陳 亮，李玉明，楊世梅，陳年來

西瓜［Citrullus lanatus（Thunb.）Matsum.&Nakai］是葫蘆科西瓜屬一年生蔓性草本植物，瓜瓤脆嫩，味甜多汁，含有豐富的礦物鹽和多種維生素，是夏季主要的消暑果品[1]。隨著人們對(duì)西瓜品種的品質(zhì)和類型提出更高和更多樣化的要求，遺傳基礎(chǔ)狹窄的現(xiàn)有西瓜材料難以滿足育種工作的需要[2]，急需利用新技術(shù)、新方法創(chuàng)新和豐富西瓜種質(zhì)資源。60Co-γ射線輻射具有誘變頻率高、變異范圍廣、育種周期短、使用方法簡(jiǎn)單等特點(diǎn)而成為最重要、最常見的誘變育種方法之一[3-5]，到20世紀(jì)80年代，60Co-γ射線輻射誘變技術(shù)逐漸發(fā)展成為一種成熟的綜合性育種技術(shù)，被廣泛地應(yīng)用于各種作物育種實(shí)踐[6-11]。采用適宜的輻射劑量是輻射育種中的重點(diǎn)，適宜輻射劑量因作物種屬、類型、品種、器官、組織、細(xì)胞和狀態(tài)的不同而存在著明顯的差異[12]，適宜劑量的選擇與品種間的輻射敏感性有極大的關(guān)系，不同種類或同一種類的不同品種對(duì)60Co-γ射線的輻射敏感性不同[13]，只有準(zhǔn)確把握各品種間的輻射敏感性，才能正確選擇該品種的適宜輻射劑量，進(jìn)而引發(fā)基因突變創(chuàng)新種質(zhì)資源。然而采用60Co-γ射線輻射西瓜干種子來研究西瓜品種間輻射敏感性的相關(guān)報(bào)道很少。

筆者以種子質(zhì)量不同的12個(gè)西瓜品種為材料，應(yīng)用7個(gè)劑量的60Co-γ射線輻射西瓜干種子，通過測(cè)定分析輻射后西瓜植株著花和果實(shí)性狀等指標(biāo)的變化，探討西瓜干種子的適宜輻射劑量、不同質(zhì)量西瓜種子的輻射敏感性，以期為西瓜輻射誘變育種工作中適宜輻射劑量的選擇提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試西瓜品種12個(gè)（表1），由國(guó)家蔬菜工程技術(shù)中心和甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)瓜類研究所提供。

表1 供試西瓜材料性狀

1.2 輻射處理

將12個(gè)品種的西瓜干種子裝入自封袋內(nèi)，每個(gè)處理（品種—?jiǎng)┝拷M合）選取健康飽滿的種子300粒（3個(gè)重復(fù)，每個(gè)100粒）。于2012年在甘肅省天辰輻射公司進(jìn)行60Co-γ輻射，設(shè)7個(gè)輻照劑量，分別為 50、200、350、500、650、800 和 950 Gy，劑量率為1.5 Gy·min-1，以未進(jìn)行輻射處理的種子為對(duì)照組0（CK）。處理后進(jìn)行種子田間生產(chǎn)試驗(yàn)。

1.3 田間試驗(yàn)

輻射材料的性狀表現(xiàn)通過大田試驗(yàn)觀察，試驗(yàn)于2013年5月在甘肅省民勤縣薛百鄉(xiāng)農(nóng)技中心試驗(yàn)站（101°30′E，38°30′N，海拔 1 400 m）的大田進(jìn)行。被輻射種子于2013年5月4日播種，深溝雙壟覆膜栽培，無整枝，每處理3次重復(fù)，每次重復(fù)播種25穴，每穴播2粒種子，行株距為1.2 m×0.5 m。肥水管理與當(dāng)?shù)厣唐饭咸镩g管理相同。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.4.1 西瓜著花節(jié)位 50%植株出現(xiàn)第1朵雌花后，每處理隨機(jī)選取10株統(tǒng)計(jì)其第1雄花、雌花著花節(jié)位。

1.4.2 果實(shí)性狀測(cè)定 采收期每處理隨機(jī)摘取西瓜果實(shí)10個(gè)，用電子天平測(cè)量果實(shí)單果質(zhì)量，直尺測(cè)量果實(shí)縱橫徑及果皮厚度，用手持式測(cè)糖儀（WYT型）測(cè)定果實(shí)中心部位可溶性固形物含量。

西瓜著花節(jié)位和果實(shí)性狀測(cè)定的試驗(yàn)結(jié)果均取10株的平均值，然后按照種子大小分組取平均值。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行差異顯著性分析（P≤0.05），利用 Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 60Co-γ輻射對(duì)西瓜雄花著花節(jié)位的影響

