黎熠睿 王 丹 湛曉蝶 許程航 徐龍水 鄧善文 陳 浩

(1 西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川 綿陽(yáng) 621000；2 四川省輻射誘變技術(shù)育種平臺(tái)，四川 成都 610000；3 四川省原子能研究院，四川 成都 610000；4 西南科技大學(xué) 國(guó)防科工委核廢物和環(huán)境安全國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，四川 綿陽(yáng) 621000)

唐菖蒲(Gladiolusgandavensis)為鳶尾科唐菖蒲屬多年生草本花卉，具有極強(qiáng)的觀賞性，是重要的鮮切花生產(chǎn)材料，市場(chǎng)需求量逐年增加[1]。但目前，全球唐菖蒲新品種數(shù)量和種球質(zhì)量明顯下降，因此，唐菖蒲新品種的選育具有重要意義[2]。

研究表明，利用X射線、γ射線、中子等輻射處理能明顯改善植物的多種農(nóng)藝性狀[3-5]。同時(shí)，電離輻射具有強(qiáng)穿透力[6]，能增加遺傳多樣性[7]、引入隨機(jī)性可遺傳變異[8-9]等特點(diǎn)，在觀賞植物中應(yīng)用廣泛，是有效的改良方式[10]。有研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)輻射處理的植株易發(fā)生花和葉的顏色、形狀、大小和生長(zhǎng)習(xí)性等表型特征的變化[11]。近年來(lái)，已有關(guān)于唐菖蒲輻射誘變育種的研究報(bào)道，如喬勇[12]通過(guò)60Co-γ射線輻射唐菖蒲誘變出4種花色和葉色變異植株；張志偉等[13]證明電子束輻射可用于唐菖蒲新品種培育；Patil等[14]通過(guò)γ射線輻射唐菖蒲獲得1個(gè)穗型突變體和3種花色變異株?？梢?jiàn)，輻射誘變育種技術(shù)已成為觀賞性強(qiáng)的花卉品種選育和性狀改良的重要技術(shù)[15-16]。

電子束轉(zhuǎn)靶X射線是一種新型的輻射誘變技術(shù)，是高能電子束轟擊重金屬驟然減速產(chǎn)生的韌致輻射X射線[17]，其通過(guò)輻射可對(duì)生物體細(xì)胞產(chǎn)生直接和間接的生物學(xué)損傷效應(yīng)[18]，且損傷類型多樣。該方法可有效利用電子加速器，具有劑量準(zhǔn)確、加工快、無(wú)放射源等優(yōu)點(diǎn)，有效解決了電子束輻照穿透力弱的劣勢(shì)[19]，在物理、材料、食品等領(lǐng)域[20]已有相關(guān)研究報(bào)道，但在觀賞植物育種中尚鮮見(jiàn)報(bào)道。本研究系統(tǒng)地分析了X射線對(duì)唐菖蒲的輻射生物學(xué)效應(yīng)，以期為唐菖蒲新品種選育和觀賞性狀改良提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

唐菖蒲種球(購(gòu)于四川貝拉園藝有限公司)，無(wú)病蟲(chóng)害，種球直徑均在2.8～3.2 cm之間，品種分別為道蘭(Dowland)、柏遼茲(Berlioz)、貝多芬(Beethoven)、湖岸(Lakeland)、白色昌盛(White prosper)。

1.2 方法

1.2.1 輻射處理 在四川省原子能研究院開(kāi)展電子束轉(zhuǎn)靶X射線(以下簡(jiǎn)稱X射線)輻射處理，輻射劑量分別為0(CK)、25、50、75、100 Gy，能量為2 MeV，流速為10 mA，每個(gè)品種各輻射劑量分別處理14個(gè)種球，每處理均設(shè)3次生物學(xué)重復(fù)，輻射處理完成后進(jìn)行盆栽試驗(yàn)。

