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Search for proper dose of 60Co-γ ray in Actinidia chinensis radiation breeding

猕猴桃60Co-γ射线辐射诱变育种适宜剂量的研究



全 文 :书广 西 植 物 Guihaia 32(5):694-697                                2012年 9 月  
DOI:10.3969/j.issn.1000-3142.2012.05.023
猕猴桃60Co-γ射线辐射诱变育种适宜剂量的研究
叶开玉,李洁维*,蒋桥生,龚弘娟,张静翅
( 广西壮族自治区
中 国 科 学 院
广西植物研究所,广西 桂林541006)
摘 要:以果肉红色的‘红阳’猕猴桃、果肉黄色‘桂海4号’猕猴桃和果肉绿色的‘长果’猕猴桃的枝条为试
材,用4种剂量的60Co-γ射线辐射处理,以未照射枝条为对照,采用随机区组设计进行田间嫁接。对嫁接成活
率、植株生长量的调查分析。结果显示:在25~150Gy辐射剂量范围内,随辐射剂量的加大,对嫁接成活率及
生长的抑制作用逐渐增强。不同品种的猕猴桃对辐射的敏感性差异较大。3个品种猕猴桃辐射半致死剂量
分别为50.6Gy(红阳)、64.4Gy(桂海4号)、71.7Gy(长果猕猴桃)。试验结果可以为猕猴桃辐射育种适宜剂
量的确定提供依据。
关键词:猕猴桃;60Co-γ射线;辐射育种;半致死剂量
中图分类号:Q943  文献标识码:A  文章编号:1000-3142(2012)05-0694-04
* Search for proper dose of 
60Co-γray
in Actinidia chinensis radiation breeding
YE Kai-Yu,LI Jie-Wei*,JIANG Qiao-Sheng,
GONG Hong-Juan,ZHANG Jing-Chi
(Guangxi Institute of Botany,Guangxi Zhuang Autonomous Region and the Chinese Academy of Sciences,Guilin 541006,China)
Abstract:In this experiment red flesh Actinidia chinensis‘HongYang’,yelow flesh A.chinensis‘GuiHai No.
4’and green flesh A.chinensis‘ChangGuo’branches were treated with 60Co-γray in dose of 25Gy,50Gy,100
Gy and 150Gy respectively and cutivated in randomized blocks design after treatment.The untreated branches
used as control.Surivial rate and height of plant were examined.The result indicated that it was obviously
that the inhibition of both the survival rate and the height of plant would be enhanced with increase of the radi-
ation dose ranged in this experiment.Different varieties of A.chinensis quite different sensitivity to radiation.
The medial lethal dose of 60Co-γradiation for these three varieties of A.chinensis branches were 50.6Gy
(Hong Yang)、64.4Gy(GuiHai NO.4)、71.7Gy(Chang Guo).The results would provide an important exper-
imental basis for the radiation breeding of other varieties of A.chinensis.