隨著60Co-γ射線輻射劑量增加，西瓜植株第1雄花節(jié)位呈上升趨勢(shì)（表2），除小種子品種外，各輻射劑量對(duì)大種子、中等種子品種的第1雄花節(jié)位均沒有顯著影響。小種子品種經(jīng)350 Gy和500 Gy輻照后，西瓜植株第1雄花節(jié)位顯著高于對(duì)照，第1雄花節(jié)位較對(duì)照分別升高了1.2、1.8節(jié)。說明對(duì)于小種子品種而言，輻射劑量越大，所產(chǎn)生的輻射效應(yīng)越強(qiáng)。小種子品種輻射敏感性最強(qiáng)，而大種子品種和中等種子品種第1雄花節(jié)位對(duì)60Co-γ射線輻照不敏感。

表2 不同劑量60Co-γ射線輻射對(duì)西瓜材料第1雄花著花節(jié)位的影響

2.2 60Co-γ輻射對(duì)西瓜雌花著花節(jié)位的影響

隨著60Co-γ射線輻射劑量增加，西瓜植株第1雌花節(jié)位呈降低趨勢(shì)，但各劑量對(duì)大種子品種的第1雌花節(jié)位均沒有顯著影響，350 Gy及以上劑量顯著降低中等種子和小種子品種的第1雌花節(jié)位（表3）。在200 Gy條件下，中、小種子品種第1雌花平均著生節(jié)位分別較對(duì)照降低了1.5、2.4節(jié)，但差異未達(dá)顯著水平。在350、650 Gy條件下，中、小種子品種第1雌花平均著生節(jié)位分別降低了3.1、3.0節(jié)和4.9、3.1節(jié)，說明隨輻射劑量的增加，輻射效應(yīng)逐漸增強(qiáng)，小種子品種敏感性強(qiáng)于中等種子品種，大種子品種第1雌花節(jié)位對(duì)60Co-γ射線輻照不敏感。

表3 不同劑量60Co-γ射線輻射對(duì)西瓜材料第1雌花著花節(jié)位的影響

2.3 60Co-γ輻射對(duì)西瓜果實(shí)單果質(zhì)量的影響

隨著60Co-γ射線輻射劑量的增加，西瓜單果質(zhì)量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)（圖1），但除950 Gy輻射條件外，其余輻射劑量均對(duì)各西瓜品種單果質(zhì)量無顯著影響，在200 Gy條件下，大、中、小種子品種平均單果質(zhì)量分別較對(duì)照增加了 0.05、0.06、0.05 kg，增加了 2.96%、2.58%、3.18%，350 Gy和650 Gy條件下，隨著輻射劑量的增加西瓜單果質(zhì)量逐漸減少，但差異均未達(dá)到顯著水平，800 Gy輻射后，小種子品種單果質(zhì)量顯著減少，較對(duì)照減少了0.9 kg，這說明低劑量輻射處理對(duì)西瓜單果質(zhì)量沒有顯著影響，小種子品種對(duì)60Co-γ射線輻射敏感性最強(qiáng)，大種子品種西瓜果實(shí)單果質(zhì)量對(duì)60Co-γ射線輻射不敏感。

圖1 不同劑量60Co-γ射線輻射對(duì)西瓜材料單果質(zhì)量的影響

2.4 60Co-γ輻射對(duì)西瓜果實(shí)縱徑橫徑的影響

隨著60Co-γ射線輻射劑量的增加，西瓜果實(shí)縱橫徑呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)（圖2、圖3），這與西瓜果實(shí)單果質(zhì)量的變化趨勢(shì)相一致。在50～650 Gy范圍內(nèi)，各劑量對(duì)大、中、小種子品種西瓜果實(shí)縱徑均沒有顯著影響，200 Gy和350 Gy條件下，大、中、小種子品種果實(shí)縱徑分別較對(duì)照增加了1.40%、1.14%、1.42%和 0.66%、1.08%、0.12%，但差異均未達(dá)顯著水平。800 Gy條件下，大種子品種對(duì)60Co-γ射線輻射不敏感，中等種子品種次之，小種子品種最敏感，中等種子和小種子品種的果實(shí)縱徑分別較對(duì)照減少了2.49、8.36 cm，減少了13.48%、51.76%，小種子品種敏感性強(qiáng)于中等種子品種。