1.2.2 栽培管理 按照裂區(qū)隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)盆栽擺放要求，采用長(zhǎng)40 cm、寬14 cm、高17 cm的方形塑料花盆栽種，每盆種植7個(gè)相同品種的唐菖蒲種球。采用營(yíng)養(yǎng)土體積配比為植物栽培專用土∶發(fā)酵有機(jī)基質(zhì)∶腐葉土∶蛭石=5∶2∶2∶1，拌土?xí)r加入多菌靈；二葉期、三葉期、花芽分化前后分別追加復(fù)合肥1次，每盆施加復(fù)合肥10 g。M0種球(母球)生長(zhǎng)的植株限定為VM1；VM1種球完成一個(gè)生長(zhǎng)周期，分別收集母球和子球，子球栽種后生長(zhǎng)的植株為VM2。統(tǒng)計(jì)唐菖蒲各品種VM1、VM2種球經(jīng)不同輻射處理后的發(fā)芽率，測(cè)定VM1、VM2植株的生長(zhǎng)指標(biāo)。

1.2.3 發(fā)芽率及生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定 VM1、VM2不同唐菖蒲種球，均栽種30 d后開(kāi)始檢測(cè)數(shù)據(jù)，測(cè)定時(shí)將種球萌發(fā)露白或芽已轉(zhuǎn)綠即視作發(fā)芽，統(tǒng)計(jì)并計(jì)算發(fā)芽率和種球繁殖率：

發(fā)芽率=出芽種球數(shù)/總種球數(shù)×100%

(1)

種球繁殖率=VM2種球數(shù)/VM1種球數(shù)×100%

(2) 。

出芽生長(zhǎng)60 d后開(kāi)始測(cè)定每組植株的生長(zhǎng)指標(biāo)(VM1測(cè)量各處理所有存活植株，VM2各處理隨機(jī)選取3株測(cè)量)。統(tǒng)計(jì)并計(jì)算VM1、VM2的變異率：

變異率=變異植株數(shù)/總存活植株數(shù)×100%

(3) 。

各變異類型植株隨機(jī)選取3株進(jìn)行葉綠素檢測(cè)、葉片微觀觀察等。開(kāi)花后，統(tǒng)計(jì)或檢測(cè)各品種單株開(kāi)花數(shù)、花單朵直徑、花莖長(zhǎng)、花序長(zhǎng)、花粉形態(tài)等性狀。具體測(cè)定方法如下：

采用精確度為0.01 mm的BS153015電子數(shù)顯卡尺 (寧波世際波斯工具公司)測(cè)量VM2種球最大直徑；株高為植株頂部至土表的垂直距離；參照石景蓀等[21]的唐菖蒲葉面積測(cè)定法，測(cè)定葉片長(zhǎng)、寬值，構(gòu)建葉面積回歸方程，計(jì)算植株總?cè)~面積；去除葉片尖部與基部，參照王學(xué)奎等[22]的方法，利用UV8000s紫外分光光度計(jì)(上海元析儀器公司)測(cè)定葉片葉綠素含量；采用EVO18掃描電鏡(德國(guó)蔡司儀器公司)進(jìn)行葉片表面形態(tài)觀察，打孔法采樣，取變異植株葉片中部位置，冷凍干燥12 h，噴金后測(cè)樣；采用EVO18掃描電鏡取未開(kāi)放的VM2植株花蕾花粉進(jìn)行花粉掃描電鏡觀察，冷凍干燥12 h，噴金后測(cè)樣；以花瓣露出花被為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)，統(tǒng)計(jì)單株開(kāi)花數(shù)；以左右兩側(cè)對(duì)稱花瓣的總長(zhǎng)為花朵直徑，用直尺測(cè)量花徑長(zhǎng)；以花序頂部至最后一片葉片分叉處為花莖，用直尺測(cè)量花莖長(zhǎng)；以花序頂部至下部最后一朵花的基部為花序長(zhǎng)度，用直尺測(cè)量花序長(zhǎng)度。

