低劑量輻照對雜交油菜刺激效應的研究

劉勇強，陳傳波，董紹斌，李 華，吳孝波，張愷凱，尹起濤，蔣文宇，馮 瑜

(1.四川省原子能研究院,四川 成都 610101；2.成都大學，四川 成都 610106)

油菜是我國長江流域最主要的油料作物，年種植面積占全國的80%以上，總產(chǎn)量占世界的1/4左右。油菜也是四川主要的優(yōu)勢農(nóng)作物，近年來油菜籽播種面積已達93萬hm2以上[1]。低劑量刺激效應是指利用不足以使作物遺傳基礎發(fā)生改變的低劑量射線輻射作用，增強作物生理機能，促進新陳代謝，加快生長發(fā)育，它在農(nóng)業(yè)上的應用是一種不改變栽培技術、不增加勞動力而獲得作物高產(chǎn)和品質(zhì)改善[2]。為研究雜交油菜低劑量刺激效應的適宜劑量，開展了此項研究。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

雜交油菜品種“蓉油18”“雜1256”“雜1636”的種子來自于成都市農(nóng)林科學院；雜交油菜品種“德油雜11”來自于四川長江種業(yè)有限責任公司；雜交油菜品種“德虹油1號”來自于什邡市孝楠農(nóng)業(yè)科技有限責任公司，共5個雜交油菜品種。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗材料的處理 將每個油菜雜交種分成7份，每份種子50g左右。其中6份分別用50Gy、100Gy、150Gy、200Gy、250Gy、300Gy的劑量進行輻照處理，1份不處理作對照。

1.2.2 試驗設計與大田管理 試驗采用隨機區(qū)組設計，3次重復，每個品種7個處理共21個小區(qū)，每個品種7個處理均在同一大田進行種植，以確保大田肥力基本一致。試驗地點安排在綿竹市新市鎮(zhèn)，N、N2O5、K2O的用量分別為10、5、5kg/hm2。采用直播模式，2016年10月5日于綿竹播種，窩行距均為33.3cm。出苗后4葉期進行勻苗，每穴留2苗。各處理于2017年5月中旬成熟割稈并按小區(qū)人工收打。病蟲雜草防治與其它大田田間管理一致。

1.2.3 產(chǎn)量及品質(zhì)測定方法 各小區(qū)在油菜成熟后割稈，后熟7d，再按小區(qū)分別進行打收稱重，并折算單產(chǎn)。油菜品質(zhì)送至成都市農(nóng)林科學院采用Foss近紅外品質(zhì)分析儀測定，主要指標為含油量、芥酸、硫苷等組分含量。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析 所有數(shù)據(jù)均采用Office Excel 2007和DPS 7.05軟件進行數(shù)據(jù)整理、方差分析和多重比較(Duncan新復極差法)。

2 結(jié)果與分析

2.1 低劑量刺激后各品種的產(chǎn)量結(jié)果與分析

不同品種對不同輻照劑量處理后的產(chǎn)量變化不盡相同(見表1)，品種“雜1256”處理后產(chǎn)量均明顯增加，在100Gy劑量處理增產(chǎn)最高，增產(chǎn)16.67%；品種“德虹油1號”“德油雜11號”“蓉油18”“雜1636”在輻照處理劑量為150Gy時，增產(chǎn)效果最佳，其中品種蓉油18增產(chǎn)達20.55%，各品種間的增產(chǎn)幅度也不完全相同；隨著輻照劑量的增高，當劑量達到300Gy時，除品種“雜1256”外，其余所有品種均表現(xiàn)為減產(chǎn)，品種“雜1636”減產(chǎn)幅度達15.5%。因此就不同劑量刺激雜交油菜產(chǎn)量方面，在150Gy處理下，雜交油菜的增產(chǎn)最明顯。

表1各品種的不同輻照處理的產(chǎn)量對比表

表2 蓉油18的產(chǎn)量方差分析表

表3 蓉油18的產(chǎn)量Duncan多重比較表

從表2、表3品種“蓉油18”不同輻照處理間的方差分析和多重比較可以看出，在輻照劑量為150Gy處理下，蓉油18的產(chǎn)量最高，油菜產(chǎn)量的增加與對照相比，達極顯著水平；輻照劑量為150Gy和200Gy處理下，油菜產(chǎn)量的增加與對照相比，均達到顯著水平。

