60Co-γ射線輻照對西紅花種球誘變效應的影響

陸中華，盧江杰，毛碧增，姜娟萍

(1.浙江省農業技術推廣中心，浙江 杭州 310020； 2.杭州師范大學，浙江 杭州 310018； 3.浙江大學 生物與技術學院，浙江 杭州 310005)

西紅花(CrocussativusL．)別名番紅花、泊夫蘭和撒馥蘭等，系鳶尾科番紅花屬多年生球莖草本植物。原產地在希臘、西班牙和伊朗等南歐、小亞細亞一帶，商品最初經印度傳入我國西藏，故又名藏紅花[1-2]，自唐代起傳入我國，元朝時有較廣泛的應用，明朝起正式收錄于各本草著作中[3]。我國自1965年開始從德國引進少量西紅花種球進行栽培研究。1971—1984年又數次從日本購買球莖進行栽培試驗，取得了成功[4]。現主要在浙江、上海等地種植，面積、產量約占全國的90%。

西紅花的藥用部位是柱頭，主要藥用成分為西紅花苷I和西紅花苷Ⅱ等，2015版《中國藥典》記載，西紅花具有活血化瘀、涼血解毒、解郁安神的作用。西紅花自古便是活血化瘀的良藥，是一種聞名中外的傳統婦科與傷科良藥，近年來還用于治療惡性腫瘤和抑郁癥等病癥[5-8]。最新研究發現，西紅花具有廣譜抗癌活性，對白血病、卵巢癌、結腸癌、橫紋肌肉瘤、乳頭肉瘤、扁平細胞瘤和軟組織肉瘤等都具有較強的抑制作用，而且毒性小。另外，藏紅花還具有治療冠心病，抑制肝炎病毒，增強免疫力，治療抑郁癥等藥效[9]。同時，西紅花又是一種名貴的天然色素和香料，大量用于日用化工、食品、染料工業等方面，是美容化妝品和香料制品的重要寶貴原料。由于西紅花集多種用途于一身，“醫者取其藥用，染者擷其色澤，食者悅其芳香”，市場需求量較大，經濟價值極高，被國家中醫藥管理局列為重點發展的中藥材品種，近年來發展勢頭迅猛。但由于西紅花引進后長期種植，缺乏提純復壯，致使原引進品種退化加劇，種莖腐爛嚴重，球莖和花絲產量下降，不僅降低了農民的經濟效益，還影響了該產業的可持續發展。因此，加快西紅花新品種選育是產業持續發展的關鍵。

西紅花為三倍體，雌雄配子發育不良，花粉管不能完全萌發，罕見結實，只能通過球莖無性繁殖擴大種源。這不僅容易導致土傳病害發生，球莖變小，種質退化，而且極大限制了雜交育種等成熟技術在西紅花種質改良和保存等方面的應用[10]。加上西紅花是國外引入品種，國內缺乏優質種質資源，這嚴重影響了西紅花新品種(系)的選育。為創制西紅花種質資源，作者擬從輻射誘變著手，研究不同劑量60Co-γ輻射對西紅花生長發育的誘變效應，以期為西紅花運用60Co-γ輻射開展誘變育種提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試西紅花品種為番紅1號，選單莖20 g左右、大小比較一致、無病害、無傷疤的球莖進行試驗。

1.2 方法

輻射處理在浙江省農業科學院作物與核技術利用研究所進行，射線源為60Co-γ，輻射劑量分別為10、20和30 Gy。每個劑量輻射總時間100 min，劑量率分別為0.1、0.2和0.3 Gy·min-1。每個劑量又分為芽分化前(簡稱芽前)1次、采花后1次(簡稱花后)、芽分化前和采花后各1次(簡稱2次)等3種類別進行整球莖處理，共9種輻射類型處理，以不輻射球莖為對照，每個處理各350個球莖。其中，芽前輻射于8月28日球莖上架時進行，花后輻射于11月29日采花結束后進行。輻射后于12月1日移植大田，大田栽培按常規管理，觀察田間植株生長情況，次年球莖收獲后統計球莖產量和抽芽、開花情況。

2 結果與分析

2.1 對植株生長的影響

表1可以看出，在9種輻射類型處理中，對同一輻射劑量而言，花后輻射比芽前輻射影響小，輻射1次比輻射2次的影響小。對不同輻射劑量而言，低劑量比高劑量影響小。當輻射劑量為30 Gy時，3種輻射類型處理中，僅花后輻射的球莖長出葉子，且葉片短小，長度為未輻射(對照)的30%左右，葉片偏硬，畸形，而另外2種輻射類型處理的球莖均未長出葉片。當輻射劑量為20 Gy時，每種輻射類型處理的球莖都長出葉片，但與對照植株生長狀況相比表現均不旺盛，且植株生長健壯程度與輻射類型有關，其中，花后輻射的生長最好，芽前輻射的其次，輻射2次的植株最差。當輻射劑量為10 Gy時，花后及芽前輻射的與對照相比無明顯差異，僅輻射2次的與對照相比表現稍差。

