劉 亮 王 丹 王 誠(chéng) 陳 紅 胡國(guó)宇 黎 青

(1西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川 綿陽(yáng) 621010；2 四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)核技術(shù)研究所，四川 成都 610011)

梔子(Gardenia jasminoidesEllis)，又名黃梔子、山梔，茜草科(Rubiaceae)梔子屬(Gardenia)常綠灌木，枝葉繁茂，葉色常青，花朵潔白芳香，是城市中廣泛運(yùn)用的園林觀賞植物之一，主要分布于全球熱帶和亞熱帶地區(qū)，尤其在我國(guó)長(zhǎng)江以南[1]。目前對(duì)于梔子的研究主要集中在藥理作用[2-5]、栽培生長(zhǎng)[6-8]、工藝價(jià)值[9-10]等方面，而關(guān)于觀賞性品種的培育較少。

選用適宜的輻射劑量是提高誘變效率的關(guān)鍵。一般認(rèn)為輻射種子或枝條的最佳劑量應(yīng)該選擇在臨界劑量附近[11]。但高劑量輻射會(huì)破壞生長(zhǎng)啟動(dòng)子并誘發(fā)生長(zhǎng)抑制劑以及各種染色體畸變，導(dǎo)致植株存活率降低，后期育種可供選擇的植物量較少，限制了突變體的選擇與鑒定[12]。因此，需要篩選適宜的輻射保護(hù)劑，對(duì)輻射誘變過(guò)程的植株進(jìn)行保護(hù)，以期提高變異植株成活率，獲得更多優(yōu)良變異。有研究發(fā)現(xiàn)氯化鈉(NaCl)[13]、半胱氨酸(cysteine，Cys)[14-15]、維生素C(vitamin C，Vc)[16]具有一定的輻射保護(hù)作用。但植物輻射誘變育種中運(yùn)用保護(hù)劑的研究相較于動(dòng)物仍然較少。本研究運(yùn)用3 種保護(hù)劑浸泡60Co-γ 射線輻射后的梔子插條，分析梔子插條的輻射損傷效應(yīng)及3 種保護(hù)劑的保護(hù)效應(yīng)，以期為梔子的輻射誘變育種及保護(hù)劑應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

2019年5月13日于西南科技大學(xué)選取桅子觀賞型品種白蟾(G. jasminoidesvar.fortuniana)長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)良的樹(shù)上半木質(zhì)化、無(wú)病蟲(chóng)害的1年生枝條，剪成10 ～15 cm，2～3 片余葉的插條。每輻射劑量840 根插條，共4 200 根，每20 根一捆，綁好用濕毛巾保濕。

NaCl、Vc 購(gòu)自成都市科隆化學(xué)品有限公司；Cys 購(gòu)自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，均為分析純。

1.2 輻射及保護(hù)劑處理

60Co-γ 射線輻射源由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)核技術(shù)研究所提供。輻射劑量分別為0(CK)、5、10、20、40 Gy，劑量率為1.42 Gy·min-1。將完成輻射后的插條按照每個(gè)輻射劑量下設(shè)置不作任何浸泡處理(CK1)和泡水處理(CK2)兩個(gè)對(duì)照組，再分別設(shè)置3 種保護(hù)劑處理:NaCl(2.00、3.00、4.00、5.00 g·L-1)，Cys(0.12、0.18、0.24、0.30 g·L-1)，Vc(0.05、0.06、0.07、0.08 g·L-1)，分組進(jìn)行保護(hù)劑浸泡，遮光密封浸泡36 h。每組60 根插條，3 個(gè)重復(fù)。