綜合品種間實收產(chǎn)量分析，適宜劑量輻照處理對雜交油菜產(chǎn)量具有一定的增產(chǎn)作用。綜合各品種不同處理下的產(chǎn)量表現(xiàn)來看，150Gy劑量對油菜產(chǎn)量的增加最明顯，特別是雜交油菜品種蓉油18在150Gy的輻照處理后增產(chǎn)達極顯著水平。但隨著輻照劑量的增加，增產(chǎn)效果不明顯，特別是達到300Gy的輻照劑量后，大部分品種均表現(xiàn)為較對照減產(chǎn)。因此，從產(chǎn)量表現(xiàn)來看，適宜劑量的輻照處理能有效刺激雜交油菜的增產(chǎn)。

2.2 低劑量刺激后各品種的品質(zhì)結(jié)果與分析

2.2.1 低劑量刺激對雜交油菜芥酸含量的影響 對各品種處理間的芥酸含量分析(見表4)，品種蓉油18在150Gy劑量處理時，芥酸含量下降達最低，由對照的0.87下降到0.34，較對照降了60.9%。品種德油雜11號在輻照劑量小于200Gy的處理時，芥酸含量有所增加；但是輻照處理劑量大于200Gy時，芥酸含量下降明顯。品種雜1636、雜1256的芥酸含量在不同處理下的變化不明顯。經(jīng)芥酸含量分析表明，油菜在適宜劑量的輻照處理下，其芥酸含量有所下降。

2.2.2 低劑量刺激對雜交油菜硫苷含量的影響 經(jīng)各品種處理間硫苷含量分析(見表5)，品種蓉油18、雜1256和雜1636的硫苷含量在不同劑量的輻照處理下，其變化與對照相比，變化不大。品種德虹油1號在輻照劑量大于200Gy后，硫苷含量增加明顯。品種德油雜11號在處理劑量為300Gy時，硫苷含量下降明顯。經(jīng)硫苷含量分析表明，油菜在適宜劑量的處理下，其硫苷含量有所下降。

表4 各品種的不同輻照處理的芥酸含量對比表

表5 各品種的不同輻照處理的硫苷含量對比表

2.2.3 低劑量刺激對雜交油菜含油量的影響 經(jīng)各品種處理間的油含量分析(見表6)，品種雜1636僅在輻照劑量達300Gy時，油含量有所下降，其它劑量處理含油量均有所增加；在輻照劑量為100Gy時油含量最高，達43.12，較對照增加3.61%。品種德油雜11號在50Gy時油含量最高；品種雜1636在250Gy、300Gy處理時油含量均較對照增加；品種雜1256和蓉油18則油含量均有所下降。因此，雜交油菜在適宜劑量輻照處理下，能提高雜交油菜的含油量。

綜合不同劑量處理下品種間的品質(zhì)分析，雜交油菜品種在低劑量處理時，油菜的品質(zhì)均有不同程度的改變。在適宜劑量輻照處理后，硫苷含量、芥酸含量有所下降，而油含量有所增加。因此適宜劑量的輻照處理，能有效改善雜交油菜籽品質(zhì)。

表6 各品種的不同輻照處理的含油量對比表

3 結(jié)論與討論

本試驗采用不同劑量的X-射線對5個品種的雜交油菜種子進行輻照處理，綜合相同品種不同處理間的產(chǎn)量表現(xiàn)，150Gy的輻照處理對雜交油菜的增產(chǎn)最為明顯。但隨著輻照劑量的增高，雜交油菜的產(chǎn)量有所下降。不同雜交油菜品種受輻照的刺激效應也不盡相同，雜1256在所有輻照劑量處理下均表現(xiàn)為增產(chǎn)，而品種德油11則在多種輻照劑量下均表現(xiàn)為減產(chǎn)。適宜劑量的輻照處理對雜交油菜籽的品質(zhì)有改善作用。此項技術可繼續(xù)深入研究，并具有很好的實際應用價值。

本次試驗的局限性：①試驗品種是按小區(qū)進行種植，人工收打，存在一定的統(tǒng)計誤差。②試驗采用50Gy為劑量梯度，希望能減小梯度，研究出雜交油菜品種的輻照精確劑量。③本次試驗采用的是固定劑量率，無法確定劑量率對雜交油菜刺激效應的影響。因此實際應用還需要進一步的試驗進行探索。