Key words:Actinidia chinensis;60Co-γray;radiation breeding;medial lethal dose
  猕猴桃是猕猴桃科(Actinidiacese)猕猴桃属
(Actinidia)植物的总称,为多年生藤本植物。和其
他绝大多数果树一样,猕猴桃童期长,基因高度杂
合,占地面积大,使得常规杂交育种和实生选种受到
很大限制,造成育种效率低,目标性状选育困难等现
象。利用辐射诱变育种,加大变异频率与幅度,能够
* 收稿日期:2012-02-29  修回日期:2012-06-30
基金项目:广西自然科学基金 (2011GXNSFA018092);广西科技攻关项目 (桂科攻10100006-4A,桂科攻1132002I);广西植物研究所科学研究基金
(桂植业09007)[Supported by the Natural Science Fundation of Guangxi(2011GXNSFA018092);Key Technology Research and Development Program
of Guangxi(10100006-4A,1132002I);Science Research Foundation of Guangxi Institute of Botany(09007)]
作者简介:叶开玉(1981-),男,河南信阳人,硕士,助理研究员,从事果树生理与遗传育种研究,(E-mail)yekaiyu36@163.com。
*通讯作者:李洁维,研究员,从事果树引种驯化与良种选育研究,(E-mail)lijw@gxib.cn。
大大提高育种成功率。我国果树的辐射育种工作开
始于20世纪60年代(马庆华等,2003),目前已广泛
应用到苹果、梨、桃、板栗、山楂、柑橘、枇杷等多种果
树(林存峰等,2008;陈秋芳等,2007;郑少泉等,
1996),并取得较大的成就,已成为果树育种的一种
快速途径。但辐射诱变在猕猴桃育种中仍然是一个
薄弱的环节。目前,只限于对部分品种猕猴桃种子、
幼芽辐射的初步研究(胡延吉等,2009),不同辐射剂
量对猕猴桃种或品种的辐射效应以及半致死剂量的
确定还缺少系统的研究。
本研究采用60Co-γ射线,对3个不同品种的猕猴
桃枝条进行辐射处理,并初步观察辐射后嫁接成活率
和生长量的差异变化,以确定辐射诱变的适宜剂量,
加快育种进程,为猕猴桃辐射育种提供理论依据。
1 材料与方法
1.1接穗的采集
用于 试 验 的 ‘红 阳’猕 猴 桃 (以 下 简 称 为
“HY”)、‘桂海四号’猕猴桃(以下简称为“GH”)和
‘长果’猕猴桃(以下简称为“CG”)接穗,均采自于广
西植物研究所(桂林)猕猴桃种质圃。其中 HY为5
年生高接品种、GH 和CG为20年生嫁接成年树。
于树体休眠期,从长势中庸的一年生结果枝,选择处
于休眠状态尚未萌动的中部饱满芽,每根枝条留8
~10个芽进行剪截。每处理一捆,10条接穗。用湿
毛巾包裹保湿、并在低温冷藏保存,防止芽体萌发。
1.2接穗的处理
2009年2月14日,在广西南翔环保有限公司
辐照中心进行辐射处理。设置0Gy(CK)、25Gy、
50Gy、100Gy和150Gy5个60Co-γ射线剂量,用50
Gy/min的剂量率照射供试材料。
1.3辐射处理后的嫁接与嫁接后管理
2009年2月16日,在广西植物研究所实验场
地进行露天嫁接,嫁接砧木为提前3个月按照30
cm×30cm株行距定植的一年生美味实生苗。试验
采用单因素随机区组设计,每个处理设3个重复,每
个重复嫁接20株。嫁接后,及时抹除砧木上原有隐
芽萌发后长出的新芽,以免与接穗争夺养分,影响接
穗萌发生长。加强栽培后水肥管理,保证嫁接苗的
正常生长。
1.4试验观测和数据分析
嫁接后20d开始观察萌芽情况,每10d或20d
观测1次,以萌芽率最高的一次作为实际萌芽率,萌
芽稳定之后的最后一次观测结果作为实际成活率。
嫁接后50d开始观测植株生长量,每10d或20d
测量一次。试验数据采用DPS分析软件做方差分
析和LSD多重比较。对各品种的相对成活率与辐
射剂量的相关性进行分析。并参考王兆玉等(2009)
的直线回归方程方法计算出各品种枝条的辐射半致
死剂量,以及嫁接成活率与辐射剂量的相关性。
2 结果与分析
2.1不同辐射剂量对嫁接萌芽率的影响
由表1看出,3个不同品种的猕猴桃枝条,在不
