全 文 ：文章编号: 1007-0435( 2006) 02-0112-04
卫星搭载对二色胡枝子生物学特性的影响
任卫波1 , 韩建国1 , 张蕴薇1* , 佟一超2 , 王致平2
( 1. 中国农业大学草地研究所, 北京　100094; 2. 北京飞鹰绿色食品有限公司, 北京　101400)
摘要: 卫星搭载二色胡枝子 ( L esp edeza bicolor )干种子, 返地后对其出苗率、株高、生长速度和生育期等性状进行观察。
结果表明, 卫星搭载当代,种子出苗率、生长速度和株高显著降低 ;过氧化物同工酶检测显示谱带发生变化,表明卫星搭
载对种子的生理生化活动产生明显的影响。
关键词: 卫星搭载; 二色胡枝子; 生物学特性; 过氧化物同工酶
中图分类号: S812; Q943　　　　文献标识码: A
Effects of Spaceflight on Characteristics of Lespedeza Bicolor
REN Wei-bo 1, HAN Jian-guo1 , ZHA NG Yun-w ei1* , T ONG Yi-chao2, WANG Zhi-ping2
( 1. Ins t itu te of Gras sland Science, China Agricul tural U nivers ity, Beijing 100094, China;
2. Fly -Haw k Healthy Food Company Ltd. , Beijing 101400, Ch ina)
Abstract: Dr y L esp ed ez a bicolor seeds w er e carr ied into space by recoverable satellite in 2003. T heir
germ inat ion r ate, plant height , speed o f g row th, and mor pholog ical characteristics dur ing the grow th stag es
w er e tested af ter being recovered. Results show that seeds having been once aboar d the satel lite would be
reduced in the germinat ion rate, abso lute height and speed of gr ow th, compar ed to tho se not undergo ing a
space f light . Mo reover, their perox idase isozyme pat ter ns changed, indicating that space fl ight could af fect the
physiolog ical and bio-chem ical act iv it ies of the L esp ed ez a bicolor seeds.
Key words : Space fl ight ; L esp edez a bicolor ; Characterist ics; Per oxidase iso zyme
　　太空育种是利用飞行器将生物材料搭载到太空,
研究空间条件(宇宙重粒子辐射、微重力等)对其的诱
变效应,利用其可遗传的变异,进行新品种选育。从 20
世纪 60年代,国外学者就开始搭载各种植物材料来研
究空间条件对植物生长发育、生理生化及遗传特性的
影响[ 1] ; 研究空间微重力、高能粒子辐射对植物种子和
植株的影响[ 2～4]。我国自 1987年,先后进行 10多次植
物种子搭载, 对水稻 ( Oryz a sativa)、小麦( Tr iticum
aesti vum )、甜椒( Cap sicum annuum )等 50多个物种进
行了研究[ 5]。搭载后,植株在株高、分蘖、生育期等生物
学性状发生显著变异[ 6～7] , 并获得了综合性状优良的
突变体[ 7] ,但有关牧草空间诱变及应用的研究非常少。
本文对二色胡枝子( L esp edez a bicolor ) (下称胡枝子)
空间诱变生物学特性进行测定分析, 旨在探索牧草种
子的空间诱变特点,为牧草航天育种提供基础数据。
1　材料与方法
1. 1　试验材料
胡枝子种子( L esp edez a bicolor )于 2002年采自河
北赤城。
1. 2　搭载处理
1. 2. 1　将精选后的种子分为两份: 一份作地面对照
( CK) , 另一份缝入布袋,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 0. 102 mGy / d, 周期
收稿日期: 2005-08-22; 修回日期: 2005-11-20
基金项目: 国家自然科学基金项目( 30400309) ;农业部“948”项目( 202099)
作者简介: 任卫波( 1979-) ,男,山西晋城人,读博士研究生; * 通讯作者T he corresponding author, E-mail: rppcau@ 163. com
第 14卷　第 2期
　Vo l. 14　 No . 2
草　地　学　报
ACT A AGRESTIA SIN ICA
　　　2006年　 6 月
　June　　 2006
90 min,时间 18 d [ 8]。
1. 2. 2　2004年 3月 2日搭载种子 150粒和地面对照