1.3 扦插及生長(zhǎng)管理

使用吲丁誘抗素(江西新瑞豐生化股份有限公司生產(chǎn))浸泡輻射處理后的插條下端3 cm 處30 s。然后按裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)區(qū)組扦插。場(chǎng)地為西南科技大學(xué)溫室大棚，以50 孔穴盆，規(guī)格54 cm×28 cm×9 cm 為扦插容器，扦插基質(zhì)為蛭石∶珍珠巖＝1 ∶1。澆透水后進(jìn)行扦插。使用75%遮陰網(wǎng)，控制棚內(nèi)溫濕度為梔子插條適宜溫濕度。2019年5月15日扦插，7月2日統(tǒng)計(jì)插條生根情況及存活率后進(jìn)行移栽。將每10 株生根插條移栽至40 cm×15 cm×18 cm 種植盆，栽培基質(zhì)為有機(jī)基質(zhì)∶蛭石∶珍珠巖＝1 ∶1 ∶1酸性土壤，并進(jìn)行生長(zhǎng)期管理。12月20日觀察統(tǒng)計(jì)植株分枝數(shù)、葉片數(shù)、節(jié)間長(zhǎng)度、葉長(zhǎng)葉寬等生長(zhǎng)形態(tài)指標(biāo)。

1.4 生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)測(cè)定

插條大量生根后，挖出統(tǒng)計(jì)生根插條數(shù)、存活插條數(shù)及根長(zhǎng)、根數(shù)，計(jì)算生根率和存活率。存活插條數(shù)為截止移栽時(shí)生根插條數(shù)及未生根但未失綠死亡插條數(shù)的總和。將生根插條進(jìn)行移栽，每?jī)芍苡^察統(tǒng)計(jì)移栽后插條的成活情況。11月20日統(tǒng)計(jì)最終成活植株數(shù)，計(jì)算成株率。成活后一個(gè)月進(jìn)行植株節(jié)間長(zhǎng)度、分枝數(shù)、葉片數(shù)、葉長(zhǎng)葉寬等形態(tài)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)。植株生長(zhǎng)過(guò)程中，觀察統(tǒng)計(jì)各處理組相比對(duì)照組葉片形態(tài)有所區(qū)別的植株數(shù)，計(jì)算葉片形態(tài)變異率。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 25.0 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Origin 9.0、Office 2003 軟件作圖。數(shù)據(jù)均為3 次及以上重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同劑量60Co-γ 射線輻射梔子插條的損傷效應(yīng)

2.1.1 輻射處理對(duì)梔子插條生根率、存活率及成株率的影響 由表1 可知，經(jīng)4 種不同輻射劑量的60Co-γ射線輻射后，梔子插條的生根率、存活率及成株率變化明顯。其中生根率及成株率除5 Gy 劑量組略高外，其余均低于CK，隨著輻射劑量的增加逐漸降低；20 Gy輻射劑量下，生根率為CK 的43.66%，顯著低于0 ～10 Gy；40 Gy 輻射劑量下生根率最低，僅為CK 的1.97%。20 Gy 輻射劑量下，成株率下降為CK 的37.94%；40 Gy 輻射劑量下，成株率下降為僅CK 的1.97%。經(jīng)不同劑量輻射后的梔子插條存活率總體呈下降趨勢(shì)；20和40 Gy 輻射劑量下梔子插條的存活率顯著低于CK，分別比CK 下降了14.17 和22.75 個(gè)百分點(diǎn)。

通過(guò)對(duì)輻射后插條的相對(duì)生根率(y1)、相對(duì)存活率(y2)及相對(duì)成株率(y3)與輻射劑量(x)的相關(guān)性進(jìn)行回歸分析，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程分別為y1＝-2.709 4x＋107.49，y2＝-0.619 1x＋100.55，y3＝-2.682 7x＋104.46，相關(guān)系數(shù)分別為-0.957 8、-0.962 7、-0.953 1。計(jì)算得梔子插條的半生根劑量(half-rooting dose，RD50)為21.22 Gy，半致死劑量(half-lethal dose，LD50)為81.65 Gy，半成株劑量(half-planting dose，PD50)為20.30 Gy。

