全 文 ：·基础研究 ·
太空搭载决明属牧草种子对其农艺性状的影响＊
徐国忠 , 郑向丽 , 应朝阳 , 黄毅斌 , 翁伯琦
(福建省农科院农业生态研究所 、福建省山地草业工程技术研究中心 , 福建 福州 350013)
摘　要:太空搭载决明属牧草 6个品种种子 , 通过盆栽试验观测其 SP1和 SP2代搭载效应 ,试验结果表明 ,航天
搭载能提高部分决明品种种子出苗率 、能改良部分决明品种的农艺性状 ,对决明品种的生殖生长期影响较大 。
关键词:太空搭载;决明属;牧草
中图分类号:S121
文献标识码:A
文章编号:1007-7146(2007)05-0537-05
AStudyofBiologicalEfectsonChamaecristaspp.
fromSpaceship-carriedSeeds
XUGuo-zhong, ZHENGXiang-li, YINGZhao-yang, HUANGYi-bin, WENGBo-qi
(AgriculturalEcologyInstitute, FujianAcademyofAgriculturalSciences, FujianEngineeringand
TechnologyResearchCenterforHilyPrataculture, Fuzhou350013, Fujian, China)
Abstract:TheseedsofsixChamaecristaspp.carriedbyspaceshipandtheeffectsonSP1 andSP2 generationwere
studied.TheresultsshowedthatthegerminationrateofsomeChamaecristaspp.haveincreased, somecharactersof
growthofsomeChamaecristaspp.havechanged, thesituationofreproducegrowthofsixChamaecristspp.havebigal-
terations.
Keywords:spaceship-carried;Chammaecrista;forage
　　自 1987年以来 ,我单位先后从澳大利亚国际农
业研究中心 (ACIAR)与澳大利亚热带牧草种质资源
中心(ATFGRC)引进源自世界各地的豆科决明属
(Chamaecrista)牧草 ,并在福建的闽北 、闽南 、闽西等
地方进行红壤山地示范种植 。多年试验研究表明 ,
这些品种抗旱性强 ,具有耐酸 、耐瘠 、抗铝毒 、固氮活
性高 、无病虫害 ,适口性尚可等优良特点 ,很适宜热
带 、亚热带红壤丘陵区种植的优良多年生豆科牧草
品种 ,可用于荒山荒坡改造 ,生态果园套种 、水土保
持利用及观光农业园的四季绿化 ,但其出苗率和某
些生长特性等有待改良 [ 1-2] 。
太空环境条件特殊 ,既有辐射效应 [ 3-6] ,又有重
力 、离心力等各种效应 ,可以使植物细胞发生突变 ,
从而产生新物种 ,与常规育种方法相比较 ,此育种方
法具有变异幅度大 、稳定快 、周期短等优点 [ 7-9] 。我
们采用航天搭载决明属牧草种子 ,观测搭载对其生
物学的效应 ,掌握其变异规律 ,再加以筛选 ,以期筛
选出品质优良 、出苗率高 、农艺性状好的新品种。
第 16卷第 5期
2007年 10月 　　　　　　　　　
激　光　生　物　学　报
ACTA　LASER　BIOLOGY　SINICA　　　　　　　　　　　Vol.16No.5Oct.2007
＊ 收稿日期:2006-09-13;修回日期:2006-10-18
基金项目:国家科技基础条件平台重点项目(2005DKA21005);福建省科技厅重点项目(2005N029);福建省自然基
金项目(B0610017);福州市科技局项目(2006-K-114)
作者简介:徐国忠(1965— ), 男 ,副研究员 , 主要从事牧草育种等研究工作。(电话)0591-87576661;(电子信箱)xu-
guozhong178@hotmail.com
1　材料与方法
1.1　供试品种
ATF2204、 ATF2217 (Chamaecrasta nictitans),
CPI34721 (Chamaecrista rotundifolia cv Wynn),
CPI86134、CPI92985、CPI3248(Chamaecristarotundifo-
lia),它们均引自 ATFGRC。
1.2　搭载处理
本次试验搭载我国第十八颗返回式科学技术与
实验卫星 ,它是我国第四代返回式卫星 ,卫星于 2003
年 11月 03日 15 ∶20分于酒泉卫星发射中心成功发
射升空 ,卫星在近地点 200公里 ,远地点 350公里的
