全 文 :中 国 草 _地
G ra s la n d of Ci ha n
19 95
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6~ 11
8 9 个豆科牧草种和品种适宜辐射剂量及敏感性分析 ’
马鹤林 海 棠 申庆宏 陈有君 康 玉凡
(内蒙古农牧学院草原系 ,呼和浩特 0 1 0 0 1 8) (河南洛阳农业高等专科学校 4 7 1 0 0 3)
【提要】 以不同剂量的`c0 。 一 , 射线照射 1 个属 89 个豆科牧草种和品种种子 ,按多靶单击模
型 Y ~ 1一 (1 一 e yD )’ 拟合效应曲线 ,经电子计算机处理求出了 89 个豆科牧草种和品种种子的适宜
辐射剂量 ,并就它们的辐射敏感性进行了综合分析 ,指出不同牧草种和品种的辐射敏感性受多种因
素所制约 。
关键词 : 牧草 多靶单击模型 辐射敏感性
中国图书资料分类号 : 5 54
S u i t a b l e D o s a g e s a n d R a d i a t五o n S e n s it i v i t i e s F o r 8 9 F o r a g e L e g u m e s . M a H e l in , H a i
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进行辐 射育种时 ,确 定适宜辐射剂量是
取得成功的重要前提 之一 , 因为植物的辐射
敏感性强弱与诱变频率的高低有明显的对应
关系 〔。 。 内蒙古拥有 10 余种栽培的和野生
的优良牧草资源 , 这些牧草资源是辐射育种
的 良好材料 , 但国 内外尚未对其适宜辐射剂
量 、 诱变的生物学效应进行系统研究 。本文以
`℃。 一 y身寸线作 辐射源 , 以属为单位 , 对不 同
种 、 同一种不同变种和品种进行辐射处理 ,准
确地研究它们的适宜辐射剂量 ,从形态学 、 细
胞学 以及分子水平探索辐射的生物学效应 ,
并就 .它们的辐射敏感性进行综合分析 。
1 材料和方法
供试材料为 89 个豆科牧草种和品种 ,隶
. 本研究为国家自然科学基金资助项 目 。
作者简介 : 马鹤林 ,男 , 60 岁 ,副教授 , 主持 国家自然
科学基金 委员会等单 位下达 的四 项科研项 目 , 曾 获内蒙古
自治 区 4 个三等奖 , 选育 “ 农牧一号 ”羊 草品种一个 , 同他人
合作选育牧草 品种三个 . 已发表论 文 30 余篇 ; 现任 中国草
原学 会牧草育种委 员会会长 , 内蒙古草原学会副理事长 。
收稿 日期 1 9 9 4一 0 5一 2 8 。
第 2期 马鹤林 海 棠 申庆宏等 89个豆科牧草种和品种适宜辐射剂量及敏感性分析
属于 n 个属 ,种子名称和来源见表 1 。
试验 以中国农科院原子能所的 6 O C O 一 y
射线源进行照射 ,剂量分别为 O 、 20 、 40 、 60 、
8 0
、
1 0 0
、
1 2 0 和 1 4 o K R , 照射时的含水量经水
分平衡后为 1 2 . 5% 〔2 , 。 照射后以玻璃板垂直
发芽法在 25 ℃士 1℃的种子发 芽箱 内发芽 ,
根据发芽速度的不同 , 每 日调查发芽数 ,待种
子不再发芽时测量根长 以求发芽指数 。
本试验 以 V ID S。 (使活 力指数下降 50 %
的剂量 夕作指标 〔3〕 ,预测种子繁殖植物的适宜
辐射剂量 。 以活力指数大小代表种子的活力 ,
活力指数用公式 V l一 S · iG 计算 。 式中 S 为
幼 苗生长 势 (根长或幼 芽长 ) : iG 为发 芽指
、 , 一 , 、 、 、 . _ . 又 、 G t 一 . _ 、 , 一数 , 计算公式为 : iG 一山 斋 , 其中 G t 为第 t~ ’ r ’ 厂 “ 价 / J ’ ~ ` 勺曰 D t ’ ~ ’ ~ “ / J 月 J “
天发芽增值数 , D t 为相应的夭数 。
辐射损伤程度用 V l%表示 :
V l% -
V l 辐射
V l 对照 X 1 0 0%
按 名靶 单击 模型 Y 一 1 一 l( 一 e拍 ) n 公
式 ,应用计算机作 出 V l%剂量效应 曲线 , 并
根据曲线找出 V I D 。。值 (适宜 辐射剂量值 ) 。
上述多靶单击模型公式中 Y 为某一指标 (如
根长 )的估值 , y 为敏 感系数 , D 为照射量 , n
为一常数 (击中靶数 ) 。
2 结果与分析
2
.