2.1.2 輻射處理對(duì)梔子插條形態(tài)指標(biāo)的影響 由表2 可知，隨著輻射劑量的增加，插條各形態(tài)指標(biāo)總體呈下降趨勢(shì)。5 Gy 輻射劑量下單根插條生根數(shù)、葉片數(shù)、葉長(zhǎng)、葉寬，以及10 Gy 輻射劑量下節(jié)間長(zhǎng)度、葉長(zhǎng)、葉寬均高于CK，但不顯著，說(shuō)明5 ～10 Gy 輻射劑量對(duì)插條生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用。除了分枝數(shù)和葉寬，梔子單根插條的生根數(shù)及根長(zhǎng)、節(jié)間長(zhǎng)度、葉片數(shù)和葉長(zhǎng)均呈現(xiàn)相同的變化規(guī)律，即5 ～10 Gy 輻射劑量處理組與CK 無(wú)顯著差異，20 Gy 及以上輻射劑量組插條各形態(tài)指標(biāo)均明顯低于0 ～10 Gy 輻射處理組。而經(jīng)輻射處理后插條分枝數(shù)均明顯低于CK，其中40 Gy輻射劑量下分枝數(shù)顯著低于5～20 Gy 輻射處理組，5～20 Gy 輻射處理間無(wú)顯著差異。梔子葉片寬度在5 ～20 Gy 輻照劑量下與CK 無(wú)顯著差異，20 Gy 輻射下葉寬較5～10 Gy 顯著降低，40 Gy 輻射處理下，顯著低于其他處理組。由此可知，輻射劑量增大，對(duì)梔子插條的生根和生長(zhǎng)抑制作用增大，對(duì)插條損傷效應(yīng)增大。

表1 不同輻射劑量對(duì)梔子插條生根率、存活率、成株率的影響Table 1 Effects of 60Co-γ ray with different doses on rooting rate，survival rate and planting rate of gardenia cuttings /%

表2 不同輻射劑量對(duì)梔子插條形態(tài)指標(biāo)的影響Table 2 Effects of 60Co-γ ray with different doses on morphological indexes of gardenia cuttings

2.2 3 種保護(hù)劑對(duì)60Co-γ 射線輻射后梔子插條的保護(hù)效應(yīng)

2.2.1 保護(hù)劑對(duì)輻射后梔子插條生根率及存活率的影響 采用不同濃度NaCl、Cys、Vc 浸泡輻射后的梔子插條，并統(tǒng)計(jì)其生根率和存活率(表3)，0 ～10 Gy 輻射劑量處理下，3 種保護(hù)劑對(duì)梔子插條生根率影響不明顯。20 Gy 輻射劑量下，3.00 g·L-1NaCl 處理的桅子插條生根率比CK2明顯提高了23.90 個(gè)百分點(diǎn)。而經(jīng)0.12 g·L-1Cys 處理的梔子插條生根率比CK2顯著降低了36.82 個(gè)百分點(diǎn)，說(shuō)明20 Gy 輻射劑量下，0.12 g·L-1Cys 處理增加了對(duì)梔子插條的損傷。不同濃度Vc 處理間插條生根率與CK2無(wú)顯著差異。40 Gy 輻射劑量下，0.12 g·L-1Cys 和0.08 g·L-1Vc 處理顯著提高了插條生根率，相比CK2分別提高了16.99 和15.76 個(gè)百分點(diǎn)。由此可知，保護(hù)劑對(duì)高劑量輻射下的梔子插條生根情況具有一定的保護(hù)作用，而對(duì)低劑量輻射的插條保護(hù)作用不明顯。

對(duì)經(jīng)保護(hù)劑處理后的梔子插條存活率進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，3 種保護(hù)劑不同濃度處理對(duì)梔子插條存活率保護(hù)作用不顯著。而Cys 不同濃度處理對(duì)除10 Gy 輻射劑量外的其他輻射劑量處理組梔子插條存活率有一定降低作用，死亡插條主要表現(xiàn)為表皮腐爛。0 Gy 輻射劑量下，0. 30 g·L-1Cys 處理顯著降低了插條存活率。5 Gy 輻射劑量下，0. 18 ～0. 30 g·L-1Cys 處理顯著降低了插條存活率。20 Gy 輻射劑量下，0. 12 g·L-1Cys 處理后的插條存活率顯著降低。40 Gy 輻射劑量下，0. 18 和0. 30 g·L-1Cys 處理組存活率顯著降低，表明Cys 具有一定的毒副作用[17]，在不同的輻射劑量下，不同濃度Cys可能產(chǎn)生毒副作用也可能產(chǎn)生保護(hù)作用。

