选取10株。
1. 4. 4　千粒重　用种子数粒仪 ( Contaf ill型)在各小
区数取种子1000粒,称重,重复3次,计算千粒重。
1. 4. 5　单株种子重量　2005年6月在种子成熟后, 每
小区选取10株,剪取单株果穗, 放入纸袋,测试单株穗
数,称量种子重量,计算单株种子数
1. 4. 6　标准发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数　
采用纸上发芽, 5℃预冷7 d 后移入发芽箱, 每日光照
8 h,温度30℃,黑暗16 h, 温度20℃, 第5 d初次计数,
末次计数在第14 d, 共5个处理, 重复3次,各100粒种
子[ 5] ;从种子萌发开始计数到第7 d为止; 种苗长度在
第3 d测试;计算种子活力指数和发芽指数[ 6]。
1. 5　数据处理
试验数据结果用 Excel 和 SPSS12. 0 统计软件
分析。
2　结果与分析
2. 1　搭载对新麦草种子发芽的影响
搭载组发芽指数、活力指数均低于对照,两者差异
显著( P< 0. 05) ; 搭载组正常种苗数、标准发芽率略有
增加,但与对照间差异不显著(表1)。结果表明, 卫星搭
载对新麦草种子有一定的抑制作用。
随着种子含水量的增加, 不正常种苗数、发芽势、
活力指数和发芽指数呈先增加后减少的趋势,除不正
常种苗数外, 其它性状间差异显著( P< 0. 05) (表1)。
其中搭载组以含水量 10%各项发芽指数最高, 14%最
低,两者差异显著( P< 0. 05)。结果表明:以搭载组种
子含水量10%的损伤最轻, 14%最重(表1)。
表 1　搭载对新麦草种子发芽率和发芽势的影响
Table 1　Effect of spaceflight on germinate r ate and germinate energ y
种子含水量
Mois tur e conten t
处理
Treatm ent
正常种苗数
Number of
normal s eedling
不正常种苗数
Number of
abnormal seedl ing
标准发芽率( % )
Rate of
germ inate
种子发芽势( % )
Germination
energy
发芽指数
In dex of
germinate
活力指数
Index of
vigor
8. 9% 对照CK 76. 66a 2. 33a 76. 66a 69. 33b 58. 33b 276. 30b
8. 9% 搭载Flight 78. 33a 0. 00a 78. 33a 68. 67b 39. 72c 168. 78d
10. 0% 搭载Flight 78. 33a 1. 33a 78. 33a 78. 33a 67. 42a 332. 48a
12. 0% 搭载Flight 68. 00b 4. 33a 68. 00b 77. 67a 71. 33a 342. 67a
14. 0% 搭载Flight 59. 33c 3. 67a 59. 33c 65. 67b 54. 00b 219. 53c
　　注:同列中不同字母间差异显著( P < 0. 05) ; Note: Different letters indicate signif icant dif f erence at P< 0. 05
2. 2　搭载对新麦草株高及分蘖数的影响
搭载组新麦草当代株高显著增加, 与对照间差异
显著( P< 0. 05) (表 2) ; 分蘖数有所增加, 但差异不显
著;但搭载组单株分蘖数的极差和变异系数远大于对
照组,结果表明搭载后单株分蘖数的变异范围增加。
以搭载组种子含水量14%的株高最高, 10%最低。
除2004年7月17日外,其它处理间差异不显著(表2)。
以搭载组种子含水量 12%的分蘖数最高,极差和变异
系数也最大, 10%最小, 变异范围也最小, 但二者差异
不显著。结果表明:以株高为指标,搭载组种子含水量
10%最低, 14%最高。该结果与发芽试验结果类似, 表
明种子含水量10%的搭载效应最低, 14%最大。
表2　搭载对新麦草株高及分蘖力的影响
Table 2　Effect o f spaceflight on plant height and number o f tiller s
种子含水量
Moisture content
处理
T reatment
株高( cm)
Mean of absolute h eigh t in dif feren t stage
分蘖数
Num ber of t ill ers
7月 17日
July 17
8月 2日
Aug. 2
8月 17日
Aug. 17
均值
M ean
变异系数
CV
极差
Range
8. 9% 对照CK 22. 0c 28. 8b 27. 6b 116. 8a 20. 4% 59
8. 9% 搭载Fl ight 28. 3b 33. 6a 35. 6a 146. 4a 42. 8% 158
10. 0% 搭载Fl ight 26. 8bc 31. 9ab 34. 3a 122. 7a 22. 6% 74
12. 0% 搭载Fl ight 26. 2bc 34. 1ab 37. 1a 181. 2a 44. 7% 273