1 辐射的生物学效应
2
.
1
.
1 对生长的抑制作用
种子经辐射后 , 最明显的生物学效应就
是发芽种子的发芽和幼根的土长受到抑制 ,
但豆科不同属和同一属不同种牧草表现不一
样 。 一般说 , 对辐射敏感的牧草受抑制较严
重 , 如对辐射较敏感的草木裤属 ,其根长降至
对照的一半时的剂量为 60 K R ,而扁糟豆属 、
车轴草属 、黄蔑属 、驴豆属其根长降至对照的
一半则需 1 0 0 K R 以上 ;又如车轴草属的天水
红三叶 , 其根长降至对照的一半时的剂量为
60 K R
,而贵州白三叶降至对照的一半时的剂
量则高达 1 1 8 K R 。
2
.
1
.
2 辐射降低 了种子活力
种子活力是指种子播种后在较广的环境
范 围内迅速而整齐的生长状态 , 它是不 同于
生活力的一个单独的质量因子 。 试验表明 ,各
种辐射剂量下的牧草种子 ,其活力均降低 ,但
不同属或同一属 不同种牧草种子其活力降低
的程度不完全一梦 。 在供试的 n 个属的 89
种豆科牧草中 , 以野豌豆属 、 车轴草属 、 胡枝
子属 、 锦鸡儿属的牧草种子活力降低较大 ,岩
黄蔑属 、 首藉属降低较小 , 黄茂属 、 草木梅属 、
扁楷豆属 、 山黛豆属 、 驴豆属居中 。
2
.
1
.
3 辐射使根 尖细胞染色体发生崎变
辐射使根尖细胞的少数细胞有丝分裂受
阻 ,产生各种形式的染色体畸变 。这些畸变包
括 : 中期染色体落后 ; 后期出现染色体桥 . 其
中有单桥 、 双桥和多桥 ,形成桥的同时还伴有
断 片和落后染 色体 , 断片是 由无着丝点的染
色体 片断形成的 , 这些不均等分向两极的染
色体片断 ,在末期即构成微核 。 目前 , 国内外
已把微核细胞率作为植物辐射敏感性程度的
指标 ` 4〕 。
2
.
2 89 个豆科牧草种和品种的适宜辐射剂
量
前人的研究表明 , 植物的辐射敏感性强
弱与诱变频率的高低有明显的对应关系 。 因
此 ,进行辐射育种时选择适宜的剂量 ,就能获
得更 多的突变体供选择 。 本研究以 V I D S。作
指标 ,求出了 89 个豆科牧草种和品种的适宜
辐 射剂量 (表 1 ) , 并根据求得 的适宜辐射剂
量值 ,将 89 个豆科牧草种和品种划分为极敏
感型 ( 0~ 4 9K R ) 、 敏感 型 ( 5 0一 9 9 K R ) 、 中间
型 ( 1 0 0一 14 9 K R ) 、 迟钝型 ( 1 5 0一 1 9 9K R )和
极迟钝型 ( Z o o K R 以上 ) 5 个类型 (表 l ) 。
中 国 草 地 19 95年
表 l 供试 n 个属 89 个豆科牧草种和品种名称 、 来源和适宜辐射剂量及敏感性类型
感型敏类序号 中名 学名 来源或产地 N 值 7值 V DI os值
(K R )
(一 ) 首稽属
1 关中首箱
2 蔚县首箱
3 公农一号首猎
4 察北首猎
5 巨鹿曹楷
6 武功首落
7 长武首猜
8 延川首楷
9 愉林首特
1 0 定边首箱
n 庆阳 曹荷
1 2 天兰首箱
1 3 天水首特
1 4 图牧二号首箱
1 5 润布勒 首箱
1 6 敖汉 首猎
17 肇东 首稽
1 8 淮阴 首箱
1 9 公农二号曹猎
2。 陇东 背猎
川 草原 2号首楷
即 新牧 1号首着
价 草原 1号首猎
24
一廿农 1号首箱
2£ 会 二犷首着
26 ,注格 尔首猜
27 酒泉首荷
2 8 陇中曹楷
2 9 沧州首荷
3。 沙弯首猪
31 永宁首荷
32 河西首拾
3 3 贺兰 山首信
3 4 抗旱首借
35 晋南首拾
3 6 乾县首苍
3 7 北疆首箱
3 8 黄花 首箱
3 9 陕北首箱
4 。 新疆大 叶首箱
M e d i e a go
M de记a g o sa tiv a L. c v ’ Gu an z卜o n g ,
M d ic a即 sa t iva L. e v ’ Yu x ia。 ,
M记ic a g o as t i、 a 1. e v ’ Go n g n洲9 No . l ,
M ed i
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M记ica g o sa t iv: L. e v ’ Ju L u.