1.2.4 半致死劑量計(jì)算 半致死劑量的計(jì)算方法參照王靜等[23]和周亞倩等[24]的方法，根據(jù)統(tǒng)計(jì)出的發(fā)芽率構(gòu)建半致死劑量回歸方程。不同品種唐菖蒲分別以電子束轉(zhuǎn)靶X射線輻射劑量為橫坐標(biāo)，發(fā)芽率為縱坐標(biāo)擬合y=ax+b的線性方程，計(jì)算發(fā)芽率為50%時(shí)的輻射劑量，從而確定半致死劑量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 23.0、Origin 9.0、Microsoft Excel 2010等軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 X射線輻射對(duì)唐菖蒲種球的影響

2.1.1 不同輻射處理對(duì)VM2種球繁殖率的影響 由表1可知，經(jīng)X射線輻射后，各輻射處理的道蘭、湖岸、柏遼茲繁殖率均顯著高于CK，且均在25 Gy處理時(shí)種球的繁殖率最高，分別較CK高23.81、16.67、24.01個(gè)百分點(diǎn)，繼續(xù)增大輻射劑量，3個(gè)品種的繁殖率均降低，但仍高于CK，表明25～100 Gy的電子束轉(zhuǎn)靶X射線輻射處理對(duì)唐菖蒲種球的繁殖有促進(jìn)作用。25 Gy和75 Gy處理時(shí)的貝多芬種球繁殖率均顯著高于CK，50 Gy和100 Gy處理時(shí)種球繁殖率也高于CK，但差異不顯著。白色昌盛繁殖率與輻射劑量呈負(fù)相關(guān)，50～100 Gy處理顯著低于CK，100 Gy處理時(shí)繁殖率降至58.10%。

表1 X射線輻射對(duì)不同品種唐菖蒲VM2種球繁殖率的影響Table 1 Effects of X-ray radiation on the breeding rate of VM2 gladiolus bulb of different varieties /%

注：同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著。下同。

Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant difference at 0.05 level. The same as following.

2.1.2 不同輻射處理對(duì)VM2種球直徑的影響 由表2可知，25～50 Gy處理下，各品種的VM2種球直徑均大于CK。25 Gy處理下，道蘭、湖岸、柏遼茲、白色昌盛和貝多芬的VM2種球直徑均達(dá)到最大值，分別為34.41、32.86、39.08、32.64和41.18 mm，且顯著高于CK，表明低劑量的X射線輻射處理可有效增加唐菖蒲種球的球徑。75～100 Gy處理下，湖岸、柏遼茲和白色昌盛的VM2種球直徑顯著低于CK，表現(xiàn)出明顯的輻射損傷效應(yīng)，且100 Gy處理的VM2種球直徑最小；道蘭、柏遼茲和貝多芬在75 Gy和100 Gy劑量處理間差異不顯著，表明X射線達(dá)到一定閾值后抑制效應(yīng)會(huì)減弱或趨于穩(wěn)定。

表2 X射線輻射對(duì)不同品種唐菖薄VM2種球直徑的影響Table 2 Effects of X-ray radiation on the diameter of VM2 gladiolus bulb of different varieties /mm

2.2 X射線輻射對(duì)唐菖蒲生長(zhǎng)的影響

2.2.1 不同輻射處理對(duì)VM1、VM2發(fā)芽率的影響 由表3可知，經(jīng)X射線輻射后，與CK相比，不同輻射處理對(duì)5個(gè)品種唐菖蒲VM1的發(fā)芽率均無(wú)顯著影響，且各輻射處理下唐菖蒲VM1的發(fā)芽率均較高；輻射處理對(duì)唐菖蒲VM2發(fā)芽率的延續(xù)性影響較大，各輻射處理間差異顯著。25 Gy處理下，道蘭、湖岸、柏遼茲、白色昌盛和貝多芬VM2的發(fā)芽率均達(dá)到最大值，分別為96.33%、86.96%、93.78%、87.33%、97.52%，且顯著高于其他處理，說(shuō)明25 Gy處理對(duì)唐菖蒲VM2發(fā)芽率具有明顯的促進(jìn)作用，且該作用從VM1延續(xù)至VM2；50～100 Gy處理下，隨著輻射劑量的增加，各品種VM2的發(fā)芽率均逐漸降低，在100 Gy處理時(shí)達(dá)到最小值，表明X射線的輻射損傷效應(yīng)具有滯后性。湖岸和白色昌盛VM2的發(fā)芽率在50 Gy處理時(shí)，達(dá)到半致死劑量；道蘭、柏遼茲、貝多芬VM2的發(fā)芽率在75～100 Gy之間可導(dǎo)致半致死。對(duì)輻射劑量與VM2的發(fā)芽率進(jìn)行相關(guān)性回歸分析，預(yù)測(cè)半致死劑量，結(jié)果表明，道蘭、湖岸、柏遼茲、白色昌盛和貝多芬VM2發(fā)芽率的半致死劑量分別為78.00、48.24、87.07、47.69和86.81 Gy。由此可知，5個(gè)品種對(duì)X射線的輻射敏感性由弱到強(qiáng)依次為柏遼茲<貝多芬<道蘭<湖岸<白色昌盛。

