Co60—γ射線輻照對工業大麻種子萌發及幼苗生長的影響

姜穎+孫宇峰+潘冬梅+王曉楠++韓承偉++曹焜++韓喜財

摘 要：為開拓一種快速、簡捷的方法進行種質資源改良、創新，本試驗采用物理誘變Co60-γ射線輻照進行工業大麻種質資源創新。用γ射線0Gy、50Gy、100Gy、150Gy、200Gy輻照6個不同品種工業大麻的干種子，對輻照后的種子萌發、幼苗生長情況進行了觀測。結果表明：大麻種子的篩選劑量在100Gy-200Gy之間，大部分品種在150Gy-200Gy之間。本研究確定適宜的篩選劑量范圍，為創新種質資源提供基礎。

關鍵詞：工業大麻；Co60-γ射線；種子萌發；幼苗生長

中圖分類號：S335.2+1 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170832003

工業大麻用途廣泛，可從農業種植延伸到紡織、服裝、造紙、軍需、化工、新型建材、生物能源、食品保健、醫藥、飼料等十幾個產業鏈，麻皮可剝制成纖維織布、造紙、制作繩索，種子可以食用、榨油，花、葉可入藥，莖稈可用于制造密度板等新型復合材料，因此大麻及其大麻制品曾一度被廣泛的應用于人們生活及工、農業生產中[1-8]。現今，工業大麻產業發展壯大的技術瓶頸是推廣種植低毒（THC）、高纖、優質、高產、高抗新品種。因此，開拓一種快速、簡捷的方法進行種質資源改良、創新，在工業大麻育種上有著十分重要的意義。Co60-γ射線誘變已成為培育植物新品種的重要手段之一。

通過Co60-γ射線輻射，中國已在許多作物及觀賞植物上創造形態和生理上的變異，并培育出了眾多品種。付彥榮等用Co60-γ射線輻射五葉地錦已解除休眠的濕種子，并對輻射后的種子發芽、幼苗早期發育、M1植株生長、形態變異等進行觀測，確定種子輻射劑量[9]。吳世長等利用不同劑量的Co60-γ射線對黑稻進行輻射，進行M1代進行性狀分析[10]。胡麗采用Co60-γ射線對4個苦蕎麥品種的種子進行輻照處理，分析M1代株高、莖粗、單株粒重等性狀[11]。陳詩林等以不同劑量的Co60-γ射線對3種國蘭成熟植株進行輻照，并觀測各處理植株的新長幼芽、假鱗莖、花期、植株形態等[12]。本試驗利用Co60-γ射線不同輻照劑量輻照處理6個不同品種工業大麻的干種子，對輻照后的種子萌發、幼苗生長情況進行了觀測，確定適宜的篩選劑量范圍，為創新種質資源提供基礎。

1 材料與方法

1.1 輻照地點

供試材料為工業大麻干種子，輻射于2017年在黑龍江省科學院技術物理研究所進行。輻射源為Co60-γ射線。

1.2 試驗地點

試驗于2017年在黑龍江省大慶市春雷農場溫室進行。

1.3 試驗材料

誘變基礎材料“五常40”、“農安2”及“火麻一號”是由黑龍江省科學院大慶分院提供，其中“火麻一號”是由黑龍江省科學院大慶分院選育出的新品種；“格里昂”、“格里西亞”和“金刀15”是在烏克蘭引進來的，并且均是在試驗區種植性狀表現良好的品種。

1.4 試驗方法

1.4.1 種子輻照

2017年4月由Co60-γ射線進行工業大麻干種子處理，共設5個劑量，分別為：0Gy，50Gy，100Gy，150Gy，200Gy，劑量率為0.10Gy/min。

1.4.2 死苗率與M1植株生長觀測

處理后的種子直接播種于溫室，做種子死苗數和幼苗早期生長情況的觀測。播種深度5～7cm，播種后第32天觀測死苗數，2個月內分不同時期調查植株高度。

1.4.3 死苗數指標測定與數據處理

死苗率（%）=死苗數/出苗數×100%

2 結果與分析

2.1 Co60-γ射線對工業大麻種子萌發的影響

輻照后的種子于4月22日播種，4月29日—5月3日為出苗期。輻射后，工業大麻種子發芽受到一定程度抑制。50Gy γ射線輻射后，種子發芽率與對照較為接近。100Gy以上的γ射線輻照后，種子發芽率明顯降低，不同品種種子的發芽率也有所不同，根據種子死苗率的情況觀察，種子發芽受到中等程度抑制的情況表現為：五常40抗性較差，篩選劑量約在100Gy；農安2，篩選劑量約為150Gy；火麻一號，篩選劑量約為150Gy；格里昂，篩選劑量約為150Gy；格里西亞，篩選劑量約為150Gy-200Gy；金刀15抗性較強，篩選劑量約150Gy-200Gy。根據種子出苗期可以看出，γ射線輻射延緩了種子發芽，這種延緩效應隨輻射劑量增大而增大，種子受到γ射線輻射后，輻射效應會在田間出苗上表現出來。

可見，工業大麻種子 Co60-γ射線的輻照劑量應集中在100Gy-200Gy之間進行篩選，不同品種的工業大麻種子對Co60-γ射線的敏感性不同，針對不同品種還要進行單一精確的試驗。

2.2 Co60-γ射線對工業大麻植株生長情況的影響

經Co60-γ射線輻射后，植株生長受到了不同程度抑制，隨輻射劑量增加，抑制作用加強。而在5月16—24日是生長勢最快的一個階段。各個材料的株高隨著處理劑量的增加而較低，五常40在100Gy株高就呈現明顯下降；農安2在150Gy-200Gy之間株高呈現明顯下降；火麻一號在150Gy株高也呈現明顯下降；格里昂在150Gy株高呈現明顯下降；格里西亞，在200Gy株高呈現明顯下降，其篩選劑量也約為150Gy-200Gy；金刀15，在200Gy株高呈現明顯下降。筆者認為，株高的表現在一定程度也會顯示該品種輻照劑量的一個范圍。

3 結論與討論

采用物理誘變Co60-γ射線產生突變體是創造新種質的有效途徑之一。 Co60的獲得，是將同位素Co59，在原子反應堆里的中子流沖擊下，激發形成不穩定的同位素即Co60，釋放γ射線。在輻射育種中，適宜輻射劑量的選擇是誘變成功的前提[13]。實踐中多以半致死劑量作為判斷植物種子輻射適宜劑量的指標[10]。種子發芽率、苗高、根系、鮮重等指標也常作為確定適宜輻射劑量的指標[14]。試驗分別考查了γ射線輻射后，大麻種子萌發、田間出苗、幼苗生長情況的影響。根據半致死劑量和苗高結果得出結論，大麻種子的篩選劑量在100～200Gy之間，大部分品種在150～200Gy之間。不同品種的工業大麻種子對Co60-γ射線的敏感性不同，針對不同品種還要進行單一精確的試驗。endprint

參考文獻

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作者簡介：姜穎（1986-），女，吉林通化人，助理研究員，研究方向作物遺傳育種。endprint