同的辐射剂量条件下嫁接成活率达到显著或极显著
的差异水平。且随着辐射剂量的逐渐加大,3个品
种猕猴桃嫁接成活率逐渐降低,HY和GH均是在
辐射剂量增大至100Gy时成活率为 0,CG 为
28.33%,在增至150Gy时仍有8.33%的成活率。
说明不同猕猴桃品种对辐射的敏感性差异较大,CG
耐辐射能力较强,HY和GH耐辐射能力相对较弱。
  在嫁接后萌芽过程中,随着时间的推移,对照和
辐射处理的枝条萌芽率都是逐渐增加的,但辐射处
理的枝条在增大到一定“峰值”后,有一个急剧降低
的趋势,并且随着辐射剂量的增加,萌芽死亡率加
大,造成最后嫁接成活率较低。这也是试验中在成
活率稳定下来之后,把最后一次调查时的萌芽率确
定为最终成活率的原因。从表1中不同辐射处理3
个猕猴桃品种死亡植株比例,可以初步判断 HY、
GH和CG的半致死剂量分别处于25~50Gy、50~
100Gy、50~100Gy之间。
2.2不同辐射剂量对生长量的影响
各处理的主芽茎生长速度调查结果见图1,由
于 HY和GH两个品种当辐射剂量大于100Gy处
理的嫁接芽相继死亡,故图1中 HY和GH两个品
种仅表示CK、25Gy和50Gy 3个处理,CG为全部
的处理。从图1可以看出,3个品种的猕猴桃的主
芽茎生长速度,出现一个共同的现象,即经过辐射的
嫁接苗植株高度,均明显低于对照(CK),且辐射强
度越大,植株相对越矮,生长量越缓慢,植株高度与
辐射剂量呈负相关。上述结果表明,辐射处理和
CK,以及不同强度的辐射处理间的差异十分明显,3
个品种间对辐射的敏感度差异也较大,从植株的生
长速度看,CG耐辐射能力最强,其次是GH,而 HY
5965期        叶开玉等:猕猴桃60Co-γ射线辐射诱变育种适宜剂量的研究
表1 不同辐射剂量对萌芽率的影响
Table 1 Effect of different radiation dosage on the rate of sprouting
品种
Variety
辐射剂量
Radiation
dosage
总嫁接数
No.of
graft
萌芽Sprouting 成活植株Surival plant 死亡植株Death plant
个数
No.
比例 (%)
Percentage
个数
No.
比例 (%)
Percentage
个数
No.
比例 (%)
Percentage
HY  CK(0) 60  56  93.33aA  55  91.67aA  5  8.33dC
25  60  54  90.00aA  43  71.67bA  17  18.33cC
50  60  37  61.67bB  13  21.67cB  47  88.33bB
100  60  7  11.67cC  0  0.00dC  60  100.00aA
150  60  0  0.00dC  0  0.00dC  60  100.00aA
GH  CK(0) 60  58  96.67aA  58  96.67aA  2  3.33cC
25  60  54  90.00aA  54  90.00aA  6  10.00cC
50  60  49  81.67aA  41  68.33aB  19  31.67bB
100  60  2  3.33bB  0  0.00cC  60  100.00aA
150  60  0  0.00bB  0  0.00cC  60  100.00aA
CG  CK(0) 60  60  100.00aA  60  100.00aA  0  0.00dB
25  60  56  93.33aA  56  93.33aAB  4  6.67cdB
50  60  53  88.33aA  47  78.33bB  13  21.67cB
100  60  24  40.00bB  17  28.33cC  43  71.67bA
150  60  12  20.00bB  5  8.33dC  55  91.67aA
 注:表中小写字母和大写字母分别表示差异显著和极显著(LSD多重比较)。
 Note:Smal letters and capital letters show significant differences at 0.05%and 0.01%level,respectively(LSD).