种子 100粒在温室育苗, 播种前切破种皮,以打破硬
实。5月 2日移栽大田, 株距 50 cm ,行距 60 cm。
1. 2. 3　出苗率　搭载种子单粒穴播于营养钵(直径
8 cm ,高 8. 5 cm ) ,播种 15 d后统计成苗数。
出苗率= 成苗数/播种种子数×100%
1. 2. 4　株高与生长速度　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日测
定绝对株高, 计算生长速度。
生长速度= (生长后株高- 生长前株高) /生长天数
1. 2. 5　过氧化物同工酶检测 [ 9]　2005 年 5月 10 日
在搭载组中选取生物学性状表现出差异的植株 18株,
对照组选取 2株。取同一部位的幼嫩叶片,加入 PV P
提取缓冲液冰上研磨, 10000 rpm, 低温离心 10 min,
取上清液加入 20%甘油置于-20℃冰箱备用。采用不
连续垂直板聚丙稀酰胺凝胶电泳, 分离胶浓度 7%, 浓
缩胶 4%。稳定电压 110 v,电泳在 4℃冰箱6～8 h, 电
泳缓冲液为 Tr is-Gly 缓冲液( pH= 8. 3)。醋酸联苯胺
染色。重复两次。
1. 3　数据处理
实验数据结果用Excel和SPSS12. 0统计软件分析。
2　结果与分析
2. 1　卫星搭载对出苗率的影响
搭载后胡枝子种子出苗率比对照组降低 23%, 差
异显著( P< 0. 05) (表 1)。
表 1　搭载对出苗率的影响
T able 1　Effect of spaceflight on the seed
germination r ate
处理
T reatment
播种数
Number of
seeds
成苗数
Number of
plants
出苗率( % )
Rate of
germinat ion
对照CK 100 56 56. 0a
搭载 Flight 150 65 43. 3b
　　注: 同列中不同字母间差异显著 ( P < 0. 05) 　Note: Dif ferent
let ters indicate s ignif icant dif f erences at P < 0. 05
表 2　搭载对株高的影响
Table 2　Effect o f spaceflight on plant height
测量日期
Date of
m easurin g
处理
Treatment
株高平均值( cm )
Mean plant
h eight
株高标准差
Plant height
stan dard deviat ion
株高极差
( cm)
Range
变异系数
Coeff icient of
variat ion
生长速度( cm/ d)
Speed of
grow th
7月 17日　Jul. 17 对照 CK 66. 1a 18. 08 61. 4 0. 27 2. 99
搭载 Flight 61. 2a 22. 29 70. 6 0. 36 2. 23
8月 2日　Aug . 2 对照 CK 110. 5a 19. 47 65. 2 0. 18 2. 46
搭载 Flight 97. 1b 28. 26 100. 5 0. 29 2. 39
8月 17日　Aug . 17 对照 CK 147. 8a 20. 56 65. 4 0. 14 2. 72
搭载 Flight 125. 9b 30. 43 111. 8 0. 24 2. 26
　　注:同列中不同字母间差异显著( P < 0. 05)　Note: Dif ferent let ters ind icate s ignif icant diff erences at P < 0. 05
表 3　搭载胡枝子当代植株的特异表现
Table 3　Special char acterist ics in plants developed fr om seeds hav ing been aboard a satellite
特异性状 Characters 数量 Numbers 编号( Nam e) 比例% Frequency 备注 Descript ions
早熟 Pr e-maturity 3 PM 4. 6 比对照早 10天　10 days earlier th an normal
晚熟 Late-maturi ty 1 L M 1. 5 播种当年未开花　No f low er in the f irst year
增高株 Height 2 H 3. 0 平均高于对照 35%　35% Higher than norm al
矮化株 Dw ar f 1 D 1. 5 平均低于对照 20%　20% Low er than normal
多分枝 Mult i-ramify 1 M 1. 5 2个基部分枝　Tw o more branch es than normal
黄化致死 E tiolat ion 2 E 3. 0 叶黄化,白化,苗死亡　Et iolat ion, seedl ing dead
暂无明显变化 Norm al 55 N 84. 9
2. 2　搭载对胡枝子株高与生长速度的影响
卫星搭载胡枝子比地面对照的生长速度降低
17%～25% , 株高降低 7%～15%, 差异显著 ( P <
0. 05) ;搭载后株高变异范围(极差)增加 50%～70% ,
变异度 (标准差)增加 23%～48% , 变异系数增加
30%～70% ,表明空间搭载明显降低了胡枝子当代幼
苗的株高,株间差异明显大于对照( P< 0. 05) ,可能由