表1 各處理西紅花田間葉片生長和球莖收獲的情況

2.2 對球莖產量的影響

表1可以看出，9種輻射類型處理中，30 Gy 3種輻射類型處理和20 Gy 2次輻射處理的球莖均導致絕收。10 Gy 3種輻射類型處理與20 Gy花后及芽前2種輻射處理的球莖通過田間種植后能收到球莖，但產量有所下降。表2表明，輻射后經田間種植所收獲的球莖偏小，球莖重量主要分布在<7 g及7～<15 g級別。10 Gy芽前輻射比花后輻射影響大，因此，在同輻射劑量條件下，芽前輻射比花后輻射的球莖減產幅度大，且球莖更小。主要原因可能是因為芽前輻射正值球莖芽點分化與形成期，輻射可導致葉原基形成受阻，植株不能長出葉片或葉片偏小，畸形，光合作用積累的有機物少，而花后輻射時葉片已經形成。

表2 各處理對西紅花球莖產量的影響

2.3 對收獲球莖開花的影響

試驗結果表明，輻射后對通過田間種植再收獲的球莖抽芽、開花有不同程度的影響，輻射后的球莖主芽數增多，芽細長(圖1)，開花少，甚至不能開花(表3)。對同一輻射劑量而言，芽前輻射比花后輻射對開花的影響小，這與輻射對球莖產量的影響相反。當球莖重量為7～<15 g時，10 Gy芽前1次的平均每個球莖開花0.17朵，10 Gy花后1次的平均每個球莖開花0.11朵，而對照為0.28朵。當球莖重量為15～<25 g時，10 Gy芽前1次的平均每個球莖開花1.58朵，10 Gy花后1次的平均每個球莖開花0.98朵，而對照為1.56朵。因此，10 Gy 2種類型的輻射均對7～<15 g的小球莖開花具有一定的抑制作用，10 Gy花后1次對15～<25 g球莖開花也存在抑制作用，而10 Gy芽前1次對其有一定的促進作用。當輻射劑量為20 Gy時，2種類型的輻射對7～<15 g及15～<25 g的球莖開花均有明顯的抑制作用。

圖1 輻射處理對收獲西紅花球莖芽生長的影響

表3 輻射處理對收獲西紅花球莖開花的影響

3 小結與討論

從輻射對西紅花植株田間發芽生長來看，10、20 Gy 3種處理及30 Gy花后1次處理均能發芽長出葉片，但20 Gy芽前1次、20 Gy 2次和30 Gy花后1次處理葉片小，有畸形葉。這與張巧生等[10]的研究結果相似，與趙軍等[11-13]的結果不一致，這可能與球莖大小、輻射劑量率的不同有關。

從輻射對西紅花球莖產量的影響來看，9種輻射類型處理中，30 Gy 3種輻射類型處理和20 Gy 2次輻射處理的球莖均導致絕收。10 Gy 3種輻射類型處理與20 Gy花后及芽前2種輻射處理的球莖通過田間種植后能收到球莖，但球莖偏小，球莖重量主要分布在<15 g。這表明10、20 Gy處理可以誘變西紅花，并收獲球莖。

從輻射對收獲球莖抽芽、開花的影響來看，輻射后的球莖主芽數增多，芽細長，開花少甚至不能開花。對同一輻射劑量而言，芽前輻射比花后輻射對開花的影響小，這與輻射對球莖產量的影響相反，這可能與花后輻射對葉片的損傷有關。當輻射劑量為20 Gy時，芽前、花后2種類型的輻射其球莖開花數分別只有0.11和0.02，表明從西紅花開花看10 Gy優于20 Gy。

綜上所述，從西紅花田間生長、球莖產量、抽芽方面看，60Co-γ射線對西紅花的誘變影響，花前輻射大于花后輻射。輻射能增加西紅花球莖的主芽數，從而導致小球莖的比例增高。60Co-γ射線對西紅花球莖輻射的極限劑量為30 Gy，適宜誘變劑量為10～20 Gy。因此，西紅花育種中可利用60Co-γ射線在花前輻射誘變，以控制主芽數量的辦法來創制新種質。