M比iea g o sa tiv a L. e v ’ Wu Go . g ,
M司iea g o sa t iv a L. c v ’ Cha n g w u ,
M己ic og o 阳 : i、 a L. c v ’ Yan Chu a n .
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e a即 as t iv o L. e v , Q: n g y a : g ,
M日记ago as t iva L. e v ’ Tia n aL n ,
Med 让缈 sat i几 L. vc ’ T认n 弘u i ,
M己ica 四 sa t iva L. e , ’ Tu m u No . 2`
M de晚 90 V iar a Na比 in . ev ’ Ra m lb矛
M战 ca go sat i铭 L vc ’ OA aH .n
M日icaso sa t流 L . ev . Zab o hla g .
M de iaC即 sa tiva L . ev ’ Hua i y in .
M司iea g o sa tiva L· e , ’ Gon g N佣 9 No . 2,
M己ic a g o sa t i粗 L. e , . L佣 g腼扩
M司iea的 Vair a Mart in L. 口 . aC卿 an N` 2,
M司ie a g o V硕 a Ma rt in L. 口 . Xin口 n No . 1.
M ed ica go V葫 a Mart in L. ev , Ca oyu a n N.O l ,
M己ie a go V air a Ma rt in L. cv . Ga n n的9 No . 1.
M己ie a go sa t iv a L. ev ’ Hui Nin g ,
M记ic a go s a t iv a L . e v ’ Zhu n Ger e .
入1司ie ag o sa t iva L . ev . Jiu Qu a n ,
入1比 ic ag o sa : iv a L . e v ’ L o ng Z卜训 g ,
M记 ic ag o sa t泣va L . ev ’ Can g Zbou ,
M司 ic ag o sa t iva L . ev ’ Sha w a n ,
Mde i
e ag o s a t i
、 a L
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ev ’ Yo n g Nin g ,
M记 io ag o s a t一v a L . c、 ’ He X i,
Med io ag o sa t一v a L
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c v ’ He La n sha n
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M司 io ag o s a t iva L. e v . Ka n g H` n ,
M记ic ag o s a t iva L . e v , J一n g n a n ,
M己ic ag o s a t iv a L. 。、 ’ Qia n Xia n ,
M比 lea g o sa t iv a L. c v ’ 灰 IJia o g `
M记ic ag o fa lca t a
M司ieo g o sa t iv a L. e v ’ Sh; n 段 i,
M瓦一e a g o 隘 t: v a L. e v ’ Xin jia o g Da ye .
