全 文 ：中国农业科学 2005,38(12):2566-2570
Scientia Agricultura Sinica

收稿日期：2005-05-30
基金项目：福建省科技厅项目（2003N044、2001Z078、2003S032）资助
作者简介：翁伯琦(1957-)，男，福建福州人，研究员，主要从事生态农业技术研究。Tel：0591-87884600；E-mail:boqiweng@yahoo.com.cn


决明属牧草 60Co-γ射线辐射后代的若干特性研究
翁伯琦，徐国忠，郑向丽，应朝阳，黄毅斌
（福建省农业科学院农业生态研究所， 福州 350013）

摘要：利用 60Co-γ射线辐射豆科决明属 5个牧草品种的种子，通过 M1～M3代田间试验观察和筛选，选取 5个
变异株系后代进行 M4代盆栽试验。结果表明，其农艺性状有不同程度的变异，其中 2219、86134、92985 辐射后代
生物量分别比原种增加 10.4%、42.8%、20.74%，植株的氨基酸营养成分也呈现较大程度的变化。RAPD 分析表明，
辐射后代与原种的 DNA 指纹图谱存在明显差异。
关键词：辐射；决明属；牧草；RAPD分析

Study on Several Characters of Chamaecrista spp. Irradiated by 60Co -γ
WENG Bo-qi, XU Guo-zhong, ZHENG Xiang-li, YING Zhao-yang, HUANG Yi-bin
(Agricultural Ecology Institute, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350013)

Abstract: The seeds of five Chamaecrista spp. pasturages were irradiated by 60Co-γ. Based on the observations of M1, M2, M3
generation in fiel experiment, five plants with bigger variations in agronomic character were elected for pot experiment M4. The
results showed that there were some differences in agronomic characters among the five cultivars and their parents without
irradiation. The biomass of 2219, 86134 and 92985 after irradiation increased by 10.4%, 42.8% and 20.74%, respectively. The
nutrient elements of plants also changed greatly. On the basis of analysis by using random amplified polymorphic DNA (RAPD)
markers, it was found that there were obvious differences in DNA fingerprinting between the progenies after irradiation by 60Co-γ
and their parents.
Key words: Irradiation; Chammaecrista spp; Pasturage; RAPD

自 1987年福建省引入决明属豆科牧草以来，进行
了适应性与应用性筛选研究，多年的评价结果表明，
其主要具有抗旱性强、耐酸、耐瘠、抗铝毒、固氮效
率高，病虫害较少且生物产量较高等明显优点，适用
于红壤山地果园套种以及荒山、荒坡改造与防治水土
流失，但其再生能力以及饲用适口性等均有待于改良。
许多研究都表明利用辐射诱变育种是一种有效方
法[1~3]，在粮经作物育种方面取得了良好成效，但在牧
草辐射育种方面主要集中在苜蓿、燕麦、沙打旺等少
数品种上[4, 5]，而决明属豆科牧草辐射诱变育种研究国
内外少见报道。本研究旨在通过辐射诱变手段选育更
为优良的牧草品种，力求为决明属牧草品种应用拓展
领域，同时为牧草育种提供有效借鉴。
1 材料与方法
1.1 供试品种
供试品种和来源见表 1。
1.2 辐射处理
通过 60Co-γ射线对 5个决明品种的种子进行辐射
（吸收剂量分别为 200 Gy、250 Gy、300Gy、350 Gy
和 400 Gy，剂量率为 4.6875Gy·min-1。辐射在福建省
农业科学院稻麦研究所钴源室进行），辐射的 5个品种
都为在生产上推广应用的常规稳定品种，辐射种子都
为上一年收获的同一批次的种子，决明属牧草为自花
授粉植物，个体间不会产生变异。
1.3 筛选试验
试验在福建福州郊区埔党田间试验地进行，M1
代以行播种植，试验对照采用与辐射同一批的未辐射
的种子，辐射与对照隔行播种，辐射 M1 代混合收集
种子；M2 以后采用上一代收集的种子进行下一代试
12期 翁伯琦等：决明属牧草 60Co-γ射线辐射后代的若干特性研究 2567
验，M2排列与M1代相同，M2代有变异的植株单株（12
株）收种；变异株系进行 M3 代稳定性试验，排列同
上，农艺性状稳定的后代按株系收种（10 株系）。根
据试验目的和 M3 代表现，从已稳定株系后代中，选
取各品种 5个变异株系后代进行M4代盆栽试验。

