60Coγ射线对向日葵生长发育及变异的影响.docx

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1、60Co-射线对向日葵生长发育及变异的影响摘要：本研究利用60Co射线对向日葵进行辐照，设置向日葵种子辐照剂量为0、50、100、150、200Gyo对辐照后植株生长发育指标进行观察统计，分析其辐射敏感性，观察植株变异，探究了辐照对向日葵生长发育和变异的影响，以期为向日葵辐射诱变育种提供数据支持和新育种材料。实验结果表明：辐射对向日葵的生长发育产生了明显的影响。影响多表现为低剂量促进，高剂量抑制效应，150Gy-200Gy的高剂量辐照，随着辐射剂量的增加，向日葵的生长速度明显减缓，植株高度、茎粗度、叶面积等生长指标明显降低。向日葵的半发芽剂量为753.43Gy；半致矮剂量为325.39Gy；半

2、存活剂量均高于200Gy。同时，辐照对向日葵的花期和也产生了显著的影响。变异类型主要为花器官变异和花期变异。本试验在向日葵Ml代共获得135株突变株，其中17株优良变异株，总突变株率为12.53%,优变株率为0.74%o花期突变频率最高，为4.83%o向日葵在200Gy辐照下的突变株率与优变株率均最高。建议200Gy作为向日葵诱变育种的最适宜辐照剂量。为进一步研究60Co-射线辐照对向日葵的影响提供了参考依据。关键词：向日葵；辐射诱变；生长发育指标；变异Theeffectof60Co-raysirradiationonthegrowthandvariationofsunflowersAbstr

3、act:Thisstudyconducted60Co-raysirradiationonsunflowers,settheirradiationdoseforsunflowerseedsto0,50,100,150,and200Gy.Observingandstatisticallyanalyzingthegrowthanddevelopmentindicatorsofirradiatedplants,analyzingtheirradiationsensitivity,observingplantvariation,andexploringtheimpactofradiationontheg

4、rowth,development,andvariationofsunflowers,inordertoprovidedatasupportandnewbreedingmaterialsforsunflowerradiationinducedbreeding.Theexperimentalresultsindicatethatradiationhasasignificantimpactonthegrowthanddevelopmentofsunflowers.Theimpactismostlymanifestedaslowdosepromotion,highdoseinhibitioneffe

5、ct,andhighdoseirradiationof150Gy-200Gy.Withtheexpandofradiationdose,thegrowthrateofsunflowersissignificantlysloweddown,andgrowthindicatorssuchasplantheight,stemthickness,andleafareaaresignificantlyreduced.Thehalfgerminationdoseofsunflowersis753.43Gy;Thesemidwarfdoseis325.39Gy;Thehalfsurvivaldoseishi

6、gherthan200Gy.Atthesametime,irradiationalsohadasignificantimpactonthefloweringperiodofsunflowers.Themaintypesofvariationarefloralorganvariationandfloweringperiodvariation.Inthisexperiment,atotalof135mutantplantswereobtainedintheMlgenerationofsunflowers,including17excellentmutantplants,withatotalmuta

7、tionrateof12.53%andasuperiormutationrateof0.74%.Thehighestfrequencyofmutationduringfloweringis4.83%.Themutationrateandsuperiormutationrateofsunflowerswerethehighestunder200Gyirradiation.Suggest200Gyasthemostsuitableirradiationdoseforsunflowerandcockscombmutationbreeding.Forfurtherresearchon60Co-Thee

8、ffectofradiationonsunflowersprovidesareferencebasis.Keywords:Sunflower;Radiationinducedmutation;Growthanddevelopmentindicators;variation向日葵概述向日葵是菊科向日葵属的一年生草本。其花盘为主要观赏性状，整个花盘包括舌状花和管状花两部分。花瓣也有单瓣、双瓣、半重瓣、重瓣之分。观赏向日葵最初由欧洲人种植以供观赏，后经过人工选育出多个品种，花色明亮，观赏花期显著延长。用于观赏的品种主要分为矮秆、高秆分枝型和单秆切花型三大类型。向日葵对重金属具有较强的耐受性和富集能力