轨道上运行 ,轨道倾角为 63°,轨道周期平均为 90分
钟 。卫星在空间运行 18天后 ,于 2003年 11月 21日
在四川省遂宁地区成功回收 。
1.3　栽培方法
试验采用盆栽进行 ,盆钵采用塑料盆钵 ,直径为
28 cm土壤为红壤土 。试验分两个处理 ,搭载处理和
原种 (即对照 CK), 4个重复 , (SP2 代试验为 SP1 代
收获的种子 ,搭载处理种子 ,各品种分别采用混合收
集的种子),播种前施基肥 , N为 25 kg/hm2、P2O5 为
40 kg/hm2 、K2O为 50 kg/hm2 ,并接种相应的根瘤菌 ,
3(真)叶一心期间苗 ,每盆保留 3株健康苗。植株生
长过程中观测其出苗率 、茎长 、冠高 、茎粗 、分枝数 、
叶数 、叶长 、叶宽等生长特性 ,记录其现蕾 、初花 、盛
花 、初荚 、盛荚 、成熟期 ,并测定植株地上部干重 、统
计试验数据并分析其变化规律。
2　结果与分析
2.1　航天搭载对决明牧草种子出苗率的影响
2.1.1　航天搭载对决明牧草种子 SP1代出苗率
的影响　6个决明牧草品种种子经过航天搭载后 , 4
个品种 (2204、2217、34721和 92985)搭载后的出苗
率有显著提高 ,其中搭载后出苗率比相应对照出苗
率 2204提高 675 %、2217提高 63.16 %、34721提高
433.3 %、92985提高 230 %,经 LSD检验 (最小显著
差法),差异水平达到显著或极显著水平 (见表 1);
其余 2个品种 86134和 3248搭载后虽然出苗率都有
提高 ,但经 LSD检验 ,都未达到显著水平。
2.1.2　航天搭载对决明牧草种子 SP2代出苗率
的影响　6个牧草品种航天搭载 SP2 代的出苗率见
表 1,经 LSD分析表明 , 航天搭载后 , 34721和 92985
的出苗率在 SP2 代有极显著提高 ,分别为 61.1 %和
86.4 %,其余 4个品种虽有不同程度的增加和减少 ,
但分析表明它们都无显著差异。
表 1　决明牧草航天搭载各品种的出苗率
Tab.1　ThegerminationrateofsixChamaecrista
spp.byspaceship-caried
品(种)系
Variety
出苗率
Germinationrate(%)
出苗率
Germinationrate(%)
CK SP1 CK SP2
2204 5 38.75＊＊ 30.83 34.17
2217 27.5 44.87＊＊ 44.17 34.17
34721 3.75 20＊ 30.00 48.33＊＊
86134 1.25 3.125 56.67 65.83
92985 6.25 20.625＊ 18.33 34.17＊＊
3248 6.25 11.25 14.17 12.50
　　注:＊为 5 %水平显著差异 , ＊＊为 1 %水平极显著
差异 , 下同。
Note:＊, ＊＊ Significanceat0.05 and0.01 levels, re-
spectively.Thesameasbelow.
2.2　航天搭载对决明牧草植株生长特性的影响
2.2.1　航天搭载对决明牧草 SP1代植株生长特
性的影响　决明牧草植株生长情况见表 2 ,经 LSD
检验 , 6个决明牧草品种经航天搭载后 ,其植株茎长
度 、茎粗度 、叶子数量都无显著变化 ;其它植株生长
特性表现为 , 86134搭载后植株茎长和冠高有显著减
少 、但其分枝数却有显著增加;2204搭载后叶长有显
著减少 , 2217搭载后叶宽有显著减少。
2.2.2　航天搭载对决明牧草 SP2代植株生长特
性的影响　6个牧草品种航天搭载 SP2代的农艺性
状见表 3,经 LSD分析表明 , 航天搭载后 ,茎长 、冠高
92985在 SP2 代有极显著增长 ;茎粗 2217有显著减
少 ;叶宽 3248有显著减少 ,其余则无显著差异。
2.3　航天搭载对植株生物量的影响
2.3.1　航天搭载对 SP1代植株生物量的影响　
航天搭载后各品种植株地上部生物量 (干重 /盆)见
表 4,经 LSD检验 , 6个决明牧草品种航天搭载后 ,
34721品种生物量有显著减少 、86134品种有极显著
减少 ,其余 4个品种无显著差异。
538　　　　　　　　　　　　　　激　光　生　物　学　报　　　　　　　　　　　第 16卷
表 2　决明牧草航天搭载后的农艺性状变异情况
Tab.2　AgronomycharacterandvariationofsixChamaecristaspp.afterspaceship-caried
品(种)系
Variety
茎长(㎝)
Stemlength
冠高(㎝)
Planthigh
茎粗(㎝)
Stemsize
分枝数
BranchesNo.
叶数
LeafNo.