陕西关中
张家 口地 区
吉林畜牧所
察哈 尔
甘农大草原系
宁夏农学院
甘农大
陕西省
愉林地 区
定边地 区
陕西
甘肃农业大学
甘肃天水
图牧吉牧场
甲国农科院草原所
内蒙古敖汉旗
黑龙江省畜牧研究所
南农乡浦 ,牧草地
吉林畜牧所
甘肃庆阳
呼和浩特市
新扭八 一农学院
呼和浩特市
甘肃兰州市
宁夏农李院畜牧所
内蒙古准格尔旗
四川省
甘肃省饲料推广总站
张家 口草原所
甘农大
甘农大
甘肃武威
甘肃武威
甘肃武威
山西运城地区
甘农大
新疆 八一农学院
内蒙古呼盟草原站
子州县
宁夏 农学院畜牧系
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中 间 型
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迟 钝 型
迟 钝 型
迟 钝 型
迟 钝 型
迟 钝 型
迟 钝 型
极迟钝型
极迟钝型
极迟钝型
极迟钝型
极迟钝型
极迟钝型
30
(二 ) 扁洽豆 国
41 扁洽豆
42 阴 t址扁洽豆
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Me】一】o t o id路 ur r卜。。 ie a ( L. )
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河北围场
内蒙古 赤峰草原站
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0 1 90 1
仍 . 0 1 9 22 :: :
第 2期 马鹤林 海 棠 申庆宏等 沼9个豆科牧草种和品种适宜辐射剂量及敏感性分析
续表 1
感型敏类序号 中名 学名 来源或产地 N 值 y 值 V ID
。。值
( K R )
(三 ) 草木择属
4 3 白花草木择
4 4 无味草木挥
4 5 奈曼草木择
4 6 黄花草木择
M e l i沁 t u s A d , n s
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M翻 o tu s , u ; v司e n s l ede b
青海省畜牧兽医学院
宁夏农学院畜牧系
哲里木畜牧兽医学院
青海省畜牧兽医学院
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。
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(四 ) 胡枝子属
4 7 胡枝子
4 8 达乌里胡枝子
4 9 绒毛胡枝子
5 0 牛枝子
L se eP d幽 M i e h x
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中国农科院草原所
内蒙古哲盟奈曼旗
内蒙古哲盟奈曼旗
内蒙古乌拉特中旗
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极敏感型
极敏感型
敏 感 型
敏 感 型
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(五 ) 驴豆属 On o b尽 e h i` M i m
s x 埃基斯红豆草 On ob仔e hi: V让iae fo石a骊p . c、 ’ a i : i五,
5 2 麦罗斯红豆草 on ob ycr his钱 iae fob 。段即 . 。、 ’ Mely 吸 ,
5 3 8 1一 1 0 0 红豆草 o nob ycr his Vic iae fo匕a sc o p . ev ’ 8 1一 1。。.
s奋 雷蒙特红豆草 0。由了c卜is V让iae fob a sc 叩 . 。v ’ L6 m en g r e ,
5 5 可它尔红豆草 o n obr y e卜15节 eiae咸 a cS o p . c , ’ Ke t: 「e ,
1
.
4
内蒙古农牧学院草原系 1 . 3
内蒙古农牧学院草原系 4 . 4
内蒙古农牧学院草原系 1 . 2
内蒙古农牧学院草原系 2 . 7
0
.
0 6 6 7 0 1 0 3
.
2
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0 4 2 1 9 0 1 0 3
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0 1 6 1 6 8 5
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7
0
.
0 5 5 3 0 1 3 4
.
4
0
.
1 0 1 8 0 1 3 1
.
9
(六 ) 黄蔑属
5 6 沙打旺
5 7 早熟沙打旺
A st ar g al us L
As tr ag a lus a dsu r g e n s琳 1
sA t r犯。 l此 a dsu 飞e n s pa ll L. e v ’ Za o 由u ,
宁夏农学院
弓长家 口草研所 ::
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。
0 3 3 7 0
0
.
0 4 8 3 0
9 9
.