图1 不同辐射剂量对植株生长量的影响
Fig.1 Effects of different radiation dose
on the height of plants
对辐射较为敏感。
2.3成活率与辐射强度的相关性以及半致死剂量的
确定
  利用相关系数公式计算出各个品种的嫁接成活
率与辐射剂量的相关系数(r),根据直线回归方程计
算出半致死剂量(LD50)列于表2。从表2可以看
出,3个品种猕猴桃的嫁接成活率与辐射强度均是
呈负相关,成活率随辐射强度的加大而降低。HY、
GH和CG与辐射强度的相关系数分别为-0.8978、
-0.9492和-0.989。
  3个品种半致死剂量最高的是 CG,为71.7
Gy,其次为GH(64.4Gy),HY最低(50.6Gy)。在
辐射剂量为100Gy时,HY和GH的嫁接植株全部
死亡,CG相对成活率也低于50%,当辐射强度为
150Gy,CG仍有少量能够存活。这种不同品种对
辐射的差异性,为确定各个猕猴桃品种辐射育种的
适宜剂量,辐射敏感性的划分,提供了依据。
表2 各品种相对成活率、半致死剂量和相关系数
Table 2 Relative survival rate,medial lethal dose and
correlation coefficient of three A.chinensis varieties
品种
Varieties
相对成活率Relative survival rate(%)
0(CK) 25  50  100  150
LD50
(Gy)

HY  100 78.18 23.63  0  0  50.6 -0.8978
GH  100  93.1 70.68  0  0  64.4 -0.9492
CG  100 93.33 78.33 28.33 8.33  71.7 -0.9890
 注:LD50代表半致死剂量,r代表相关系数。
 Note:LD50represents medial lethal dose;“r”represents correla-
tion coefficient.
3 结论与讨论
3.1不同猕猴桃品种的辐射效应
不论是种子繁殖还是无性繁殖,不同种或品种
的作物对射线的敏感度都不一致。当辐射剂量为
50Gy时,HY萌芽率和成活率明显下降,而对GH
和CG影响不是很大。但辐射剂量达到100Gy时,
HY和GH萌芽率和成活率均为0,而CG却依然有
28.33%的成活率,甚至在150Gy辐射剂量条件下
696 广 西 植 物                  32卷
仍然有8.33%的成活率。猕猴桃有60多个种和变
种,不同的种或品种基因型差异较大,也表现出不同
的生物学特性(李瑞高等,1996),这种因种或品种不
同而表现出来的差异性,可能与它们各自生物学特
性差异有关。也可能与选择接穗母树的树龄有关,
具体原因还有待进一步研究确定。
猕猴桃嫁接成活率与辐射剂量呈负相关,同一
品种、不同辐射剂量处理间的嫁接成活率差异达到
显著、极显著水平,不同品种之间的辐射敏感性差异
较大,这与胡延吉等(2009)、廖飞雄等(2001)的研究
结果相一致。众多研究表明植物的辐射敏感性在不
同的植物种类甚至不同品种之间都有很大差异。影
响植物辐射敏感性的因素很复杂,植物的进化程度、
倍性水平、核体积、生长及生理代谢状况等都会影响
到辐射的敏感性(胡春根等,1996)。
3.2不同猕猴桃品种半致死剂量的确定
对于辐射育种而言,适宜辐射剂量的确定十分
重要。一般采用辐射后种子发芽率为50%时的剂
量,即半致死剂量,作为适宜的辐射剂量(Fairless,
2007)。但是目前半致死剂量的测定还没有一个统
一的科学的标准,一般可采用的指标包括种子的发
芽率、植株成活率、生长抑制程度和植株的不育程度
等。本研究中,3个品种半致死剂量最高的是CG
为71.7Gy,其次为 GH 为64.4Gy,HY最低为
50.6Gy。不同品种嫁接成活率和植株生长量受辐
射剂量影响显著,所以选用相对嫁接成活率50%时
的辐射剂量作为半致死剂量,即该品种的适宜剂量。
研究认为,在确定半致死剂量时,应考虑嫁接成活的
影响因素,同时要确定适宜的调查时间以区分正常
成活和非正常成活,因此用相对成活率来确定辐射
的适宜剂量更为准确,以免因试验操作造成误差甚
至错误。
本研究比较了在相同的剂量率的条件下猕猴桃
的辐射差异,而不同辐射剂量率对猕猴桃的辐射效
应还不明确,今后应加强这方面的研究;另外,为加
快猕猴桃辐射育种效率,还应对用于杂交授粉的花
粉进行辐射,以及采用分子手段快速检测猕猴桃辐
射的遗传分化状况,以便更快捷的确定遗传分化比
较大、更易出现变异的植株。
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