2.2.2 不同輻射處理對(duì)VM1、VM2株高與葉面積的影響 由圖1-A、B可知，不同輻射處理下，不同唐菖蒲品種VM1、VM2的生物學(xué)效應(yīng)存在差異，但總體上均表現(xiàn)出低促高抑的現(xiàn)象。25～50 Gy處理對(duì)湖岸、柏遼茲和貝多芬3個(gè)品種VM2株高有顯著促進(jìn)作用(P<0.05)，50 Gy處理后略有下降，但25 Gy和50 Gy處理間差異不大，而后隨著輻射劑量的增加，VM2株高均逐漸降低，而湖岸在 100 Gy 處理時(shí)的株高仍略高于CK，但與CK差異不顯著(P>0.05)，貝多芬在100 Gy處理時(shí)的株高略高于75 Gy，但處理間差異不顯著(P>0.05)。道蘭VM1在50 Gy處理時(shí)株高達(dá)到最大值，為60.37 cm，隨后株高逐漸降低，但在100 Gy處理時(shí)株高與CK差異不顯著，說(shuō)明低于100 Gy的X射線輻射可促進(jìn)道蘭的生長(zhǎng)，其中，50 Gy處理效果最佳。白色昌盛VM1的株高與輻射劑量呈負(fù)相關(guān)，劑量越高抑制越嚴(yán)重，其輻射耐受性較低。與唐菖蒲VM1的株高相比，不同品種VM2植株的株高在同一劑量處理下均有所降低。湖岸、柏遼茲和貝多芬VM2植株在25 Gy處理時(shí)株高達(dá)到最高，道蘭和白色昌盛VM2植株在50 Gy處理達(dá)到最高，100 Gy處理時(shí)唐菖蒲VM2的株高受抑制程度增加。

圖1 X射線輻射對(duì)不同唐菖蒲品種VM1、VM2株高和葉面積的影響Fig.1 Effects of X-ray radiation on VM1 and VM2 plant height and leaf area of different gladiolus varieties

由圖1-C、D可知，不同品種VM1、VM2的葉面積變化趨勢(shì)相同，除白色昌盛VM1在50 Gy處理時(shí)達(dá)到最高，其余4個(gè)品種在25 Gy處理時(shí)達(dá)到最大值；5個(gè)品種在100 Gy時(shí)均最小，且VM2輻射損傷表現(xiàn)出來(lái)的抑制作用更加明顯，道蘭、湖岸、柏遼茲、白色昌盛和貝多芬VM2的葉面積較VM1分別減少11.65、47.93、60.17、137.74、42.47 cm2。上述研究表明，高劑量輻射處理對(duì)植株的抑制作用具有延續(xù)性。