叶长(㎝)
Leaflength
叶宽(㎝)
Leafwidth
2204CK 60.29 57.79 0.57 4.33 63.58 8.38 2.63
2204SP1 58.75 57.63 0.53 4.29 60.08 7.50＊ 2.53
2217CK 58.42 57.46 0.55 5.17 54.17 7.82 2.47
2217SP1 63.25 61.63 0.56 4.17 44.92 7.65 2.07＊
34721CK 69.92 13.63 0.38 11.33 161.17 2.68 1.88
34721SP1 65.29 14.50 0.37 9.58 148.38 2.81 1.83
86134CK 52.42 34.83 0.36 30.75 126.08 3.38 2.14
86134 SP1 35.00＊ 20.75＊ 0.35 41.75＊ 121.75 2.98 1.95
92985CK 62.83 37.75 0.36 9.17 115.00 3.14 1.84
92985SP1 64.29 42.42 0.35 9.50 98.00 3.14 1.95
3248CK 100.17 95.50 0.46 4.58 65.53 4.08 2.28
3248SP1 96.50 89.58 0.38 3.83 58.46 4.03 2.31
表 3　决明牧草航天搭载后的农艺性状变异情况
Tab.3　AgronomycharacterandvariationofsixChamaecristaspp.afterspaceship-caried
品系
Variety
茎长(cm)
Stemlength
冠高(cm)
Planthigh
茎粗(cm)
Stemsize
分枝数
BranchesNo.
叶数
LeafNo.
叶长(cm)
Leaflength
叶宽(cm)
Leafwidth
2204CK 53.83 51.83 0.40 4.67 48.08 7.41 1.83
2204SP2 44.71 43.00 0.32 2.75 30.67 7.08 1.69
2217CK 45.42 43.83 0.35 4.25 31.92 7.08 1.75
2217SP
2 41.08 39.92 0.25＊ 3.67 30.08 7.08 1.82
34721CK 66.75 16.50 0.17 9.92 139.00 2.71 1.80
34721SP
2 72.75 15.08 0.15 9.92 141.83 2.34 1.51
86134CK 57.92 22.58 0.20 41.67 306.08 3.32 1.88
86134SP2 60.08 26.00 0.21 30.50 245.75 3.37 1.95
92985CK 48.09 19.75 0.18 5.00 79.17 2.58 1.46
92985SP2 72.42＊＊ 37.67＊＊ 0.22 5.58 80.33 2.53 1.51
3248CK 82.00 69.58 0.29 4.50 51.83 4.07 2.21
3248SP2 82.33 64.75 0.33 4.58 60.33 3.63 1.89＊
表 4　决明牧草航天搭载后的生物量(干重 /盆)
Tab.4　ThebiomassesofsixChamaecristaspp.after
spaceship-caried(dryweight/pot)
品(种)系
Variety
生物量(克)
Biomasses(g)
生物量(克)
Biomasses(g)
CK SP1 CK SP2
2204 9.57 12.53 9.68 5.88
2217 13.10 10.97 7.13 5.50
34721 18.30 14.83＊ 16.38 16.88
86134 16.57 5.90＊＊ 31.00 25.30
92985 12.57 13.13 9.70 10.75
3248 22.50 22.27 16.88 24.13
2.3.2　航天搭载对 SP2代植株生物量的影响　
航天搭载后 SP2代各品种植株地上部生物量 (干重 /
盆 )见表 4,经 LSD检验 , 6个决明牧草品种航天搭载
后 ,其生物量都无显著差异。
2.4　航天搭载对植株生殖生长期的影响
2.4.1　航天搭载对 SP1代植株生殖生长期的影
响　决明属牧草品种航天搭载后 (见表 5),各品种
生殖生长期变化呈多样性。其中 2217搭载后各个
时期都表现为提早 ,其范围为 2 ～ 6天;34721各个时
期表现为推迟 ,其范围为 11 ～ 21天 ;86134也表现为
推迟 ,但其范围仅为 1 ～ 3天 ;3248也表现为推迟 ,其
范围为 3 ～ 7天;2204和 92985则表现为既有提早时
期 、也有推迟时期 ,其中 2204搭载后现蕾期提早 1
天 、始花期提早 19天 、现荚期提早 2天 ,但其盛花期
却推迟 8天 、盛荚期推迟 5天 、成熟期推迟 8天;
92985现蕾期提早 4天 ,始花期 、现荚期不变 ,但其盛
花期却推迟 8天 、盛荚期推迟 9天 ,成熟期推迟 5天。
539第 5期　　　　　　　　　　　徐国忠等:太空搭载决明属牧草种子对其农艺性状的影响　　　　　　　　　　
表 5　决明品种航天搭载后植株生殖生长期
Tab.5　ThereproductionperiodofsixChamaecristaspp.afterspaceship-caried
品(种)系
Variety
现蕾(天)
Bud(day)
始花(天)
Flower(day)
盛花(天)
