低劑量電子輻射處理提高馬鈴薯產量的研究

斯琴圖雅， 王 強， 張玉寶

（黑龍江省科學院技術物理研究所，黑龍江哈爾濱150086）

射線的低劑量刺激效應是指以不改變其遺傳基礎的劑量輻射生物的細胞、組織、器官或機體等，促進生物體內部物質的變化，加速新陳代謝，活躍其生活機能，從而給生物體的發育，生長帶來某些有利的變化［1-2］。國內，福建省農業科學院利用γ射線輻射馬鈴薯，研究其對生育的影響，結果表明γ射線對馬鈴薯長勢和株高具有刺激作用，但產量未得到提高［3］；中國科學院近代物理研究所利用重離子束輻射進口馬鈴薯“大西洋”，使大薯率增加50%，小薯率減少50%［4］。國外，僅前蘇聯有利用電子束輻射馬鈴薯獲得增產的簡要報導［5-6］。以上研究證實了低劑量電離輻射具有刺激效應，但對其刺激效應的影響因素未提及。本研究利用電子射線播前處理馬鈴薯微型種薯獲得了增產，并探索了低劑量刺激效應的部分影響因素。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

馬鈴薯微型種薯“荷蘭15”，由黑龍江省農業科學院植物脫毒苗木研究所提供。

1.2 主要儀器設備

DD1.2高頻高壓電子加速器（1.2MeV，1.0mA），由黑龍江省科學院技術物理研究所提供。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗材料處理

輻射處理共兩次，均在輻射室內常溫有氧條件下進行，輻射電子能量為0.9 MeV。

第一次輻射處理溫室種植用馬鈴薯微型種薯，所輻射的“荷蘭15”微型種薯為休眠種薯。采用7個梯度的輻射劑量，分別為 0、1、3、6、12、24、48Gy；統一輻射劑量率為0.125 Gy/s；為試驗不同輻射劑量率對產量的影響，在12 Gy劑量下另選一個輻射劑量率0.167Gy/s；每個輻射劑量下均處理4粒種薯。

第二次輻射處理田間種植用馬鈴薯微型種薯，所輻射的“荷蘭15”微型種薯為發芽種薯。采用7個梯度的輻射劑量，分別為 0、1、3、6、12、30、50Gy；輻射劑量率為0.167Gy/s；每個輻射劑量下均處理120粒種薯。

1.3.2 播種及培育

溫室培育：2008年2月1日，將輻射過的馬鈴薯微型種薯于黑龍江省農業科學院溫室內進行盆栽種植。每個處理組種植4個育秧盆，育秧盆深36 cm，直徑30 cm；內裝由草炭、珍珠巖、土、煤灰等按比例調配的培養基；生長季溫室白天溫度為28℃～30℃，晚上溫度約18℃。于2008年6月11日收獲，并統計單株產量。

田間培育：2008年5月20日，將輻射過的馬鈴薯微型種薯于黑龍江省農業科學院試驗田進行田間種植。整地壟距90cm，播種株距25cm，播種深度6cm，每個輻射組三個重復，小區面積10m2。按照馬鈴薯栽培技術措施進行田間管理，于2008年10月7日收獲，同時統計單株產量和畝產量。

2 結果與分析

2.1 輻射劑量率對產量的影響

溫室種植時為探索劑量率效應，在總劑量為12Gy條件下取了兩個輻射劑量率，分別為0.125Gy/s，0.167Gy/s。單株產量的統計數據表明，0.167Gy/s劑量率處理組比0.125Gy/s劑量率處理組增產了6.8%（見表1），可見低劑量電子輻射對馬鈴薯作物具有劑量率效應。

表1 不同劑量率對“荷蘭15”產量的影響（溫室）Table 1 The influence of the different dose rate on“Holland 15”production(greenhouse)

輻射劑量率為單位時間內的輻射劑量。輻射同樣的劑量，劑量率高時作物受到的輻射影響較難修復，因而對作物的刺激效應更明顯。

2.2 輻射劑量對產量的影響

溫室與田間收獲時對產量的統計數據表明，適宜劑量的電子輻射具有良好的增產效果，溫室培育獲得最佳增產36.3%（見表2），田間培育獲得最佳增產12.3%（見表 3）。溫室與田間的 1、3、6、12Gy四個輻射處理組增產規律較為統一，增產最佳的輻射劑量均為3Gy，兩次試驗的重合性較好。

表2 馬鈴薯品種“荷蘭15”經低劑量電子輻射后種植在溫室的產量表現Table 2 The“Holland 15”production growingin greenhouse after lowdose electronic irradiation

表3 馬鈴薯品種“荷蘭15”經低劑量電子輻射后種植在田間的產量表現Table 3 The“Holland 15”production growingin field after lowdose electronic irradiation

2.3 不同生理期的種薯對電子射線的敏感性差異

溫室種植的是“荷蘭15”休眠種薯，田間種植的是“荷蘭15”發芽種薯，處于兩種生理期的微型種薯經適宜劑量電子輻射處理后均有所增產，但輻射增產的劑量范圍有所不同，增產情況也有明顯的差異。溫室培育的適宜輻射劑量為3～24Gy，田間培育的適宜輻射劑量為3～6Gy，并且田間培育獲得的增產普遍比溫室培育獲得的增產低。（見表4）。

表4 處于不同生理期“荷蘭15”微型種薯的單株增產情況/%Table 4 The production increase of“Holland 15”singleplant in different physiological periods

有關文獻資料表明，不同科、屬及不同品種間的輻射敏感性差異較大，含油量低的種子比含油量高的種子敏感，發芽種子比休眠種子敏感［7］。本次田間試驗比溫室增產低的結果可能是由于溫室與田間種植的種薯處于不同生理期引起。

3 討論

本研究通過溫室與田間種植，探索了低劑量電子射線對馬鈴薯的刺激增產效應及相關影響因素，研究結果表明，用適宜劑量電子輻射馬鈴薯休眠或發芽的微型種薯均可以達到很好的增產目的，且對于品種“荷蘭15”微型種薯3Gy為最佳的輻射劑量，可獲得36.3%或更高的增產效果。

射線的低劑量刺激效應受多種因素的影響，包括輻射劑量、輻射劑量率、種薯所處的生理狀態等等。如果此次田間種植時所采用的種薯與溫室種植一致的休眠種薯，或所采用的輻射劑量低一些，本次田間種植可獲得較好的增產效果。

本次試驗的局限性：溫室與田間種植的種薯數量不多，存在一定統計誤差；本次試驗種植的馬鈴薯品種單一，無法確定其他品種對電子輻射的敏感性情況；實際應用前還需進行更進一步的試驗。

［1］張朝漢，方承煒，何有余.(工業農業醫用)低能加速器的應用［M］.北京，機械工業出版社，1985：313-314.

［2］章鐵，劉秀清，張金良，等.不同劑量率60Co-γ射線低劑量輻射對小麥農藝性狀的影響［J］.中國農學通報，2008，24（1）：220-223.

［3］林兆松，林爾惠.電離輻射對馬鈴薯生育影響的研究［J］.原子能科學技術，1963，4：305-309.

［4］謝忠奎，王亞軍，頡紅梅，等.馬鈴薯重離子輻射育種研究［J］.原子核物理評論，2008，25(2)：187-190.

［7］杜若甫. 作物輻射遺傳與育種 ［M］. 北京，科學出版社，1981：118-139.