于搭载对每粒种子的诱变效果不一所致。此外, 植株或
增高或降低, 表明空间对株高的诱变方向不是单一的
(表 2)。
2. 3　搭载当代胡枝子的特异表现及其过氧化物同工
酶分析
卫星搭载后, 胡枝子生物学性状出现丰富的变化,
113第 2期 任卫波等:卫星搭载对二色胡枝子生物学特性的影响
出现了黄化植株, 丧失了正常生长能力,个别植株生育
期的提前和延迟,在株高方面也出现矮化和增高的两
极变化, 有 1株基部分枝增多(表 3)。过氧化物同工酶
分析结果表明(图 1) , 与对照比较,分枝增加植株 M
( 5, 6) 缺失带 1,酶浓度高于对照; 矮化植株 D( 11, 12)
缺失带 2、3 ; 增高株 H ( 15, 16) 缺失带 2 ;晚熟植株
LM ( 7, 8)缺失带 2。
总之,对于过氧化物酶,株高变化植株( H, D)表现
为带2缺失;分枝变化植株( M )表现为带 1缺失。早熟
植株则未表现出酶带差异。
图 1　胡枝子过氧化物同工酶酶谱
Fig. 1　T he pat terns of POD from L esp edez a bicolor leaves
注: 1、2为对照, 3、4为PM (早熟) , 5、6为 M(多分枝) , 7、8为 H(高株) , 9、10为PM(早熟) , 11、12为 D(矮化) , 13、14为 M(株型变化) , 15、16为
H(高株) , 17、18为 PM (早熟) , 19、20为 LM (晚熟)
Note: 1, 2 mark cont rol , 3, 4 mark PM ( pre-maturity) , 5, 6 m ark M( abnorm al til ler) , 7, 8 mark H ( abnormal height ) , 9, 10 m ark PM ( ( pre-
maturity) , 11, 12 mark D( dw arf) , 13, 14 m ark M (abnorm al type) , 15, 16 mark H (abnorm al h eight ) , 17, 18 mar k PM ( pre-maturity) , 19, 20 mark
LM ( late-maturity)
3　结　论
3. 1　卫星搭载影响种子活力,导致当代胡枝子田间出
苗率显著降低。
3. 2　卫星搭载显著降低当代胡枝子植株的生长速度,
导致株高降低,株间差异显著。
3. 3　卫星搭载对胡枝子的生理生化活动产生影响, 过
氧化物同工酶酶带出现变化。
3. 3　卫星搭载胡枝子当代植株生物学性状变化丰富,
其中在生育期、株高、株型方面的变化较为明显。
4　讨　论
4. 1　卫星搭载对牧草种子活力的影响
郭亚华等[ 10]研究发现甜椒一次搭载后发芽率减
少,但二次搭载后发芽率增高。水稻种子搭载后发芽
率、出苗率和结实率均低于对照 [ 7] , 与本试验的结果一
致。小麦种子空间搭载后发芽率和发芽势分别提高
4. 8%和 17. 1% ,田间出苗率提高 10. 4% [ 6] ,对紫花苜
蓿( Med icago satv ia)、草地早熟禾 ( Poa p ratensis )和
高羊茅( F estuca arundinacea)种子发芽率则无显著影
响[ 11～13]。卫星搭载后, 植物种子的发芽率表现可提高,
降低或无显著变化,可能因搭载条件和物种而异。
4. 1　卫星搭载对牧草株高、分蘖(分枝)和生育期等性
状的影响
韩雷等 [ 12]发现早熟禾( Poa annua L. )搭载后平
均叶片数、叶片宽度、分蘖数增加,并获得矮化、多分蘖
两种突变体; 本试验中出现了早熟、矮化等变化植株,
有可能获得可遗传的变异, 尚有待于进一步实验证明。
卫星搭载后植物株高、分枝和分蘖数等重要农艺学性
状较易发生变异, 通过选择,可获得矮杆、早熟和多分
蘖等特性的育种材料, 对牧草种质进行改良是可行的。
4. 2　卫星搭载对牧草种子生理生化活动的影响
红豆草( Onobrychis viciif olia)空间搭载当代叶片
的过氧化物同工酶比对照多 1条带[ 11] ,其矮化突变体
的脂酶酶带比对照多 2～3条 [ 15] ; 本试验中也发现二
色胡枝子搭载当代, 叶片同工酶谱带之间及与对照间
均存在差异, 表明卫星搭载对牧草种子生理生化活动
产生影响。
114 草　地　学　报 第 14卷
参考文献:
[ 1]　刘　敏,薛　淮, 潘　毅,等. 地球外空间环境引起植物变异的研
究进展[ J] . 细胞生物学杂志, 2003, 25( 3) : 161-163
[ 2]　Horn eck G, Reit z G, et al. M icroorganism in the space enviro-
nm ent [ J] . Science, 1984, 225: 226-228
[ 3 ] 　Pickert M , Gartenbach K E, Kranz A R. Heavy ion induced
mu tat ion in genetic ef fect ive cell s of high plant [ J ] . Adv. Space
Res . , 1992, 12: 69-75
[ 4]　Kiss J L, Brin ckm ann E, Brillcuet C. Developm ent and grow th of
s ever al s tr ains of A rabid op sis s eeding in microgravity [ J ] .