表 1 供试品种和来源
Table 1 Cultivars tested in this study
品种
Cultivars
学名
Scientific name
原产地
Original place
引种源
Collected from
ATF2217 Chamaecrasta nictitans 巴拉圭 Paraguay ATFGRC
ATF2219 Chamaecrasta nictitans 巴拉圭 Paraguay ATFGRC
CPI34721 Chamaecrista rotundifolia cv Wynn 巴西 Brazil ATFGRC
CPI86134 Chamaecrista rotundifolia 墨西哥Mexico ATFGRC
CPI92985 Chamaecrista rotundifolia 墨西哥Mexico ATFGRC

1.4 盆栽试验
盆钵采用塑料盆钵，直径为 28 cm，试验土壤为
红壤土，每盆土重量为 10 kg。试验分 2个处理：辐射
和未辐射（即对照 CK），4 个重复。播种前施基肥，
N为 25 kg·ha-1、P2O5为 40 kg·ha-1、K2O为 50 kg·ha-1；
并接种相应的根瘤菌。每盆播种 20粒，三（真）叶一
心期间苗，每盆保留 3株。
1.5 分析方法
1.5.1 氨基酸分析 采用氨基酸自动分析仪进行测
定（由福建省农业科学院中心实验室分析）。
1.5.2 遗传分析 采用 RAPD 分析方法。（1）植物
材料的采集：于牧草营养生长期，采集各供试品种植
株的幼嫩叶片。（2）模板制备（DNA 提取方法）：使
用 DNA 为模板，提取方法采用改进的 CTAB 法，参
照文献[6]。（3）引物的选择：本试验所用的引物由上
海生工生物工程技术服务有限公司合成。本试验随机
筛选了 16个引物（表 2）。（4）PCR反应程序：参照
文献[7]。

表 2 引物名称和序列
Table 2 Name and sequence of primers
引物
Primers
序列
Sequence
引物
Primers
序列
Sequence
引物
Primers
序列
Sequence
引物
Primers
序列
Sequence
S3 CATCCCCCTG S11 GTAGACCCGT S108 GAAACACCCC S26 GGTCCCTGAC
S5 TGCGCCCTTC S12 CCTTGACGCA S158 GGACTGCAGA S28 GTGACGTAGG
S6 TGCTCTGCCC S13 TTCCCCCGCT S188 TTCAGGGTGG S78 TGAGTGGGTG
S8 GTCCACACGG S19 ACCCCCGAAG S198 CTGGCGAACT S88 TCACGTCCAC
2 结果与分析
2.1 辐射 M4代植株农艺性状的变化
辐射后代决明品系的农艺性状见表 3，供试的 5
个品种茎长、叶宽虽有变化但经 LSD（最小显著差数
法）分析都无显著差异；其它农艺性状 LSD分析表明，
品种 34721后代冠高有显著的增长；品种 2219后代茎
粗有显著的增长；品种 86134后代分枝数有极显著的
提高，品种 92985后代有显著的降低；品种 86134后
代的叶数有极显著的增加；品种 2219后代的叶长有显
著的增长，其余的都无显著变化。
2.2 辐射 M4代植株生物量的变化
图 1表明决明牧草辐射后代植株的生物量。品种
2217辐射后代生物量下降 1.7%，34721的后代增加了
4.9%，但都无显著差异；品种 2219、86134 和 92985
辐射后代分别增加了 10.4%、42.8%和 20.7%，经 LSD
检验，差异达到显著或极显著水平。
2.3 辐射 M4代植株氨基酸营养成分的变化
植株氨基酸总含量变化见表 4。品种 2219在辐射
后植株氨基酸总含量有显著的降低，品种 86134有显
著的增加，其余 3个品种都无显著变化；17种氨基酸
含量与总的氨基酸含量变化基本相同。品种 2219在辐
射后 17种氨基酸含量都下降，而 86134品种却增加，
其余 3个品种除个别氨基酸外都无显著变化。
2.4 RAPD 分析
决明属牧草引物前期筛选（共 60个引物）结果表
2568 中 国 农 业 科 学 38卷
表 3 5 个决明品种辐射处理后的农艺性状
Table 3 The agrinomical characters of 5 varieties of Chamaecrista after irradiation treatment
品种 处理
Cultivars Treatment

