兩種月季的60Co-γ射線輻射敏感性及半致死劑量研究

閆海霞，王曉國，蔣月喜，關世凱，黃昌艷，何荊洲，鄧杰玲，卜朝陽

兩種月季的60Co-γ射線輻射敏感性及半致死劑量研究

閆海霞，王曉國，蔣月喜，關世凱，黃昌艷，何荊洲，鄧杰玲，卜朝陽*

(廣西農業科學院花卉研究所，廣西南寧 530007)

【目的】探討60Co-γ射線對2個不同月季品種扦插苗的輻射誘變效應，確定其輻射處理的半致死劑量，為月季的輻射育種提供理論基礎?！痉椒ā恳?個月季品種“緋扇”、“卡羅拉”的扦插苗為材料，采用5個劑量的60Co-γ射線進行輻射處理，分析比較不同劑量下的成活率、死亡率以及植株生長、變異情況，明確輻射劑量與死亡率之間的關系，并確定半致死劑量。【結果】隨著輻射劑量的增加，成活率逐漸降低，死亡率逐漸增加，輻射劑量與死亡率之間呈正相關;“緋扇”的半致死劑量為71 Gy、“卡羅拉”的半致死劑量為68 Gy;輻射劑量越大輻射效應越顯著;植株變異為性狀變異，表現為葉片和花朵的變異?！窘Y論】不同月季品種對60Co-γ射線輻射的敏感性不同，輻射劑量越大輻射效應越顯著，不同月季品種的半致死輻射劑量存在差異。

月季;60Coγ射線;輻射;半致死劑量;變異

【研究意義】月季(Rosa chinensis)是薔薇科薔薇屬的多年生落葉或常綠灌木，是世界五大鮮切花之一。長期以來，月季新品種的選育工作受到園藝育種者的高度重視，至今品種數量已達到30 000余個，且隨著育種技術的不斷發展，品種數量還在增加。然而，由于現有的新品種都是利用品種間反復雜交和回交產生，基因資源有限，導致具有優良品質的月季新品種數量急劇減少，在育種上難有新的突破。由此可見，新品種選育困難已成為制約月季產業發展的重要因素之一[1]。因此，研究有別于雜交育種的其他育種方法對推動月季新品種的選育意義重大。【前人研究進展】輻射誘變具有簡便、安全、經濟和突變率高的優勢，是種質創新和品種改良的重要手段，對于一些無性繁殖的物種還具有變異穩定較快、短時間內可望育出新品種的特點[2-3]。輻射育種中的輻射誘變源通常采用60Co-γ射線，并已廣泛應用于多種植物上，如蘋果[4]、香梨[5-6]、獼猴桃[7]、油茶[8]、馬鈴薯[9]、西瓜[10]、菊苣[11]、蓖麻[12];在菊花[13]、桂花[14-15]、海棠[16-17]、蘭花[18]、百合[19]、蠟梅[20]等觀賞植物上也有相關研究的報道。近年來，60Co-γ射線在月季的應用上也取得一些進展:李樹發等[21]利用60Co-γ射線輻照選育出了1個切花月季變異新品種;張興等[22]對豐花月季進行了不同輻射劑量的處理，并通過相關及回歸分析明確了輻射劑量與月季組培苗死亡率之間的關系;李黎等[23]以豐花月季組培苗為材料研究了60Co-γ射線輻射的敏感性，并通過直線回歸方程確定了其半致死劑量?！颈狙芯壳腥朦c】盡管60Co-γ射線應用于月季的研究在逐年增多，但通過輻射誘變選育月季新品種的培育工作仍很滯后。【擬解決的關鍵問題】本試驗以2種月季扦插苗為材料，以60Co-γ射線為輻射源，進行了不同輻射劑量的處理，旨在探討60Co-γ射線對月季輻照的適宜劑量及誘變效應，分析品種間對輻射的敏感性，明確輻射劑量與死亡率之間的關系，并計算出其半致死劑量，為月季今后育種提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

材料為廣西農業科學院花卉研究所提供的月季品種‘緋扇'、‘卡羅拉'的扦插苗。

1.2 試驗方法

1.2.1 扦插苗的輻射 選擇高度為25～40 cm的月季扦插苗，輻射源為60Co-γ射線，以輻射劑量0 Gy為對照，設定5個輻射梯度，劑量為15、30、45、60和75 Gy，每個梯度輻射植株數量為100株，重復3次。30 d后統計各處理植株的成活率(或死亡率)，并比較輻射劑量對各品種成活的影響。

成活率(%)=成活植株數/輻射植株數×100

死亡率(%)=死亡植株數/輻射植株數×100 1.2.2 半致死劑量的確定 死亡率是衡量輻射損傷效應的重要指標，以不同輻射量χ為自變量，不同輻射劑量的死亡率y為因變量，利用SPSS軟件得出直線回歸方程y=a+bχ來計算2種月季的半致死劑量。