2.3 X射線輻射對(duì)VM2葉形態(tài)及葉色變化的影響

2.3.1 不同輻射處理對(duì)VM2葉片形態(tài)的影響 由圖2可知，經(jīng)50～100 Gy處理后的植株易發(fā)生形態(tài)變化。以湖岸、柏遼茲和貝多芬為例，50～100 Gy處理后，湖岸和柏遼茲發(fā)生了較明顯的葉色變異，主要表現(xiàn)為葉片呈嫩黃色或黃綠相間、植株基部葉片短小且互相套迭、葉片相互粘連呈錐形、芽狀苗(始終保持苗期的植株形態(tài))。湖岸葉片形態(tài)變化主要集中在50～75 Gy處理，柏遼茲主要發(fā)生于50～100 Gy處理，貝多芬經(jīng)75 Gy處理后株型變化較為明顯，說(shuō)明不同品種唐菖蒲的植株形態(tài)變化主要出現(xiàn)在VM2，證明X射線的輻射生物學(xué)效應(yīng)具有滯后性。

注：a:湖岸葉片短小且互相套迭(75 Gy)； b：湖岸葉黃色(50 Gy)；c:柏遼茲葉黃綠條紋(50 Gy)；d:柏遼茲芽狀苗(100 Gy)；e:貝多芬葉連呈錐形(75 Gy)。Note: a:The blade of the Lakeland is short and overlapping with each other(75 Gy). b: Yellow leaf of Lakeland (50 Gy).c: Yellow-green stripe of Berlioz leaf (50 Gy). d: Berlioz bulb is like bud(100 Gy). e: Beethoven leaf becomes cones(75 Gy).圖2 X射線照射下唐菖蒲VM2突變體植株形態(tài)變化Fig.2 Plant morphology of gladiolus mutants in VM2 under X-ray irradiation

注：a：湖岸對(duì)照；a1、a2：湖岸變異植株；b：柏遼茲對(duì)照；b1、b2：柏遼茲變異植株；c：貝多芬對(duì)照；c1：貝多芬變異植株。Note:a: Lakeland control. a1,a2: Lakeland variant: b: Berlioz control. b1,b2: Berlioz variant. c:Beethoven control. c1: Beethoven variant.圖3 VM2變異植株葉片掃描電鏡微觀圖Fig.3 Scanning Electron Microscopy of the leaves of VM2 variant plants

利用掃描電鏡進(jìn)一步探討導(dǎo)致葉片發(fā)生形態(tài)變化的原因，觀察發(fā)現(xiàn)湖岸的葉片表面凸起消失(圖3-a1)，凸起間的溝壑變淺(圖3-a2)，氣孔形態(tài)由長(zhǎng)方形變?yōu)闄E圓形；柏遼茲和貝多芬葉面凸起逐漸平滑(圖3-b1、c1)且形狀發(fā)生不規(guī)則變化(圖3-b2)，部分氣孔形態(tài)由長(zhǎng)方形逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎叫?圖3-b1、b2)。

2.3.2 不同輻射處理對(duì)VM2葉色變化的影響 針對(duì)圖2發(fā)現(xiàn)的5種唐菖蒲VM2突變體植株形態(tài)變化(葉色黃綠相間、葉片黃化、葉節(jié)間縮短套疊、葉間粘黏、芽狀苗)，每個(gè)品種均取3株長(zhǎng)勢(shì)一致的唐菖蒲VM2突變體植株進(jìn)行葉綠素含量檢測(cè)。由表4可知，變異植株主要集中在50～100 Gy處理，且葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量均低于CK，葉黃綠相間的植株葉綠素a+b含量為0.427 mg·g-1，芽狀苗變異植株葉片的葉綠素a+b含量為0.603 mg·g-1，葉節(jié)間縮短變異植株葉片的葉綠素a+b含量為1.031 mg·g-1，葉粘黏變異植株葉片的葉綠素a+b含量為0.868 mg·g-1，葉片黃化變異植株葉片的葉綠素a+b含量?jī)H為0.287 mg·g-1，明顯低于CK。表明高劑量(50～100 Gy)的X射線輻射損傷效應(yīng)在VM2發(fā)生且表現(xiàn)明顯。

