60Co-γ射线辐射百合诱变效应及辐射保护剂应用研究

作     者：李玲钰 

作者单位：西南科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王丹;黄海涛

授予年度：2022年

学科分类：090706[农学-园林植物与观赏园艺] 0907[农学-林学] 09[农学] 

主      题：辐射诱变育种 60Co-γ射线 百合 辐射保护剂 诱变效应 保护效应 

摘      要：本研究以百合两个品种(索邦Sorbonne、罗宾Robin)的鳞茎及鳞片为供试材料。用Co-γ射线梯度剂量辐射百合鳞茎及鳞片,其中百合鳞茎受辐射剂量为(0 Gy、3 Gy、5 Gy、7 Gy、9 Gy),百合鳞片为(0 Gy、1 Gy、2 Gy、3 Gy);再用不同类型的保护剂的不同浓度作浸泡处理,保护剂类型和浓度如下:纯水为保护剂对照,水杨酸(0.20mmol/L、0.30 mmol/L、0.40 mmol/L)、L-半胱氨酸(8.26 mmol/L、16.52 mmol/L、24.78mmol/L)、谷胱甘肽(0.08 mmol/L、0.16 mmol/L、0.24 mmol/L)、褪黑素(0.05 mmol/L、0.10 mmol/L、0.15 mmol/L);分别研究辐射后植物的生长发育性状,观察植物花粉、叶片表面及气孔的外观形态、分析其生理生化特性,探究辐射对百合鳞茎及鳞片的诱变效应,以期为百合花卉辐射诱变育种提供数据基础和支持。本研究分别从植物生长发育性状、生理生化特性上探究4种保护剂不同浓度对植株的保护效应,探索其辐照适宜的辐射剂量以及保护剂使用的适宜种类、方法和浓度,为百合辐照参数提供数据参考。研究结果表明:(1)Co-γ射线辐射对百合鳞茎的发芽率、存活率有显著抑制作用。3 Gy、5 Gy、7Gy、9 Gy辐射后,百合索邦的发芽率分别为对照的89.00%、61.00%、44.00%、50.00%;百合罗宾的发芽率在3 Gy、5 Gy时分别为对照的67.00%、44.00%。在3 Gy、5 Gy时,百合索邦的存活率分别为对照的39.00%、22.00%;而罗宾的存活率分别为对照的17.00%、0%。以辐射剂量为横坐标,以死亡率为纵坐标建立相关性线性方程为:y=11.434x+15.115,R=0.8539,得出百合索邦的半致死剂量约为3.0 Gy。以辐射剂量为横坐标,以死亡率为纵坐标建立相关性线性方程为:y=0.2032x+0.0321,R=0.9816,得出百合罗宾的半致死剂量约为2.3 Gy。百合罗宾受到辐射的抑制作用强于百合索邦,辐射敏感性百合罗宾百合索邦。Co-γ辐射对百合鳞茎的营养生长和生殖生长有显著抑制作用。百合的株高、叶面积、节间长度随着辐射剂量的升高而显著降低,在3 Gy处理下百合索邦的株高、茎直径分别是对照45.62%、52.44%;百合罗宾叶长、叶片数与叶面积分别减少为对照的39.50%、65.57%、26.01%。辐射后,两种百合均未见开花,辐射严重抑制了百合的生殖生长。在辐射产生的变异中,以叶片变异居多。叶片皱缩,短小尖细,叶片表面不平整沟壑明显;气孔的数量减少,形状大小都明显发生改变。辐射后百合的生理生化指标受到影响,叶绿素含量、SOD活性、可溶性糖含量随辐射剂量的增加而先增加后减少,在3 Gy时,叶绿素含量、可溶性糖含量3 Gy时达到最大值,刺激了百合生理生化层面对辐射损伤的保护机制。低剂量3 Gy,MDA含量随辐射剂量的增加而逐渐增加,MDA含量的增加使植物体内的细胞膜受到了损伤,影响植物的正常生长。(2)不同辐射剂量及辐射保护剂组合对不同品种的百合的保护效应不同。辐射保护剂对辐射后百合的存活率、发芽率、株高、叶片数、茎节数、节间长度有不同程度的提升作用。3 Gy辐射处理后,水杨酸0.40 mmol/L处理后的百合罗宾有显著的提高发芽率的作用,比对照提升了22.00%;谷胱甘肽0.08 mmol/L、0.24 mmol/L处理后的生根数量是对照的256.37%;谷胱甘肽0.16 mmol/L对百合索邦的存活率相比对照提高了27.30%。辐射保护剂的浓度不同,保护作用不相同。3 Gy辐射后,水杨酸0.20 mmol/L、0.40 mmol/L处理后的百合索邦株高相对于对照涨幅为45.56%、74.69%;同一保护剂对百合不同器官的保护效果不同。3 Gy谷胱甘肽0.16 mmol/L对百合罗宾的叶片数的提升幅度为21.72%;而对茎直径的提升幅度为3.34%。其中,在低剂量3 Gy时,0.24mmol/L的谷胱甘肽能有效促进辐射后百合开花,开花株率比对照高出5.56%。高剂量5 Gy、7 Gy、9 Gy剂量下,褪黑素0.05 mmol/L、0.10 mmol/L、0.15 mmol/L对叶的保护效果比较好。(3)百合鳞片的生长受到辐射的抑制作用,且不同时期的抑制作用不同。百合鳞片扦插60 d后,经1 Gy、2 Gy辐射后表现为生球时间延迟、生球个数减少,且辐射越强抑制作用越强。90 d后,1 Gy辐射后百合的单片鳞片平均生球个数小于未经辐射处理的对照组。在3 Gy辐射后,百合罗宾鳞片表现为不生长。说明低剂量促进了百合鳞片90 d的生球个数,高剂量则抑制百合的生长。百合鳞片辐射处理后,在大于1 Gy剂量辐照时,部分辐射保护剂的保护效应显著,且效果在品种间存在差异。百合罗宾在辐射剂量为1 Gy时,0.20 mmol/L水杨酸,16.52 mmol/L半胱氨酸对60 d的生球率有显著的提高效应,与对照相比呈显著性提升,均为对照的304.55%。在2 Gy辐照下,16.52mmol/L半胱氨酸处理组的百合罗宾生球率与对照相比呈显著性提升,为对照的225.58%。在3 Gy辐照下,只有0.05 mmol/L褪黑素对每片鳞片平均生球数有显著性促进作用,从0.00%提升至13.00%。