2.2.2 保護(hù)劑對(duì)輻射后梔子插條根長(zhǎng)根數(shù)的影響 由圖1 可知，3.00 g·L-1NaCl 處理對(duì)5 Gy 劑量輻射后梔子插條的根長(zhǎng)具有顯著的抑制作用，但對(duì)20 Gy 劑量輻射處理具有顯著的促進(jìn)作用。20 Gy 劑量輻射處理下，3.00 和4.00 g·L-1NaCl 處理組根長(zhǎng)分別是對(duì)照的1.87 和1.66 倍。不同濃度Cys 對(duì)各輻射劑量下梔子插條根長(zhǎng)影響不顯著。0.05～0.07 g·L-1Vc 處理對(duì)0 Gy 輻射劑量下梔子插條根長(zhǎng)具有明顯提高；且40 Gy 輻射劑量時(shí)，0.06 和0.08 g·L-1Vc 處理較對(duì)照顯著提高了根長(zhǎng)，分別為對(duì)照的3.78 和4.74 倍。

表3 保護(hù)劑對(duì)輻射后梔子插條生根率及存活率的影響Table 3 Effects of protective agents on rooting rate and survival rate of gardenia cuttings after radiation treatment /%

由圖2 可知，NaCl 對(duì)高劑量輻射下的插條生根數(shù)有明顯的促進(jìn)作用。20 Gy 劑量輻射時(shí)，3.00 g·L-1NaCl 處理組單根插條生根數(shù)為對(duì)照的1.63倍。40 Gy 劑量輻射時(shí)，4.00 和5.00 g·L-1NaCl 處理生根數(shù)明顯增加，分別是對(duì)照的2.68 和3.68 倍。0.12 和0.18 g·L-1Cys 處理對(duì)40 Gy 輻射處理組生根數(shù)具有明顯提高作用，插條生根數(shù)分別是對(duì)照的3.74 和2.52 倍。但0.30 g·L-1處理對(duì)5 Gy 輻射處理組生根數(shù)具有顯著抑制作用。說(shuō)明Cys 對(duì)低劑量輻射處理組插條加劇了傷害作用，對(duì)高劑量輻射處理插條具有保護(hù)作用。0.07 和0.08 g·L-1Vc 處理顯著提高了40 Gy 輻射劑量組生根數(shù)，分別是對(duì)照的3.28 和4.79 倍。

由此可知，3 種保護(hù)劑對(duì)低劑量輻射的梔子插條生根保護(hù)效應(yīng)不顯著。而高劑量輻射時(shí)，3 種保護(hù)劑不同濃度處理對(duì)插條生根數(shù)及根長(zhǎng)具有較好的促進(jìn)作用。

圖1 保護(hù)劑處理對(duì)輻射后梔子插條根長(zhǎng)的影響Fig.1 Effects of protective agents on root length of gardenia cuttings after radiation treatment

圖2 保護(hù)劑處理對(duì)輻射后梔子插條生根數(shù)的影響Fig.2 Effects of protective agents on root number of gardenia cuttings after radiation treatment

2.2.3 保護(hù)劑對(duì)輻射后梔子插條成株率的影響 由表4 可知，不同保護(hù)劑處理對(duì)不同輻射劑量下的梔子插條成株率影響不同。0～10 Gy 輻射處理，除0 Gy 輻射劑量下0.30 g·L-1Cys 處理時(shí)成株率顯著低于對(duì)照，其余經(jīng)保護(hù)劑處理組均無(wú)顯著差異。20 Gy 輻射劑量下3.00 g·L-1NaCl 處理組梔子插條成株率比對(duì)照顯著提高了27.31 個(gè)百分點(diǎn)，而5.00 g·L-1NaCl 及0.12 g·L-1Cys 處理組成株率顯著低于對(duì)照其他保護(hù)劑處理組保護(hù)效應(yīng)不顯著。說(shuō)明在20 Gy 輻射劑量時(shí)，3.00 g·L-1NaCl 處理對(duì)輻射后插條具有保護(hù)作用，而5.00 g·L-1NaCl 及0.12 g·L-1Cys 處理加劇了對(duì)輻射后插條的損傷作用。40 Gy 輻射劑量下，0.12 g·L-1Cys 處理組成株率比對(duì)照顯著提高了15.08 個(gè)百分點(diǎn)，0.08 g·L-1Vc 處理組成株率比對(duì)照提高了17.10個(gè)百分點(diǎn)。由此可知，3 種保護(hù)劑對(duì)梔子插條成株率總體表現(xiàn)為高劑量輻射下具有保護(hù)效應(yīng)，而低劑量輻射下保護(hù)作用不顯著。