2.4 X射線輻射對(duì)VM2唐菖蒲開(kāi)花的影響

2.4.1 不同輻射處理對(duì)VM2開(kāi)花性狀的影響 由表5可知，經(jīng)X射線輻射處理后的唐菖蒲VM2中僅道蘭和柏遼茲的CK和25 Gy處理開(kāi)花，其余處理均未開(kāi)花。25 Gy處理后道蘭和柏遼茲的開(kāi)花性狀均優(yōu)于CK，花朵數(shù)分別增加2、3朵，花直徑分別增加3.26、2.53 cm，花莖增加9.12、37.46 cm，花序長(zhǎng)分別增加9.07、25.76 cm，主要表現(xiàn)為花朵數(shù)增加、花大莖長(zhǎng)。

2.4.2 不同輻射處理對(duì)VM2花粉微觀形態(tài)的影響 由圖4可知，正常情況下，唐菖蒲的花粉粒表面光滑且呈飽滿球形(圖4-a、b)，而經(jīng)X輻射處理后的VM2開(kāi)花植株花粉粒出現(xiàn)表皮破裂(圖4-a1、b2)、中空(圖4-b1、a2)、干癟(圖4-a3、b3)等現(xiàn)象。說(shuō)明X射線輻射會(huì)破壞其基本形態(tài)，對(duì)花粉粒造成不可逆的生物學(xué)損傷。

表4 X射線輻射后唐菖蒲變異植株的葉綠素檢測(cè)Table 4 Detection of chlorophyll in gladiolus mutated plants after X-ray irradiation

注：“-”表示無(wú)。

Note:‘-’ means none.

表5 X射線輻射后唐菖蒲VM2的開(kāi)花性狀Table 5 Statistics of flowering characters of VM2 gladiolus after X-ray irradiation

注：a：道蘭對(duì)照；a1,a2,a3：道蘭25 Gy處理下開(kāi)花植株花粉；b：柏遼茲對(duì)照；b1,b2,b3：柏遼茲25 Gy處理下開(kāi)花植株花粉。Note: a: Dowland control. a1,a2,a3: Pollen of flowering plants of Dowland treated with 25 Gy.b:Berlioz control. b1,b2,b3: Pollen of flowering plants of Berlioz treated with 25 Gy.圖4 唐菖蒲VM2花粉粒掃描電鏡微觀圖Fig.4 Scanning electron microscopy of pollen grains of VM2 gladiolus

3 討論

輻射誘變育種具有操作方法簡(jiǎn)便、突變率高、育種年限短等優(yōu)點(diǎn)[7]。本研究首次將電子束轉(zhuǎn)靶X射線運(yùn)用于唐菖蒲輻射育種中，通過(guò)對(duì)VM1、VM2植株各指標(biāo)的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，電子束轉(zhuǎn)靶X射線能明顯影響唐菖蒲VM2種球的繁殖率、種球直徑等，且表現(xiàn)為低劑量(25 Gy)輻射處理有益于種球繁殖、球莖膨大、種球發(fā)芽，高劑量(75～100 Gy)輻射處理后種球膨大和發(fā)芽均受到抑制。Cammaerts等[25]研究表明，低劑量輻射處理可以有效打破十字花科種子休眠，促進(jìn)種子萌發(fā)，高于某個(gè)輻射閾值后，發(fā)芽率隨輻射劑量的增加而逐漸降低，或出現(xiàn)種子發(fā)芽滯后的現(xiàn)象，這與本研究結(jié)果一致。本試驗(yàn)中VM1種球發(fā)芽率受輻射影響不明顯，VM2種球的發(fā)芽率在25 Gy處理時(shí)的發(fā)芽率顯著高于對(duì)照，50～100 Gy時(shí)發(fā)芽受抑制明顯，說(shuō)明電子束轉(zhuǎn)靶X射線輻射后的生物效應(yīng)存在潛伏期和滯后性，且劑量越高，致死現(xiàn)象越嚴(yán)重，與Jan等[26]的研究結(jié)果一致，且該現(xiàn)象可能與輻射劑量和生物體的內(nèi)在輻射敏感性相關(guān)[27]。