圖2 不同劑量60Co-γ射線輻射對(duì)西瓜果實(shí)縱徑的影響

圖3 不同劑量60Co-γ射線輻射對(duì)西瓜果實(shí)橫徑的影響

在50～800 Gy劑量范圍內(nèi)，各輻射劑量對(duì)大種子品種和中等種子品種西瓜果實(shí)橫徑均沒有顯著影響。800 Gy輻射劑量顯著減少了小種子品種西瓜果實(shí)橫徑，果實(shí)橫徑較對(duì)照減少了7.74 cm，小種子品種的輻射敏感性最強(qiáng)，而大種子和中等種子品種對(duì)60Co-γ射線輻射不敏感。在200 Gy條件下，大種子品種和中等種子品種果實(shí)橫徑分別較對(duì)照增加了1.37%、0.98%，而小種子品種果實(shí)橫徑較對(duì)照減少了0.87%。500 Gy輻射劑量下，大、中、小種子品種果實(shí)橫徑分別較對(duì)照減少了1.45%、1.77%和2.24%，中等種子的輻射敏感性強(qiáng)于大種子品種的，在650 Gy條件下，大、中、小種子品種的果實(shí)橫徑分別較對(duì)照減少了2.75%、2.49%和3.97%，差異均未達(dá)顯著水平，說明輻射劑量逐漸增大，其對(duì)西瓜果實(shí)橫徑的抑制作用逐漸增強(qiáng)。

2.5 60Co-γ輻射對(duì)西瓜果皮厚度的影響

隨著60Co-γ射線輻射劑量的增加，在50～650Gy劑量范圍，西瓜果皮厚度呈現(xiàn)增加趨勢(shì)（表4），但各輻射劑量對(duì)大、中、小種子品種的果皮厚度均沒有顯著影響。200 Gy條件下，大種子品種、中等種子品種和小種子品種果皮厚度分別較對(duì)照增加了0.09、0.07、0.06 cm，差異未達(dá)顯著水平。在500 Gy條件下，大、中、小種子品種果皮厚度分別較對(duì)照增加了0.14、0.13、0.10 cm，差異也未達(dá)顯著水平。500 Gy及以上劑量輻射后對(duì)大、中、小種子品種的果皮厚度無顯著影響。說明隨著輻射劑量的增加，輻射效應(yīng)逐漸加強(qiáng)，其輻射的損傷作用也在不斷增強(qiáng)，大、中、小種子品種西瓜果皮厚度對(duì)60Co-γ射線輻射不敏感。

表4 不同劑量60Co-γ射線輻射對(duì)西瓜果皮厚度的影響cm

2.6 60Co-γ輻射對(duì)西瓜果實(shí)可溶性固形物含量的影響

隨著60Co-γ射線輻射劑量的增加，西瓜果實(shí)可溶性固形物含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)（表5）。但在50～950 Gy劑量范圍，各輻射劑量對(duì)大種子品種的果實(shí)可溶性固形物含量均沒有顯著影響。在800 Gy條件下，小種子品種果實(shí)可溶性固形物含量較對(duì)照顯著降低了52.31%，大種子品種對(duì)60Co-γ射線輻射不敏感。200 Gy輻射后，大、中、小種子品種果實(shí)可溶性固形物含量較對(duì)照升高了6.65%、0.68%、1.75%，但差異均不顯著。350 Gy輻射后，大種子品種和小種子品種果實(shí)可溶性固形物含量較對(duì)照升高了4.25%、2.88%，中等種子品種的較對(duì)照降低了3.18%，差異不顯著。在650 Gy條件下，大、中、小種子品種果實(shí)可溶性固形物含量較對(duì)照降低了9.06%、9.74%、2.67%，說明隨著輻射劑量逐漸增加，60Co-γ輻射效應(yīng)逐漸增強(qiáng)。小種子品種的輻射敏感性強(qiáng)于中等種子品種。