冠高
Stem-high
(cm)
茎长
Stem-long
(cm)
茎粗
Stem-diameter
(cm)
分枝数（个）
Branch No.
叶数（个）
Leaf No.
叶长
Leaf-long
(cm)
叶宽
Leaf-wide
(cm)
CK 41.97 44.23 0.42 3.34 62.33 6.44 2.04 2217
Irradiation 48.6 51.87 0.51 4.11 63.13 6.61 1.79
CK 38.43 39.43 0.33 4 54.43 4.9 1.42 2219
Irradiation 42.33 47.1 0.45* 4 58.43 7.02* 1.92
CK 12.97 67.4 0.25 7.44 116.43 1.88 1.3 34721
Irradiation 53.2* 70.8 0.23 6.11 96.3 2.43 1.32
CK 27.57 55.9 0.23 16.78 50 2.52 1.43 86134
Irradiation 15.8 43.97 0.23 27.78** 105.23** 1.92 1.2
CK 29.67 49.2 0.19 12.33 115.87 1.99 1.03 92985
Irradiation 40.73 66.6 0.24 5.11* 87.47 2.23 1.2
*，**分别表示 5%和 1%显著水平。下同
*, ** represent significant at 5%,1% level, respectively. The same as below



图 1 5 个决明品种辐射后的生物量
Fig. 1 The biomass of 5 varieties of Chamaecrista after irradiation treatment

表 4 5 个决明品种辐射处理后的植株氨基酸营养成分
Table 4 The amino acids nutrients of 5 varieties of Chamaecrista after irradiation treatment (g·kg-1)
氨基酸
Amino acids
2217
CK Irradiation
2219
CK Irradiation
34721
CK Irradiation
86134
CK Irradiation
92985
CK Irradiation
Asp 2.743 2.725 4.008 2.405 2.757 2.231 2.773 4.597 3.220 2.270
Thr 1.075 1.044 1.517 0.998 1.196 1.001 1.101 1.663 1.299 0.992
Ser 1.075 1.078 1.661 1.037 1.237 1.060 1.276 1.882 1.451 1.062
Glu 2.239 2.242 3.566 1.966 2.590 2.024 2.478 3.958 2.763 2.019
Pro 0.698 1.157 1.989 1.083 2.580 1.963 1.570 3.020 2.982 0.952
Gly 1.096 1.092 1.615 1.005 1.946 1.015 1.153 1.856 1.372 1.484
Ala 1.151 1.165 1.770 1.090 1.352 1.118 1.346 1.796 1.510 1.148
Cys 1.724 1.536 1.788 1.764 1.550 1.904 1.720 1.973 2.005 2.062
Val 2.065 2.042 2.534 2.444 2.122 2.280 1.902 2.837 2.771 2.163
Met 0.162 0.531 0.986 0.137 0.464 0.406 0.388 0.456 0.277 0.535
Ile 1.208 1.294 1.916 1.254 1.513 1.303 1.444 2.162 1.662 1.221
Leu 1.744 1.794 2.679 1.701 2.033 1.747 1.904 2.926 2.262 1.709
Tyr 0.388 0.425 0.652 0.333 0.567 0.486 0.414 0.642 0.501 0.417
Phe 1.456 1.533 2.115 1.443 1.643 1.525 1.512 2.302 1.824 1.505
Lys 1.515 1.557 2.359 4.655 1.841 1.439 1.736 2.720 1.948 1.412
Arg 0.600 0.597 0.876 0.567 0.720 0.572 0.634 1.031 0.792 0.540
His 0.983 1.011 1.455 0.945 1.353 0.981 1.074 1.651 1.205 0.880
总量 Total 21.951 22.818 33.484 21.628* 27.459 23.052 31.719 37.468* 29.841 24.199
明，本试验挑选的 16种引物，都能对决明属牧草进行
有效扩增。引物 S12、S28、S13、S11 能较好地区别
辐射与未辐射对照样品，条带也较为清晰（都在 100～
3 000 kb之间），PCR重复性好（共 3次重复）。图 2～
12期 翁伯琦等：决明属牧草 60Co-γ射线辐射后代的若干特性研究 2569
4表明，引物 S12所扩增的条带，2217辐射后代共有
4 条强带，比原种多了 2 条强带、且多了 1 条弱带、
少了 3 条弱带；34721 辐射后代共有 3 条强带，比原
种少了 1条强带，多了 1条弱带。引物 S28所扩增的
条带，2217、2219和 92985品种辐射后代都比原种少
了 1条强带。引物 S13所扩增的条带，2217辐射后代
比原种少了 2 条强带；34721 比原种多了 1 条强带，
少了 2 条弱带；86134 比原种少了 1 条强带；92985
比原种少了 1条弱带。引物 S11所扩增的条带，2217、
2219、34721、86134和 92985品种辐射前后都有明显
的不同，2217 辐射后代两条强带与原种位置完全不
同；2219 比原种多了 2 条强带；34721 比原种多了 1
条弱带；86134 和 92985 都比原种少了 1 条强带。因
此可以肯定，辐射后决明 5个品种都发生了遗传物质
上的变异。
3 讨论








