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《中国林业科学研究院》 2000年
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钴-60Gamma射线辐照中国水仙的诱变效应和机理研究

高健  
【摘要】:以中国漳州水仙单瓣品种(Narcissus tazetta var. Chinese Roem)为对象,运用~(60)Co(?) 射线的物理诱变方法,辐照供试材料,观察记载了辐射后供试材料的形态性状的变化, 利用染色体制片技术和RAPD方法,探讨了引起形态性状诱变的细胞学基础和分子机 理,结合同工酶分析结果和一些生理指标的测试结果,分析了Y射线辐照引起的生理生 化诱变效应,并对香花类花卉最重要的品质之一——花香的组成成分和含量,利用色 质联用技术进行了定性和定量分析。 研究发现,~(60)Co(?)射线辐照中国漳州水仙鳞茎引起了多方位的诱变效应。合肥地区 11月份,在水仙副冠原基分化期时选择不同剂量和不同剂量率辐照水仙鳞茎,经水培 开花后,M1代的营养器官和繁殖器官的数量指标损伤度随着剂量的增加而加大,最为 显著地表现在①叶片长度显著变短,高剂量下(≥50Gy),仅为对照的40%左右;② 花葶高度极显著下降,高剂量(≥50Gy)下仅为对照的30%左右;③根系长度和数量 明显变小变少。而不同剂量率对M伐代各性状指标的影响差异不显著。辐射能使水仙 株型矮化、紧凑,不倒伏,叶色翠绿,花期延长,副冠金黄色加深,花大色艳,绿葶 和黄色副冠衬托白色花被片更显和协典雅,大大提高了观赏价值。水仙花处在副冠原 基分化期时辐射敏感性高于其花芽分化完成后的辐射敏感性,表现在各形态性状指标 的损伤度前者显著大于后者。不论何发育时期用~(60)Co(?)射线辐射处理,在本试验的剂量 范围内,各形态性状数量指标的绝对值与相对损伤率都与剂量间表现出显著的幂函数 关系、线性关系及二次曲线关系,利用剂量效应方程,尤其是叶片、花葶这些重要观 赏指标的剂量效应方程,可预测辐射处理后植株未来的形态变化。叶片长度损伤率与 剂量间相关系数0.9762,方程为Y=2.1616+1.560X;花葶高度损伤度与剂量间相关系 数为 0.9844,方程为 Y=-12.456+3.1467X-0.03279X~2;叶片长度与剂量间相关系数 0.9430,回归方程为=3.百石779-0.2641!nX;花茸高度与剂量间相关系数0.9538,回 归方程为*=4刀872-0.4095InX。为取得形态性状较大的变异,应在副冠原基分化期 前选用 15Gy以上的剂量辐射。 辐射处理均能诱发M_1根尖细胞核畸变和染色体行为,结构及数量变异,变异类 型丰富,染色体畸变的类型有染色体桥(单桥、双桥、多桥),染色体断片、染色体落 后、染色体游离、染色体团、染色体散碎、染色体粘连等,核畸变类型有核出芽、小 摘 要 核、大核、微核(单微核、双微核、多徽核、小微核、大微核)、核裂、核耳、核凹陷 等。染色体畸变率随剂量加大而增加,呈现线性相关,但剂量率对染色体畸变率影响 不显著。 染色体总畸变率在SGy、10Gy、15Gy、25Gy、35Gy和50Gy剂量辐射下,分别 为4.52%、14.18%、17.43%、54.56%、75.60%、96.83%,方差分析结果表明,与对照 的染色体总畸变率(0.28%)有极显著差异,各剂量间的多重比较则显示出高剂量与 低剂量间差异极显著,但若剂量间仅差SGy时,则差异不显著。细胞核畸变率与剂量 间关系和染色体畸变率与剂量间关系趋势一致,都是随着辐照剂量的加大而增加,分 别为5.38%、10.12o、16.27%、23.04%、38.84%,51.230,方差分析和多重比较结果 表明在与对照差异极显著,非相邻剂量间差异显著,而相邻剂量间有些差异不显著。 核畸变率、染色体畸变率与剂量间存在显著的线性正相关,相关系数分别为:0.9874、 0.9829,线性方程表达式分别为Y==-0.085+1.0385X Y=·9.6727+2,3697X。由于不同发 育时期植物材料的辐射敏感性不同,副冠原基分化期与花芽分化完成后的细胞核畸变 率与染色体总畸变率在相同的辐射剂量下差异显著,总体上前者的畸变率高于后者的 畸变率,并随剂量增加,两者间的差异加大。6七w射线辐射抑制细胞分裂,在副冠原 基分化期辐射水仙,细胞分裂指数与剂量间呈现显著单一线性负相关,即随剂量加大 细胞分裂指数下降:而在花芽分化完成后辐射,根尖细胞的分裂指数总体呈下降趋势, 但在SGy时分裂指数较对照略高而后随剂量增大分裂指数下降,下降幅度不如副冠原 基分化期时大。对细胞分裂指数的剂量效应进行拟合,得到方程:Y—11.1305.0.1765X R。0.gllo F。62.385>F。==0.05。结合辐照后形态性状的变化,发现细胞分裂指数与形 态性状间高度相关,与叶片高度间方程为Y=5.9509+l.9226X R=0.9747,与花芋高度 间方程为Y=0石6735+2.7073X R=0.9858。应用该类方程可以在供试材料发育早期 (即根系长度长至于1.scm~Zcm时)通过细胞分裂指数的观察统计预测植株发育成熟 时形态性状。对细胞分裂间期核畸变的深入分析,发现间期细胞微核率与分裂期染色 体畸变率间有高度相关的拟合方程,Y==.16.598+18刀59lX R=0.8322 F=30厂5227>F。 =口刀5,微核畸变率也可作为筛选合理诱变剂量的有效指标。通过细胞学水平上的分析,
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