8
12 0
。
7
(七 ) 锦鸡儿属
5 8 荒漠锦鸡儿属
59 横山柠条
60 小+D锦鸡儿
61 狭叶锦鸡儿
6 2 柠条锦鸡儿
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甘肃省饲料推广总站
甘肃省饲料堆广总站
内蒙古牧科院
内蒙古牧科院
内蒙古牧科院
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6
极敏感型
(人 ) 岩黄蔑属
6 3 山竹岩黄茂
64 木岩黄茂
“ 蒙古岩黄蔑
“ 塔落岩黄茂
67 细枝岩黄蔑
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张家 口地区草原畜牧所 。
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4 极迟钝型
(九 ) 野豌豆 属
6 8 箭舌豌豆 8 8 2
6 9 箭舌豌豆 8 8。
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内蒙古牧科院
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极敏感型
极敏感型
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山野豌豆
广布野豌豆
黑龙江野豌豆
假香野豌豆
歪头菜
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极敏感型
极敏感型
7012儿456
中 国 草 地 1995年
续表 1
序号 中名 学名 来源或产地 N 值 了值 V I D
。。值
(K R )
敏 感
类 型
型感间敏中件乃ūQ曰nō口11.…04户hu曰00,土亡nt l`OC户J, 11八乙
1l
(十 ) 车轴草属
7 天水红三叶
78 呼盟红三叶
79 新西兰 白三 叶
80 兰州 白三叶
81 日不 白三 叶
2S 贵州 白三 叶
83 新疆野 火球
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(十一 ) 山黛豆属
84 栽培 山黛豆
8 5 兰花 山黛豆
86 春 山黛豆
8 7 马齿 山热豆
8 8 麻皮 山薰豆
8 9 扁夹 山黛豆
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( )
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. 艺7 1 4 1
试验结果表明 ,不同属 、 同一属不同种牧
草的辐射敏感性差异很大 。 依照各 个属牧草
种和品种 的 V I D S。值的平均值 . n 个属 的豆
科牧草辐射敏感性排列顺序是 : 野豌豆属 >
胡枝子属 > 锦鸡儿属 > 车轴草属 > 扁楷豆属
> 山薰豆属 > 草木榨属 > 黄芭属 > 驴豆属 >
岩黄蔑属 > 首稽属 。 这就是说 . 野豌豆属 、 胡
枝子属 、 锦鸡儿属牧草对辐射较为敏感 ; 首楷
属 、 驴豆属 、 岩黄茂属较为迟钝 : 其它居中 。
同一属 内不同种或不 同品种对辐射的敏
感性 差异很大 ,且 n 个属均表现了相同的结
果 ,这是由于它们各 自的基因不同所决定的 。
也有例外 : 如岩黄蔑属牧草的平均千粒重为
4] 8
. 但其半致死剂量 却高达 1 3 5 . 7 ; 另外 ,
同一属的不 同种和不同品种 . 它们的种子大
小除个别外一般都相近 . 但它们的半致死剂
量却相差甚大 ,对此 尚不能作 出解释 。
表 2 种子大小与辐射敏感性的关系
属 名 千粒重 (平均值 ) (克 ) V ID : 。值 ( K R )
15 4
.
2
1 1 0
.
3
1 () 6
.
4
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3 辐射敏 感性的综 合分析
为什么有的牧草对辐射敏感 ? 有的牧草
对辐射较为迟钝 ? 哪些因素制约着辐射敏感
性强弱 ? 这一直是育种工作者所关注并进行
探讨的重要问题 。 本文仅就我们对 89 个牧草
种和品种辐射后的研究结果作一综合分析 。
3
.
1 种子大小与辐射敏感性
观察表明 . 以属为单位 . 种子越小者越耐
辐射 ,相 反种子越大者则越不耐辐射 (表 2 ) 。
首 荷 属
黄 蔑 属
草 木挥 喊
扁荷豆 属
车轴草属
胡 枝子属
野豌豆 属
乍铃又鸟 JL. 属
山薰豆 属
1
.
8
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.
9
2
.
3
2
.
1
1
.
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.
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斗7 . 5
9 9
.
8 ;:
,
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3
.
2 种子活力与辐射敏感性
测算表 明 , 凡种子活 力强的牧草就耐辐
射 . 相反就不耐辐射 。从测算的每个属牧草的
平均活力 印平均半致死剂量可以看 出 , 活力
与半致死剂量呈显 著的正相关 , 相关 系数在
0
.
9 以 卜(表 3 ) 。 据报道 乡舌力强的种子具有
原生质和膜系统 }}及水仪 、 胚对基质的利用效
第 2期 马鹤林 海 棠 申庆宏等 89 个豆科牧草种和品种适宜辐射剂量及敏感性分析
率高 、 线粒体合成功能强 、 蛋 白质和膜系统比
较稳定 、 A T P 变化快修复能力强等多种生理
生化特点 , 这些综合协调的特点 ,使活力强的
种子比活力弱的种子更能抵御 由于辐射带来
的损伤 。
表 3 种子活力与半致死剂量的相关性
属 名 平均 活力 V ID S。 ( K R ) 相关 系数
野豌豆属
胡 枝子属
锦鸡儿属
车轴草属
扁猎豆属
山黛豆属
草木挥属
黄 蔑 属
驴 豆 属
岩黄蔑属
曹 猎 属
::
3 8
.