14. 0% 搭载Fl ight 30. 5a 34. 8a 38. 8a 166. 8a 42. 0% 197
　　注:见表 1; Note: Same as table 1
293第 3期 任卫波等:卫星搭载对新麦草种子含水量的影响(简报)
2. 3　搭载对新麦草种子产量组分的影响
搭载组生殖枝高度、生殖枝数、单株种子重量和单
株种子数均显著增加, 与对照间差异显著( P< 0. 05) ,
但千粒重则呈减少趋势(表3)。结果表明: 搭载后新麦
草当代种子变小,但由于生殖枝数及单株种子数量增
加,单株种子重量仍高于对照。
搭载组种子含水量14%的生殖枝高、生殖枝数、单
株种子数和单株种子重量均高于其它水分处理, 其中
单株种子重量和单株种子数间差异显著( P< 0. 05) ;
搭载组种子含水量10%的各项指数均低于其它处理,
其中单株种子数与其它水分处理间差异显著( P <
0. 05)。
结果表明,搭载组以新麦草种子产量组分为指标,
种子含水量 14%的诱变敏感性最高, 以含水量 10%
最低。
表3　搭载对新麦草当代生殖枝及种子重量的影响
Table 3　Effect of spaceflight on fer tile tillers and yield of seeds
种子含水量
Mois tu re content
处理
Treatm ent
生殖枝高( cm)
Length of
fert ile t ill er
生殖枝数
Number of
ferti le t iller
穗 ( cm )
L ength
of spike
千粒重( g)
1000 seed
w eigh t
单株种子重量( g)
Yield of s eed
per plant
单株种子数
Number of seed
per plan t
8. 9% 对照CK 83. 6b 37. 0b 12. 6a 2. 857a 9. 9b 3467. 2c
8. 9% 搭载Flight 103. 3a 86. 4a 12. 6a 2. 332ab 18. 5a 7882. 2b
10. 0% 搭载Flight 96. 4a 63. 0a 11. 3a 2. 700b 10. 6ab 3986. 1c
12. 0% 搭载Flight 100. 0a 92. 4a 12. 3a 2. 724b 19. 6a 7225. 0b
14. 0% 搭载Flight 104. 5a 96. 0a 12. 2a 2. 125b 22. 2a 10282. 7a
　　注:见表 1; Note: Same as table 1
3　讨论与结论
3. 1　研究表明,与对照相比, 小麦( Tr iticum aestiv vm
L. )卫星搭载组的株高、有效小穗数、株粒数和株粒重
显著增加,变异系数也高于对照[ 4]。本文与前人的研究
结果基本一致。卫星搭载对新麦草当代种子发芽产生
抑制作用,说明空间飞行因素对种子产生了生理损伤,
从而导致发芽指数和活力指数的显著降低。但由于这
种损伤大部分较轻或者是非致死性的, 经过种子发芽
后期的生理修复, 对最终发芽率没有显著影响; 搭载组
株高、分蘖数的变异度显著增加,但分蘖数没有发生显
著变化。结果表明: 卫星搭载对幼苗生长有一定的影
响,而且该影响可能因性状而异;卫星搭载显著增加新
麦草当代植株的生殖枝数、生殖枝高、单株种子数和单
株种子重量, 同时显著降低了种子千粒重, 表明新麦草
种子产量性状经卫星搭载后可能出现正向变异, 通过
进一步选择可以获得提高种子产量的突变株系。同时
搭载后,种子产量各项指标均有所增加。
3. 2　本研究发现:当种子水分接近10%时, 搭载效应
有所减弱;当种子水分> 10%时, 搭载效应开始增强。
该结果与辐射诱变的情况基本类似 [ 3]。另外在本实验
中,发芽力、幼苗株高、种子生产能力的分析结果一致
表明: 当种子含水量为10%时, 搭载效应最小,当种子
含水量14%时,搭载效应最大。由于条件所限, 所设水
分梯度范围较小, 仅能反映种子含水量8%～14%范围
内空间搭载效应的变化情况。如果种子含水量大于
14%,空间搭载诱变效应是否继续增加,尚有待于进一
步研究。
参考文献:
[ 1]　张蕴薇,韩建国, 任卫波,等. 植物空间诱变育种及其在牧草上的
应用[ J] . 草业科学, 2005, 22( 10) : 59-63
[ 2]　任卫波,韩建国, 张蕴薇,等. 卫星搭载对二色胡枝子生物学特性
的影响[ J] . 草地学报, 2006, 14( 2) : 112-115
[ 3]　夏英武. 作物诱变育种[ M ] . 北京: 中国农业出版社, 1997. 29-33
[ 4]　王广金,闫文艺,孙岩,等. 春小麦航天育种效果的研究[ J ] . 核农
学报, 2004, 18 ( 4) : 257-260
[ 5]　韩建国. 实用牧草种子学 [ M ] . 北京: 中国农业大学出版社,
1997. 153-155
[ 6]　王显国,韩建国, 陈志红,等. 新麦草种子成熟过程中活力变化的
研究[ J] . 草地学报, 2000, 8( 14) : 306-341
(责任编辑:孟昭仪)
294 草　地　学　报 第 14卷