1.2.3 扦插苗對輻射敏感性反應 觀察并記錄植株輻射30 d后的生長情況(植株落葉、抽芽)以及60 d后的變異情況(花朵、葉片變異)，分析品種間各輻射劑量的差異，比較兩個月季品種對60Co-γ射線輻射的敏感性。

落葉率(%)=葉片全部掉落的植株數/輻射植株數×100抽芽率(%)=抽新芽的植株數/輻射植株數×100花朵變異率(%)=花朵產生變異的植株數/輻射植株數×100

葉片變異率(%)=葉片產生變異的植株數/輻射植株數×100

1.3 統計分析

使用Excel2003進行數據處理，SPSS 19.0統計軟件進行方差分析及多重比較(Duncan′s)。

2 結果與分析

2.1 不同輻射劑量對2種月季成活的影響

通過表1的方差分析可知，品種‘緋扇'經輻照后，成活率隨劑量增加而降低，死亡率隨劑量增加而升高。當輻射劑量為45～75 Gy時，其成活率顯著低于對照的成活率，死亡率顯著高于對照的死亡率，植株的生長情況差。當輻射劑量為15和30 Gy時，成活率、死亡率與對照的差異均不顯著，植株生長良好。月季‘卡羅拉'隨輻射劑量的增加，成活率逐漸降低，而死亡率逐漸增加。當輻射劑量為30～75 Gy時，其成活率顯著低于對照，而死亡率顯著高于對照，植株的生長情況差。當輻射劑量為0和15 Gy時，成活率無顯著差異，死亡率之間差異不顯著，植株生長良好。由此表明，2個月季品種隨著輻射劑量的上升，成活率與劑量呈負相關，而死亡率與劑量呈正相關。

表1 不同輻射劑量對‘緋扇'的影響Table 1 Effects of different radiation dose on‘Hiohgi'and‘Carola'

2.2 2種月季半致死劑量的推定

通過對月季‘緋扇'的輻射劑量與死亡率進行線性回歸可知(表2)，回歸系數b=0.775，截距(常數項)a=-5.238，可得其回歸方程為:y=-5.238 +0.775χ，其中y為死亡率，χ為輻射劑量。從直線回歸方程中可以求得，當y=50(即死亡率為50%)時，χ=71.275，即‘緋扇'的半致死劑量LD50=71. 275，約為71 Gy?；貧w系數b檢驗的統計量t值為8.590，P=0.000＜0.01，即輻射劑量和死亡率之間存在極顯著的線性關系。通過對月季‘卡羅拉'的輻射劑量與死亡率進行線性回歸可知，回歸系數b =0.761，截距(常數項)a=-1.714，因此其回歸方程為:y=-1.714+0.761χ，其中y為死亡率，χ為輻射劑量。從直線回歸方程中可以求得，當y=50(即死亡率為50%)時，χ=67.955，即‘卡羅拉'的半致死劑量LD50=67.955，約為68 Gy。表2還給出了回歸系數顯著性檢驗結果:回歸系數b檢驗的統計量t值為11.538，P=0.000＜0.01，即輻射劑量和死亡率之間存在極顯著的線性關系。

2.3 不同輻射劑量對月季植株生長、變異的影響

由表3可以看出，植株經過輻射后均有不同程度的落葉，當劑量超過15 Gy時，隨著劑量的增大，落葉率越大，即植株落葉越多;抽芽率的變化趨勢與落葉率相反，劑量超過30 Gy時，抽芽率下降不顯著。植株經過60 d的生長后，花朵變異率以劑量為30 Gy的最高，為17.33%，顯著高于其他輻射劑量的變異率。

表2 ‘緋扇'和‘卡羅拉'的一元一次方程回歸系數及檢驗結果Table 2 Regression coefficient and test results of one dollar equation of‘Hiohgi'and‘Carola'

表3 不同輻射劑量對‘緋扇'和‘卡羅拉'生長及變異影響Table 3 Effects of different radiation dose on the growth and variation of‘Hiohgi'and‘Carola'

此時，花朵的變異(圖1-a)發生在顏色、花瓣的形狀上，如花瓣邊緣出現不規則的波浪狀，花瓣質地較粗糙，部分花朵出現白色條斑。與對照相比，植株發生葉片變異顯著，隨著劑量的增加，各劑量的葉片變異率無顯著差異，植株葉片的變異主要表現為:葉片變得狹長(圖1-b)，部分葉片出現畸形。通過表3的方差分析可得，月季‘卡羅拉'受60Co-γ的輻射效應因劑量而異。輻射劑量越高，植株落葉越多，新芽的萌發率降低。植株花朵的變異率以劑量30 Gy的最高，為19.67%，其余劑量的花朵變異率無顯著差異;植株的葉片經輻射后，變異明顯，表現為兩片葉片發生黏連(圖1-c)，葉緣鋸齒明顯不規則(圖1-d)，部分小葉變小。