表5 不同劑量60Co-γ射線輻射對(duì)西瓜果實(shí)可溶性固形物含量的影響 ω/%

3 討論

對(duì)于輻射誘變育種而言，輻射劑量是輻射育種首先要考慮的問題，只有適宜的輻射劑量才能獲得有效的誘變[14]。有效的輻射處理可以提高果實(shí)的產(chǎn)量和品質(zhì)。筆者用7個(gè)劑量的60Co-γ射線輻射種子質(zhì)量不同的12個(gè)西瓜品種，對(duì)輻射后各西瓜品種的果實(shí)性狀進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，60Co-γ射線輻射均不同程度地影響了西瓜果實(shí)的生長(zhǎng)。當(dāng)輻射劑量較低（50～350 Gy）時(shí)，西瓜單果質(zhì)量、果實(shí)可溶性固形物含量均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，當(dāng)輻射劑量在500 Gy及以上時(shí)，西瓜果實(shí)單果質(zhì)量、果實(shí)縱橫徑、果實(shí)可溶性固形物含量隨著60Co-γ射線輻射劑量的增加而呈現(xiàn)減小趨勢(shì)，這與吳海波等[15]在研究60Co-γ射線輻射厚皮甜瓜品種‘金鳳凰’‘金龍’‘雪里紅’和‘伽師瓜’后得出的結(jié)論相一致。高劑量（800～950 Gy）輻射時(shí)，果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育明顯受到抑制，且輻射劑量越高、抑制作用越強(qiáng)。高劑量輻射顯著降低了果實(shí)單果質(zhì)量和可溶性固形物含量，這可能是由于高輻射劑量顯著影響了西瓜植株的正常生長(zhǎng)，植株的光合效率下降，同化產(chǎn)物積累減少，同化物向果實(shí)的運(yùn)輸受阻，導(dǎo)致果實(shí)單果質(zhì)量和可溶性固形物含量顯著下降；而適宜的輻射劑量對(duì)植株生長(zhǎng)有刺激效應(yīng)，使光合效率增強(qiáng)，將更多的光合同化產(chǎn)物轉(zhuǎn)運(yùn)至果實(shí)。陳日遠(yuǎn)等[16]的研究證實(shí)了這一點(diǎn)；這也與王月華等[17]研究草地早熟禾種子的研究結(jié)果相一致。楊虹等[18]研究也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輻射劑量較低（20 Gy）時(shí)，60Co-γ射線能夠促進(jìn)莧菜種子種胚組織細(xì)胞的生長(zhǎng)和分裂，輻射劑量超過100 Gy時(shí)，芽的后期生長(zhǎng)受到抑制。因此，在西瓜輻射誘變育種研究中可使用中度輻射劑量來篩選目標(biāo)性狀，本試驗(yàn)中采用200～500 Gy的劑量輻射較為適宜。

不同種類作物的輻射敏感性不同，不同品種間也有差異[13]，因此實(shí)際試驗(yàn)中宜根據(jù)不同品種輻射敏感性來確定適宜的輻射劑量。史燕山等[19]用60Co-γ輻射‘晚香玉’的種球，根據(jù)半致死劑量確定出小種球的適宜輻射劑量為15～20 Gy，大種球的適宜輻射劑量為25～30 Gy，小種球的輻射敏感性強(qiáng)于大種球。這與本試驗(yàn)中小種子對(duì)輻射較大種子敏感的結(jié)論相一致。有研究發(fā)現(xiàn)水稻[7]、棉花[20]的適宜輻射劑量為200～400 Gy，甘藍(lán)型油菜[21]的適宜輻射劑量為800～1200 Gy，番茄種子[3]的適宜輻射劑量為400～600 Gy。以上研究結(jié)果與本試驗(yàn)得出的輻射敏感性的結(jié)論不一致，這可能是試驗(yàn)原材料的抗輻射能力不同造成的。輻射對(duì)不同植物以及同一植物的不同品種間所表現(xiàn)出的效應(yīng)不一樣，而且輻射對(duì)西瓜著花習(xí)性、果實(shí)生長(zhǎng)的影響是不定向和多方面的。本試驗(yàn)在50～950 Gy輻射劑量條件下，觀察了不同劑量60Co-γ射線輻射對(duì)西瓜著花習(xí)性的影響，觀察發(fā)現(xiàn)不同劑量輻射僅對(duì)西瓜第1雌花著花節(jié)位產(chǎn)生影響，而對(duì)西瓜第1雄花著花節(jié)位無顯著影響，這可能是設(shè)置的輻射劑量梯度較小的緣故。試驗(yàn)又探討了7個(gè)不同輻射劑量對(duì)西瓜果實(shí)單果質(zhì)量、果實(shí)縱徑和橫徑、果皮厚度以及果實(shí)可溶性固形物含量的影響，得出800 Gy及以上劑量輻射處理對(duì)西瓜果實(shí)性狀產(chǎn)生顯著的抑制作用的結(jié)論。而對(duì)于不同質(zhì)量西瓜干種子適宜輻射劑量的確切值以及輻射對(duì)西瓜幼苗生理生化指標(biāo)和其他生物學(xué)效應(yīng)還有待進(jìn)一步研究。植物不同器官、組織和細(xì)胞間及不同生育期的輻射敏感性存在差異，不同指標(biāo)所反映作物的適宜輻射劑量及輻射敏感性大小也會(huì)有差異，因此開展對(duì)同一作物不同品種間輻射敏感性差異研究以及輻射敏感性差異機(jī)制研究仍具有重要意義。

4 結(jié)論

用7個(gè)劑量60Co-γ射線輻射西瓜干種子，隨輻射劑量增大，60Co-γ射線對(duì)西瓜著花和果實(shí)性狀的抑制作用逐漸增強(qiáng)，西瓜干種子的適宜輻射劑量為200～500 Gy。不同質(zhì)量西瓜干種子對(duì)60Co-γ的輻射敏感性存在顯著差異，表現(xiàn)為小種子材料>中等種子材料>大種子材料。