Inter nat ional Journal of Plant Sciences, 2000, 161( 1) : 55-62
[ 5]　郑家团,谢华安, 王乌齐,等. 水稻航天诱变育种研究进展与应用
前景. [ J] 分子植物育种, 2003, 1( 3) : 367-371
[ 6]　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
[ 7]　严文潮,徐建龙, 俞法明,等. 不同早籼基因型水稻的空间诱变效
应的研究[ J] . 2004, 18 ( 3) : 174-178
[ 8]　温贤芳,张　龙, 戴维序,等. 天地结合开展我国空间诱变育种研
究[ J ] . 核农学报, 2004, 18 ( 4) : 286-288
[ 9]　李昌林,陈默君,颜　艳. 二色胡枝子品种 SOD、POD 同工酶的酶
谱分析[ J] . 草地学报, 2003, 11( 3) : 210-213
[ 10]　郭亚华,谢立波,王　雪,等. 辣椒空间诱变育种技术创新及新品
种培育[ J] . 核农学报, 2004, 18 ( 4) : 265-268
[ 11]　徐云远,贾敬芬,牛炳韬. 空间条件对 3种豆科牧草的影响 [ J] .
空间科学学报, 1996, ( 16) : 136-141
[ 12]　韩　雷,孙振元, 钱永强. 神州三号飞船搭载对草地早熟禾生物
学特性的影响 [ J ] . 草业科学, 2004, ( 21) : 17-19
[ 13]　胡繁荣,赵海军,张琳琳,等. 空间技术诱变创造优质抗逆黄叶高
羊茅[ J] .核农学报, 2003, 18 ( 4) : 286-288
[ 14]　赵玉锦,赵　琦,白志良, 等. 空间诱变高梁突变体的研究[ J ] .
植物学通报, 2001, 18( 1) : 81-89
[ 15]　张蕴薇,任卫波,刘　敏,等. 红豆草空间诱变突变体叶片同工酶
及细胞超微结构分析[ J ] . 草地学报, 2004, 12( 3) : 223-226
(责任编辑　云蔚)
中国农业大学 2006年农业推广硕士(养殖、草业领域)招生
一、报名条件
1. 农业推广和农村发展方面从事相关技术、管理
或培训工作的在职人员;
2. 学士学位获得者,具有 3年以上农业推广实践
经验; 或者具有国民教育系列大学本科毕业学历, 4
年以上农业推广实践经验者; 或者具有国民教育系列
大学专科毕业学历,具有中级以上技术职称, 6年以上
农业推广实践经验者。
3. 应届大学本科毕业生被录取为农业推广硕士研
究生者,需在修完研究生课程并从事农业推广实践两
年以上,结合农业推广任务完成学位论文, 方能进行硕
士学位论文答辩。
二、考试科目和考试方式
(一)考试科目
1. 硕士学位研究生入学资格考试 (英文名称为
Graduate Candidate T est ,简称“GCT”) ;
2. 专业考试和相关测试
(二)考试方式
农业推广硕士生入学考试采取两段制考试方式。
第一阶段,所有考生参加国家统一组织的“GCT”
考试(成绩有效期暂定两年)。
第二阶段,“GCT”成绩合格者向我院申请参加学
院自行组织的专业考试和面试。
三、报名方法
报考者本人填写《2006年在职人员攻读硕士学位报
考资格审查表》(可在我院获取或在“学位中心”主页下
载,网址为ht tp: / / www . cau. edu. cn/ dongke, ht tp: / /
www . cdgdc. edu. cn/ scb. zip) , 获得本单位人事部门推
荐后,附毕业证和学位证书复印件(大专报考者还需中级
以上职称证书复印件) , 于7 月31日前寄到我校研究生
院进行资格审查(可函审, 通讯地址:北京市海淀区圆明
园西路 2号,中国农业大学研究生院招生与学生工作处,
邮编100094, 请在信封上注明“在职攻读专业学位硕士
资格审查”,联系电话: 62734935)。
报名条件要求的工作年限计算截止期为 2006 年
7月 31日。
现场报名时间为 7月 28日至 31 日, 具体由各省
级学位与研究生教育主管部门确定。
四、入学考试及录取
1. 入学考试时间: 全国联考时间为 2006 年 10 月
中下旬,具体时间安排另行通知。
2. 入学考试地点: 具体由报名点安排, 将在准考证
上通知。
3. 录取办法: 入学考试合格者; 需参加专业考试
(时间另行通知) ,专业考试合格者, 参加复试,复试合
格者,予以录取。
五、收费标准
农业推广硕士学制 3年;学费18000～20000元。
六、联系方式
北京市: 通讯地址:北京市海淀区圆明园西路 2号
中国农业大学动物科技学院
邮政编码: 100094　联系电话: 010-62732227,
62731111, 13611158569
电子邮箱: cuiying@cau. edu.cn　scm@cau.edu. cn
联 系 人:崔　盈　孙长勉
贵州省畜牧兽医学校教学点: 0851-6224056,
6224225, 13765029390, 传真: 0851-6224089(钟老师、
胡老师、赵老师)
115第 2期 任卫波等:卫星搭载对二色胡枝子生物学特性的影响