2.2.4 保護(hù)劑對(duì)輻射后梔子節(jié)間長(zhǎng)度的影響 由圖3 可知，對(duì)照組節(jié)間長(zhǎng)度隨著輻射劑量的增加，逐漸減小。不同保護(hù)劑處理對(duì)不同輻射劑量下的梔子節(jié)間長(zhǎng)度影響存在差異。其中未經(jīng)輻射處理組各保護(hù)劑處理間無(wú)顯著性差異。大于10 Gy，NaCl 不同濃度開(kāi)始呈現(xiàn)出保護(hù)作用。20 Gy 輻射劑量時(shí)，3.00 g·L-1NaCl 處理顯著提高了植株節(jié)間長(zhǎng)度，是對(duì)照的1.46 倍，而相同保護(hù)劑處理對(duì)5 Gy 輻射后梔子節(jié)間長(zhǎng)度具有抑制作用。40 Gy 輻射劑量下，0.12 g·L-1Cys 和0.08 g·L-1Vc 處理顯著提高了植株節(jié)間長(zhǎng)度，分別是對(duì)照的1.46 和1.50 倍；而5 和20 Gy 劑量輻射下，0.30 和0.12 g·L-1Cys 處理顯著降低了植株節(jié)間長(zhǎng)度。結(jié)果表明Cys 對(duì)高劑量輻射處理具有較好的保護(hù)效應(yīng)。

2.2.5 保護(hù)劑對(duì)輻射后梔子分枝數(shù)的影響 由圖4可知，3 種不同濃度保護(hù)劑在不同輻射劑量下對(duì)梔子分枝數(shù)的影響不同。20 Gy 輻射劑量下，與對(duì)照相比，3.00 g·L-1NaCl 處理組分枝數(shù)顯著增加了42.91%，而5.00 g·L-1NaCl 處理分枝數(shù)顯著減少。Cys 浸泡處理對(duì)0～10 Gy 輻射后梔子分枝數(shù)影響不明顯；20 Gy 處理下，0.12 g·L-1Cys 處理組分枝數(shù)明顯減少；40 Gy 輻射劑量下，0.18 g·L-1Cys 處理組分枝數(shù)較對(duì)照顯著增加了69.17%。20 Gy 輻射劑量下，0.08 g·L-1Vc 浸泡輻射后插條，分枝數(shù)相比對(duì)照顯著增加了32.39%；40 Gy 輻射劑量下，Vc 各處理組分枝數(shù)隨濃度升高呈遞增趨勢(shì)。說(shuō)明高劑量輻射下適宜的Vc 濃度通常也較高。

表4 保護(hù)劑對(duì)輻射后梔子插條成株率的影響Table 4 Effects of protective agents on planting rate of gardenia cuttings after radiation treatment /%

圖3 保護(hù)劑對(duì)輻射后梔子節(jié)間長(zhǎng)度的影響Fig.3 Effects of protective agents on internode length of gardenia after radiation treatment

2.2.6 保護(hù)劑對(duì)輻射后梔子葉片數(shù)的影響 由圖5可知，NaCl 與Vc 浸泡0 ～10 Gy 輻射后梔子葉片數(shù)變化不明顯。在5 Gy 輻射劑量下，0.30 g·L-1Cys 處理組葉片數(shù)顯著低于對(duì)照。20 Gy 輻射劑量下，3.00 g·L-1NaCl 和0.08 g·L-1Vc 處理組葉片數(shù)分別比對(duì)照顯著增加了32.74%和28.95%；而5.00 g·L-1NaCl 和0.12 g·L-1Cys 處理組葉片數(shù)相比對(duì)照顯著減少。40 Gy 輻射劑量下，5.00 g·L-1NaCl、0.12 和0.30 g·L-1Cys 以及0.08 g·L-1Vc 處理組葉片數(shù)比對(duì)照分別顯著增加了43.38%、87.45%、34.87%和120.08%；而0.05 g·L-1和0.07 g·L-1Vc 處理組葉片數(shù)相比對(duì)照顯著降低，說(shuō)明高劑量輻射下對(duì)葉片數(shù)促進(jìn)效果較好的保護(hù)劑通常濃度也較高。