由上可知，2種月季經輻照后，出現了不同程度的葉片掉落、生長點萎蔫、莖干變枯、生長遲緩、抽芽慢以及植株死亡，射線損傷效應明顯，輻射劑量越大輻射效應越顯著。植株的變異主要表現為花朵和葉片的變異，2種月季的花朵變異率均以30 Gy的最高。

圖1 輻射后花朵和葉片的變異Fig.1 Variation of flowers and leaves after radiation

3 討 論

在輻射育種研究中“死亡率與輻射劑量呈正相關”的論點得到了多數研究的證明:例如60Co-γ射線對黑莓組培苗[24]、觀賞海棠組培苗[16]的輻射。在月季輻射研究中，有關研究結果[21-23]均表明輻射劑量與月季死亡率之間呈極顯著正相關，成活率隨輻照劑量的增加而降低，本試驗結果與此觀點一致。任羽等[18]采用不同輻照劑量的60Co-γ射線處理3個不同品種的石斛蘭幼苗，發現半致死劑量在30～60 Gy，品種間存在差異，本試驗結果表明，月季‘緋扇'和‘卡羅拉'的半致死劑量分別為71和68 Gy，半致死輻射劑量在不同月季品種之間同樣存在著差異。

植株經過輻照后初期會表現出葉片掉落、生長點萎蔫、莖干變枯、生長遲緩、抽芽慢以及植株死亡的情況，稱為損傷效應。由于植株對60Co-γ射線的敏感性不同，受到的輻射損傷也有所不同，這表明損傷效應與植株自身的特性有關。此外，損傷效應還受輻射劑量大小的影響，一般而言，劑量越大，損傷越明顯。如偶見輻射劑量大，但損傷不明顯的情況，其原因可能是損傷效應潛伏期長，隨著時間的推移會逐漸表現出來[23]。月季扦插苗經輻照后，植株的變異主要表現為花朵和葉片的變異，通過分析可知，兩個品種的葉片間的變異無顯著差異，而花朵變異率均在30 Gy時最高，然而輻照濃度較低但花朵變異率高的原因目前尚未明確，有待于進一步研究。在后期生長中，隨著花朵的凋謝以及葉片的老化，大多數花朵和葉片的變異逐漸消失，新生的葉片以及花朵不再具有輻射后的變異特征。極少數花朵和葉片的變異可以在植株生長過程中保持較長一段時間，可見輻射產生的變異的穩定性較差。

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(責任編輯 陳 格)

Sensitivity and M edial Lethal Dose of Two Roses to60Co-γ-rays

YAN Hai-xia，WANG Xiao-guo，JIANG Yue-xi，GUAN Shi-kai，HUANG Chang-yan，HE Jing-zhou，DENG Jie-ling，BU Zhao-yang*(Flower Research Institute，Guangxi Academy of Agricultural Sciences，Guangxi Nanning 530007，China)

【Objective】This experiment aimed to discuss themutagenic effects of the60Co-γirradiation treatment on cutting seedlings of roses.【Method】Five60Co-γdoseswere selected to irradiate the cutting seedlingsof roses‘Hiohgi'and‘Carola'，and then the survival rate，death rate，variation of the growth status of cutting seedlingswere analyzed，to determine the relationship between radiation dose and death rate，aswell as themedial lethal dose.【Results】With the increase of radiation dose，the survival rate decreased，while the death rate increased，there was a positive correlation between the radiation dose and death rate;themedial lethal doses of‘Hiohgi'and‘Carola'were 71 and 68 Gy，respectively.The radiation effectwasmore significantwith the increase of radiation dose.The variation of plantwas character variation，showing in leavesand flowers.【Conclusion】Different varietiesof roses had different sensitivity to60Co-γ，the greater the radiation dose，themore significant the radiation effect，themedial lethal dose of different roseswere different.

Rosa chinensis;60Coγ-rays;Radiation;Medial lethal dose;Variation

S685.12

A

1001-4829(2017)8-1877-05

10.16213/j.cnki.scjas.2017.8.031

2017-05-06

廣西科學研究與技術開發計劃項目(桂科攻159800 6-5-8，桂科能1598022-1-5);南寧市科學研究與技術開發計劃項目(NC20152008-3);南寧市西鄉塘區科學研究與技術開發計劃項目(2015302);廣西農業科學院基本科研業務專項項目(2017YM45，桂農科2015IZ080)

閆海霞(1981-)，女，碩士，副研究員，主要從事花卉新品種選育與示范推廣工作，*為通訊作者，E-mail:yangnv@ 126.com。