Fulflower(day)
现荚(天)
Pod(day)
盛荚(天)
Fullpod(day)
成熟(天)
Mature(day)
2204CK 96 109 115 114 121 135
2204SP1 95 90 123 112 126 143
2217CK 106 113 128 115 131 145
2217SP1 100 111 123 113 126 140
34721CK 88 106 122 109 124 132
34721SP1 99 118 134 121 138 153
86134CK 145 151 158 152 160 187
86134SP1 146 152 161 153 163 189
92985CK 89 97 111 99 113 125
92985SP1 85 97 119 99 122 130
3248CK 116 124 137 126 139 156
3248SP1 123 132 140 130 142 161
2.4.2　航天搭载对 SP2代植株生殖生长期的影
响　6个牧草品种航天搭载 SP2代的生殖生长情况见
表 6,各品种生殖生长期变化也呈多样性。其中 2204
和 2217各个时期都表现为推迟 ,其范围分别为 10 ～
15天和 1 ～ 7天;86134、92985和 3248都表现为提早 ,
其范围分别为 1 ～ 11天 、9 ～ 16天和 )7 ～ 12天;而
34721则表现为既有提早 、也有推迟 ,其中现蕾期推
迟一天 ,其余各个时期却都为提早 ,提早范围为 3 ～
15天。
表 6　决明品种航天搭载后植株生殖生长期
Tab.6　ThereproductionperiodofsixChamaecristaspp.afterspaceship-caried
品(种)系
Variety
现蕾(天)
Bud(day)
始花(天)
Flower(day)
盛花(天)
Fulflower(day)
现荚(天)
Pod(day)
盛荚(天)
Fullpod(day)
成熟(天)
Mature(day)
2204CK 111 128 138 130 143 157
2204SP2 126 139 149 142 153 167
2217CK 130 141 150 144 151 171
2217SP2 133 144 150 148 153 176
34721CK 98 130 145 132 147 159
34721SP2 99 123 139 124 144 144
86134CK 143 148 170 157 174 187
86134SP2 142 147 159 151 161 178
92985CK 113 127 140 127 142 153
92985SP2 99 112 131 114 133 137
3248CK 143 149 158 151 160 177
3248SP2 131 140 150 144 152 166
3　结果与讨论
3.1　航天搭载能提高部分决明品种种子出苗率
决明品种的种子由于其种皮坚硬 ,出苗率较低 。
本试验通过航天搭载 ,其 SP1代 6个决明品种中有 4
个品种的出苗率有显著提高 ,说明太空搭载刺激能
有效提高决明品种的出苗率;这里要特别说明的是 ,
SP1代种植的种子由于搭载时间关系 ,无法当年种
植 ,要到第二年才能种植 ,种子种植时已是间隔 1年
的陈年种子 ,因此影响其种子的发芽率 ,由于各品种
影响各不相同 ,才导致 SP1 代相应对照的出苗率最
低仅为 1.25 %。由于 SP1代 [ 10-12]的刺激为暂时生
理性的效应 ,有些刺激在 SP2代 [ 13]就消失了 ,能够保
留下来的为可遗传的变异 ,本试验中有 2个决明品
种 (34721和 92985)的出苗率在 SP2 代仍然有显著
的提高 ,说明其为可遗传的变异 ,通过筛选有望获得
种子出苗率较高的新品种 ,我们将在今后的选育过
程中加以重点培育 。
540　　　　　　　　　　　　　　激　光　生　物　学　报　　　　　　　　　　　第 16卷
3.2　航天搭载能改良部分决明品种的农艺性状
航天搭载 SP1代 ,搭载后决明牧草除 86134品种
的分枝数有显著提高外 ,其余有变异的农艺性状都
表现为典型的抑制效应 ,各品种表现各不一样 ,与品
种有关。航天搭载 SP2代 ,在 SP1代有抑制效应的性
状都得以恢复 ,说明这样抑制效应都是不可遗传的 ,
而真正有可遗传的变异只有 92985品种的茎长 、冠
高得以显著增长 、3248品种的叶宽得以显著增大 、
2217茎粗得以显著减少 ,这些变异是将来我们选育
工作中需要加以重点培育的 ,用于改良决明品种农
艺性状的目标方向 。
3.3　航天搭载对决明品种的生殖生长期影响较大
航天搭载 SP1代 ,搭载后决明牧草除 2217品种
各个生殖生长期表现为提早外 ,其余 4个品种显现
抑制作用 ,各个时期基本表现为推迟现象。而在航
天搭载 SP2代 ,生殖生长期的变异是 ,羽叶决明 2204
和 2217为推迟 ,圆叶决明 3248、34712、86134、92985
表现为提早。因此从本次试验来看 ,决明牧草航天
搭载后 ,其植株生殖生长期的变异与种的关系相当
密切 ,同一个种的变异方向基本一致 。通过太空搭
载诱变 ,可以选育出各种生殖生长习性的诱变变异
株系后代 ,可为决明属牧草的有性杂交育种提供范
围较为广泛的亲本材料。
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541第 5期　　　　　　　　　　　徐国忠等:太空搭载决明属牧草种子对其农艺性状的影响