圖5 保護(hù)劑處理對(duì)輻射后梔子葉片數(shù)的影響Fig.5 Effects of protective agents on leaf number of gardenia after radiation treatment

2.2.7 保護(hù)劑對(duì)輻射后梔子葉長(zhǎng)、葉寬的影響 由圖6 可知，在0～20 Gy 輻射劑量下，除0.30 g·L-1和0.12 g·L-1Cys 分別在5 Gy 和20 Gy 對(duì)梔子葉長(zhǎng)有顯著抑制作用，其他保護(hù)劑處理組與對(duì)照組均無(wú)顯著差異。40 Gy 輻射劑量下，NaCl 除3.00 g·L-1處理組全部死亡，其他濃度處理組梔子葉片長(zhǎng)度均顯著增大，說(shuō)明NaCl 對(duì)高劑量輻射下的梔子葉片長(zhǎng)度具有保護(hù)作用。0.12 g·L-1和0.30 g·L-1Cys 處理組梔子葉長(zhǎng)相比對(duì)照顯著增加了107.41%和57.61%。Vc 除0.07 g·L-1處理組梔子葉長(zhǎng)最低且顯著低于對(duì)照，其他濃度從低到高處理組葉長(zhǎng)比對(duì)照分別顯著增加了19.34%、23.87%和83.13%。

圖6 保護(hù)劑處理對(duì)輻射后梔子葉片長(zhǎng)度的影響Fig.6 Effects of protective agents on leaf length of gardenia after radiation treatment

圖7 保護(hù)劑處理對(duì)輻射后梔子葉片寬度的影響Fig.7 Effects of protective agents on leaf width of gardenia after radiation treatment

由圖7 可知，Cys 和Vc 對(duì)0～20 Gy 輻射劑量下梔子葉寬影響不明顯。NaCl 對(duì)0 ～10 Gy 輻射劑量下梔子葉寬影響不明顯。20 Gy 輻射劑量下，3.00 g·L-1NaCl 處理組葉寬顯著比對(duì)照高50.35%。40 Gy 輻射劑量下，NaCl 各濃度影響同葉長(zhǎng)，分別比對(duì)照顯著提高了56.70%、34.02%和51.55%。0.12 g·L-1和0.30 g·L-1Cys 浸泡40 Gy 輻射后插條，梔子葉寬顯著比對(duì)照提高76.29%、37.11%。而0.18 g·L-1濃度處理組相比對(duì)照顯著減小。Vc 在0.08 g·L-1濃度浸泡40 Gy輻射后插條，梔子葉寬比對(duì)照顯著增大60.82%。而濃度0.07 g·L-1處理組梔子葉寬顯著低于對(duì)照。

2.3 輻射及保護(hù)劑處理對(duì)梔子葉片形態(tài)變化的影響

由表5 可知，輻射后梔子葉片形態(tài)均發(fā)生了變異，主要表現(xiàn)為葉緣波浪、殘缺、葉片卷曲、葉尖端二裂、三裂、葉柄細(xì)長(zhǎng)呈心形小葉等(圖8)。隨著輻射劑量的增加，葉片形態(tài)變異率逐漸增大。40 Gy 輻射劑量組，成活植株極少，且?guī)缀趺恐耆~片都發(fā)生了形態(tài)變異。說(shuō)明高劑量輻射下梔子葉片形態(tài)變化大。

表5 輻射及保護(hù)劑處理對(duì)梔子葉片形態(tài)變異率的影響Table 5 Effects of radiation and protective agent treatment on leaf morphological variability of gardenia /%

圖8 輻射及保護(hù)劑處理對(duì)梔子葉片形態(tài)的影響Fig.8 Effects of radiation and protective agent treatment on leaf morphology of gardenia