輻射敏感性是指輻射對(duì)物體的可識(shí)別效應(yīng)的數(shù)量，是細(xì)胞代謝活力的表現(xiàn)，與植物的營(yíng)養(yǎng)狀況存在一定的關(guān)系[28]，其中半致死劑量是衡量植物對(duì)輻射敏感性的重要指標(biāo)。大量研究表明，半致死劑量可以通過(guò)根系生長(zhǎng)情況[29]、存活率[23]、萌發(fā)率[24]等指標(biāo)測(cè)定。本研究以唐菖蒲VM2種球發(fā)芽率作為半致死劑量檢測(cè)指標(biāo)，通過(guò)建立半致死劑量回歸方程得出道蘭、湖岸、柏遼茲、白色昌盛和貝多芬5個(gè)品種的半致死劑量分別為78.00、48.24、87.07、47.69和86.81 Gy，即5個(gè)品種對(duì)電子束轉(zhuǎn)靶X射線的輻射敏感性最弱為柏遼茲，最強(qiáng)為白色昌盛，表明輻射敏感性因品種、組織器官、生長(zhǎng)階段等的不同而存在差異，與前人研究一致[30-31]。此外，任少雄等[32]提出誘變育種的最適劑量與半致死劑量接近，本研究雖已找出5個(gè)唐菖蒲品種在X射線輻射下的半致死劑量，但各品種的半致死劑量是否是電子束轉(zhuǎn)靶X射線輻射的最適劑量還需進(jìn)一步研究。

研究表明，低劑量輻射處理可促進(jìn)種子的萌發(fā)[33]，增強(qiáng)植株抗逆性[34-35]，提高植株的生長(zhǎng)發(fā)育能力[36]等。本研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)25 Gy X射線輻射處理后，VM1、VM2種球萌發(fā)和植株生長(zhǎng)狀態(tài)良好，且VM2開(kāi)花植株開(kāi)花性狀優(yōu)于對(duì)照，表現(xiàn)為花大、花數(shù)多、花序長(zhǎng)，說(shuō)明低劑量的X射線輻射可以作為改良物種的一種途徑，這與Singh等[37]的研究結(jié)果一致。

此外，本研究還發(fā)現(xiàn)50～100 Gy電子束轉(zhuǎn)靶X射線對(duì)植物的生長(zhǎng)有致死效應(yīng)，高劑量輻射處理后的VM2植株的生長(zhǎng)情況明顯較VM1植株差，表現(xiàn)出明顯的輻射損傷滯后現(xiàn)象；同時(shí)，在該輻射區(qū)間內(nèi)VM2植株出現(xiàn)較多的形態(tài)變異，說(shuō)明適宜的輻射劑量能夠誘發(fā)更多的變異，這與李風(fēng)童等[38]的研究結(jié)果一致。本研究對(duì)5種不同形態(tài)的變異植株進(jìn)行葉片微觀形態(tài)和葉綠素含量檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)輻射處理后的VM2葉片表面的凸起和氣孔形狀改變，植株葉綠素含量降低，從而推測(cè)產(chǎn)生變異的原因可能是經(jīng)X射線輻射處理后，植株葉綠素、淀粉和蔗糖代謝受到干擾，新生細(xì)胞缺少可供營(yíng)養(yǎng)造成的[39]，也可能是X射線輻射對(duì)植物細(xì)胞產(chǎn)生的損傷效應(yīng)導(dǎo)致唐菖蒲葉型或株型的變異[40-42]。但具體的結(jié)論還有待進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，25 Gy輻射處理有利于唐菖蒲VM2種球的萌發(fā)和膨大，能促進(jìn)VM1、VM2植株的生長(zhǎng)，可以作為改良唐菖蒲性狀的方法。高輻射劑量(75～100 Gy)處理下，唐菖蒲各品種種球大小、繁殖率、發(fā)芽率、株高、葉面積等明顯被抑制，且電子束轉(zhuǎn)靶X射線輻射生物學(xué)效應(yīng)具有滯后性。綜合唐菖蒲各品種的半致死劑量和生長(zhǎng)情況，得出輻射敏感性由弱到強(qiáng)依次為柏遼茲<貝多芬<道蘭<湖岸<白色昌盛。本研究結(jié)果為唐菖蒲利用輻射誘變選育優(yōu)良新品種提供了一定的理論依據(jù)。