1~10、0、M分别代表样品号、空白对照和 100～2 000 bp Marker。1、3、
5、7、9分别为原种对照，2、4、6、8、10分别为辐射后代。下同
1-10, 0 and M represent sample numbers, CK and Marker. 1, 3, 5, 7, 9
represent CK. 2, 4, 6, 8, 10 represent irradiation. The same as below

图 2 引物 S12 扩增
Fig. 2 The PCR amplification of primer S12









图 3 引物 S28 扩增图
Fig. 3 The PCR amplification of primer S28







图 4 引物 S13 扩增图
Fig. 4 The PCR amplification of primer S13








图 5 引物 S11 扩增图
Fig. 5 The PCR amplification of primer S11

辐射突变包括染色体突变、基因突变，多数为基
因突变。辐射诱发的基因突变有以下特点：多数为隐
性突变，该突变在当代（M1）大多不表现，只有到第
2 代（M2）隐性突变基因趋于纯合时才表现出来，因
而往往把 M2 代作为选择的起始世代[8]。变异株系在
M3代大多能够稳定下来，稳定下来的株系可在下一代
进行小区试验；少部分可继续变异，要在 M3 代基础
上继续选优[9]。本文在M3代的观察和试验的基础上，
选择稳定变异株系进行 M4 代盆栽试验，说明这些株
系变异后代是稳定的，不会再产生分离，其农艺性状
和营养品质已经稳定，所观察和测定结果是可靠的，
由此可见，通过 60Co-γ射线辐照[10]决明属牧草可以产
生农艺性状和营养品质得以提高的变异后代品系。
氨基酸是构成有机体蛋白质的基本单位，是生物
体生长的重要营养物质，具有特殊的生理作用，它也
是作为评定牧草营养价值的指标之一。在构成动物体
蛋白质的 20多种氨基酸中，约有半数不能在体内合成
或合成亦不能满足需要，必须从饲料中摄取，这样的
氨基酸称为必需氨基酸，包括赖氨酸、蛋氨酸、苏氨
酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、
M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0
M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0
M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0
M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0
2570 中 国 农 业 科 学 38卷
精氨酸和组氨酸，必需氨基酸含量也是牧草营养价值
的重要指标[11]。决明属牧草含有除色氨酸以外的 9种
必需氨基酸。辐射后变异株系后代必需氨基酸都得到
提高的品种为 86134，提高幅度除蛋氨酸为 17.7%、
缬氨酸为 49.2%、异亮氨酸为 49.7%外，其余都达到
50%以上，最高为异亮氨酸，达到 62.7%，说明辐射
提高其营养品质是可行的。
RAPD 分子标记用来检测植物品种间差异已经是
一项成熟的技术[12]，在相同的试验条件下，它能准确
地鉴别出植物体在遗传物质上的差异，本文通过
RAPD 分析各变异株系后代 DNA 指纹图谱，从筛选
的 4种引物结果可以很好地证明变异株系后代发生了
遗传上的变异，说明这些变异株后代的农艺性状和营
养品质改变具有可遗传性。所以，应用辐射育种方法
进行决明属牧草育种，可以从中筛选出品质优良的决
明属牧草新品种，而营养品质，特别是氨基酸的改变
有可能导致适口性的改变，对此，笔者将继续予以研
究。经试验比较表明，选用吸收剂量为 300 Gy、剂量
率为 4.6875Gy·min-1的辐射处理效果最优。

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(责任编辑 李云霞)