由表5 可知，與對(duì)照相比，未輻照處理組經(jīng)保護(hù)劑處理后葉片發(fā)生了變異。NaCl、Cys 與Vc 均有不同濃度處理組葉片形態(tài)發(fā)生了改變。其中0.18 g·L-1Cys處理組葉片變異率最高為18.16%。說(shuō)明保護(hù)劑處理對(duì)梔子葉片形態(tài)變化有一定的影響，Cys 對(duì)未輻照組梔子葉片形態(tài)變化影響更大。5 Gy 輻射劑量下，0.08 g·L-1Vc 處理組葉片形態(tài)變異率最高，相比CK1提高11.74 個(gè)百分點(diǎn)，比CK2提高10.54 個(gè)百分點(diǎn)。10 Gy輻射劑量下2.0 g·L-1NaCl 處理組梔子葉片形態(tài)變異率最高，比CK1提高20.97 個(gè)百分點(diǎn)，比CK2提高18.46 個(gè)百分點(diǎn)。20 Gy 輻射劑量組經(jīng)0.30 g·L-1Cys處理后梔子葉片形態(tài)變異率最高，比CK1提高34.39個(gè)百分點(diǎn)，比CK2提高27.99 個(gè)百分點(diǎn)；經(jīng)3.00 g·L-1NaCl 處理?xiàng)d子葉片形態(tài)變異率較CK1提高16.82 個(gè)百分點(diǎn)，比CK2提高10.42 個(gè)百分點(diǎn)。說(shuō)明0.30 g·L-1Cys 和3.00 g·L-1NaCl 處理在20 Gy 輻射劑量下對(duì)葉片形態(tài)變異率有一定提高作用。40 Gy 輻射劑量下經(jīng)保護(hù)劑處理后的成活梔子葉片形態(tài)變異率均較高，且明顯高于20 Gy 輻射下各處理組。0.12 g·L-1Cys 處理?xiàng)d子葉片形態(tài)變異率為85.71%，0.08 g·L-1Vc 處理組葉片形態(tài)變異率為83.33%。表明0.12 g·L-1Cys 和0.08 g·L-1Vc 處理在40 Gy 輻射劑量下，不僅能提高植株成活率，也能保證梔子葉片形態(tài)變異效果。

3 討論

輻射誘變育種可大幅度提高突變頻率。研究表明經(jīng)射線處理人工誘導(dǎo)的突變頻率比自然突變頻率高幾百倍甚至幾千倍[11]，在無(wú)性繁殖的觀賞花卉中已成為主要育種技術(shù)[18]。輻射誘變育種成功的關(guān)鍵在于確定輻射源、輻射劑量、劑量率[19-22]。本研究采用60Co-γ 射線輻射梔子插條，得到半致死劑量為81.65 Gy，半生根劑量為21.22 Gy，半成株劑量為20.30 Gy。根系是吸收養(yǎng)分和水分的重要器官，可進(jìn)行一系列有機(jī)化合物的合成，對(duì)地上部分的形態(tài)建成和生長(zhǎng)代謝過(guò)程有重要作用[23]。本研究中生根插條后期生長(zhǎng)仍受到抑制，因此建議梔子插條輻照誘變適宜劑量選擇半成株劑量附近，即20 Gy 左右，與徐宏等[24]輻射誘變選育梔子新品系得到的結(jié)果相同，說(shuō)明觀賞型梔子變種與野生梔子60Co-γ 射線輻射插條的誘變效應(yīng)可能相同。輻射誘變處理不僅誘發(fā)突變，而且會(huì)造成不良損傷[25-26]。本試驗(yàn)中梔子插條生根率及成株率在40 Gy 輻射劑量下僅為1.59%，而5 Gy 輻射劑量對(duì)梔子插條具有一定的刺激作用。這與黎熠睿等[27]研究電子束轉(zhuǎn)靶X 射線對(duì)唐菖蒲生長(zhǎng)發(fā)育具有低促高抑作用結(jié)果一致，與Gudkov 等[28]發(fā)現(xiàn)的低劑量輻射5 ～20 Gy(種子輻射)或1 ～5 Gy(營(yíng)養(yǎng)植物輻射)能促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育的結(jié)論也一致。