8
4 2
。
0
4 7
.
2
6 6
.
4
7 8
.
7
8 5
.
1
8 8 2
9 2
.
6
1 0 6
.
4
1 1 0
.
3
1 1 4
.
5
1 3 5
.
7
15 4
.
2
0
.
9 2 8 6
0
.
9 93 8
0
.
9 9 2 4
0
.
9 94 5
0
.
9 9 1 7
0
.
9 9 8 1
0
.
9 9 4 8
0
.
9 9 1 2
0
.
9 94 1
0
.
9 98 7
0
.
9 9 19
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3
.
3 品种特点与辐射敏感性
观察表明 ,地方品种比育成品种更耐辐
射 。 以全国牧草品种审定委员会已审定通过
的 15 个首蓓地方品种和 8 个育成品种为例 ,
15 个 地 方 品 种 的 平 均 半 致 死 剂 量 为
1 86
.
I K R
,而育成品种的平均半致死剂量为
1 2 7
.
4 K R ; 首猎地方品种的半致死剂量 比育
成 品种的半致死剂量高达 46 . 1 % (见表 1 ) 。
另外 , 野生种又 比地方品种和育成品种更耐
辐 射 。 如野生的黄花首蓓 , 其半致死剂量 为
30 5
.
g K R
, 分 别 比地 方 品种 和育 成 品种 高
6 4
.
4%和 1 4 0 . 1% 。
3
.
4 生态条件 与辐射敏感性
对首藉辐射材料的研究表明 ,分 布在我
国西北地 区的首蓓品种 , 尤其是分布在新疆
地区的品种更耐辐射 。如北疆首蓓 、 陕北首猎
和 新疆大 叶首藉 . 其半 致 死 剂 量分 别为
2 5 9
.
0
、
3 7 8
.
7 和 5 3 8 3K R , 远 比分布在其它
地 区的首猎品种高得多 。西北地区地处高原 ,
寒冷干旱使这些品种对外界环境更具有忍耐
力 。 另外 ,这些地区又属 于太 阳的高辐射地
带 ,这也是它们更耐辐射的原因之一 。
3
.
5 品种的生理生化特性与辐射敏感性
对几个首猎品种的生化分析表明 , 在一
定范 围内 ,过氧化物酶活性随辐射剂量 的加
大而加强 。如关中首蓓 、 陇东首楷和新疆大叶
首楷 , 在 80 K R 的照射下它们的酶活性分别
是 4 . 1 6 、 7 . 20 、 n . 79 愈创木酚 (克鲜重 一 ’ ·
小时 一 ’ ) ; 当照射剂量加大到 1 20 K R 时 , 其活
性分别提高 到 4 . 09 、 5 . 76 和 12 . 74 ;这就是
说 , 活性愈高愈耐辐射 。 众所周知 , 在强辐射
下高能的射线可使生物体内的水分子电离 ,
产生 H 、 H O 、 H O Z 等自由基 (失去电子的分子
原子基团 ) , 这些 自由基是强氧化剂 , 对生物
大分子 (如 D N A 和蛋白质等 ) 有极大的破坏
作用 。 而过氧化物酶通过有关酶和一些能与
自由基反应产生稳定的有机分子的方式将 自
由基清除 ,从而减少生物体的破坏作用 ,表现
出耐辐射 。 可以认为 ,过氧化物酶是辐射的保
护酶系统 。 已有报道 〔5 , ,过氧化氢酶和超氧化
物岐化酶也属于保护酶系统 。
我们早期的研究 已发现 , 不饱和脂肪酸
中的油酸和亚麻酸对辐射也有保护作用 〔 6 , 。
总之 , 辐射敏感性是一个复杂间题 ,受诸多因
素的影响 ,要确切了解它尚需作更深入的研
究 。
4 参考文献
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业应 用 , 1 9 8 7 , 8 2 ~ 8 6
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