最佳濃度的保護(hù)劑是獲得最佳保護(hù)效果的關(guān)鍵[15]。本試驗(yàn)采用不同濃度的NaCl、Cys、Vc 浸泡不同劑量60Co-γ 射線輻射后的梔子插條，發(fā)現(xiàn)3.00 g·L-1NaCl 處理在20 Gy 輻射劑量下生根率與成株率相比對(duì)照均顯著提高，且對(duì)梔子插條生根數(shù)、根長(zhǎng)，植株節(jié)間長(zhǎng)度、葉片數(shù)、分枝數(shù)、葉寬等生長(zhǎng)形態(tài)指標(biāo)均有較好的保護(hù)效果。0.12 g·L-1Cys 和0.08 g·L-1Vc處理在40 Gy 輻射劑量下使插條生根率和成株率分別比對(duì)照顯著提高了1.6 倍和4.6 倍以上，對(duì)梔子插條生根數(shù)、根長(zhǎng)，植株節(jié)間長(zhǎng)度、葉片數(shù)、葉長(zhǎng)、葉寬等生長(zhǎng)形態(tài)指標(biāo)均有較好的保護(hù)效果。王會(huì)全等[29]研究NaCl 脅迫對(duì)不同品系火龍果種子萌發(fā)及枝條扦插的影響發(fā)現(xiàn)NaCl 濃度為3 g·L-1時(shí)平均每株的生根數(shù)達(dá)最大，且生根率和成活率也較高，與本研究結(jié)果一致。而40 Gy 輻射劑量下，Gys 及Vc 對(duì)梔子的保護(hù)作用與曾昭琪等[14]發(fā)現(xiàn)L-半胱氨酸對(duì)柵列藻的輻射受損有明顯的防護(hù)效果，張?jiān)倬萚30]、柳學(xué)余等[31]發(fā)現(xiàn)抗壞血酸對(duì)輻射后小麥具有防護(hù)作用的結(jié)論相同。本研究中，3 種保護(hù)劑對(duì)梔子插條輻射均有一定保護(hù)作用，且對(duì)高劑量輻射處理保護(hù)效果顯著，對(duì)低劑量輻射處理保護(hù)效果不顯著。與傅春玲等[16]發(fā)現(xiàn)Vc 對(duì)中、高劑量γ 射線損傷具有一定防護(hù)作用的結(jié)論一致。此外，本研究發(fā)現(xiàn)高劑量輻射處理下適宜的保護(hù)劑濃度也較高，與管振謙等[32]發(fā)現(xiàn)高濃度(120×10-6以下)的腺嘌呤核苷三磷酸(adenosine triphosphate，ATP)，細(xì)胞色素C 水溶液浸泡高劑量γ 射線及加速電子輻射的向日葵種子時(shí)作用更明顯的結(jié)果相同。

此外，5～20 Gy 輻射劑量處理下CK2葉片形態(tài)變異率較CK1有所增加，推測(cè)可能由于泡水后，進(jìn)入植物內(nèi)部的H2O 在原有自由基的作用下，產(chǎn)生了更多的自由基，但具體機(jī)理有待深入研究。

4 結(jié)論

本研究采用不同劑量60Co-γ 射線輻射梔子插條，發(fā)現(xiàn)低劑量輻射對(duì)梔子插條具有一定促進(jìn)作用，隨著輻射劑量增加，對(duì)梔子插條的損傷作用增大，適宜的輻射誘變劑量為20 Gy 左右。經(jīng)NaCl、Cys 及Vc 3 種保護(hù)劑不同濃度浸泡輻射后梔子插條，不同輻射劑量下，適宜保護(hù)劑的種類(lèi)和濃度各不相同。輻射劑量為20 Gy 時(shí)，最適保護(hù)劑為3.00 g·L-1NaCl；40 Gy 輻射劑量下，Cys 和Vc 保護(hù)效果更好。3 種保護(hù)劑對(duì)梔子插條均有一定的保護(hù)作用，但其在梔子插條內(nèi)的作用機(jī)理還有待深入研究。