9、，利用向日葵来控制土壤的重金属污染程度具有非常大的应用价值和前景。辐射诱变育种发展历程辐射诱变育种开始于Muller在1928年证明在X射线照射下会导致基因突变,进而有学者进行射线诱变植物获得有益突变体的研窕。自从Stadler首次发表了关于辐射诱导玉米和大麦的论文后，辐射已被广泛应用于开发用于作物生产的新品种和作为遗传资源。1934年，Tonenear用X射线辐照烟草，培育成了世界上第一个突变的烟草品种，打开了农作物辐射育种的新纪元。至60年代末由于突变育种手册的发表及人们对诱变机理的进一步了解，辐射诱变育种技术逐渐走向成熟，并逐渐形成诱变育种高潮。迄今为止，国际原子能机构突变品种数据库已登

10、记了3300多个突变品种，在全球范围内使用和推广的新品种超过I(XX)个。我国的植物突变育种研究始于五十年代末，但在最初20年间，主要目标是培育农作物的优良品种。20世纪六七十年代，我国的辐射诱变育种由于特殊的历史原因发展缓慢甚至阻滞不前，七十年代末，观赏植物的诱变育种才开始被重视起来。八十年代后期，我国观赏植物突变育种研究进入一个快速发展的时期网。到了八十年代进入了恢复发展时期。20世纪80年代末，分子生物学和分子遗传学被广泛应用于植物育种，这带来了新的可能性。自20世纪90年代以来，人们已经使用重离子束进行辐射诱变，并且对离子注入诱变的兴趣正在增加。后一种技术由于操作简单、经济，在中国的发

11、展越来越普及。随着遗传学和分子生物学研究的深入和发展，核辐射诱变育种被广泛应用于农业生产中，如粮食作物、水果、花卉的育种中。辐射诱变方式研究进展辐射诱变源辐射诱变育种一般分为经典辐射诱变、粒子诱变和空间辐射诱变。经典的辐射诱变主要以X射线和y射线作为诱变源，X射线又叫阴极射线或伦琴射线，是由X光机产生的较短射线，波长0.1-Inm为软X射线，穿透力较小；波长0.01-0.00Inm为硬X射线，穿透力较大，是最早用于植物育种的射线，穿透力不如y射线。Y射线刈也称丙种射线，辐射源是放射性同位素6。（3。和137Cs,在园艺植物辐射诱变育种工作中，60Co-射线是最普遍的辐射源，Y射线波长较短，穿透

12、力较强，射程较远，主要用于外照射，同时可以处理大量材料，且剂量也较均匀。还能进行快照射和慢照射W-。射线辐照使植物的体内生理或体外形态产生变化，从而影响植株的生长和发育过程口叫且与常规育种、生物技术、植物离体培养等相结合，形成一种综合性育种技术”4）。如今，射线已被广泛用于辐照植物材料诱发突变“叫已产生许多观赏价值高的植物品种。据报道，超过56.5%的新品种是由射线辐射诱变育成的【。故本实验选用射线作为观赏草本植物的辐射源。射线又称乙种射线，辐射源为放射性同位素32p和35s。射线在空气中射程短，穿透力较弱，通常用于内照射，不适宜外照射。粒子诱变育种主要利用加速粒子，如质子或中子，它们具有独特

13、的物理特性，在相对较低的辐射剂量下具有优良的生物诱变效果1网。中子是不带电的电子流。中子可分为热中子、慢中子、快中子、中能中子和超快中子。由于中子的诱变能力比较强，在植物育种中应用也日益增多。高能离子束，离子在经过加速器加速过后产生的放射线，能准确控制粒子射入的深度及部位，植物在处理后，MI代损伤轻，M2代诱变效率高。粒子辐射诱变技术的一个显著特点是在不影响它表型的情况下，可以培育出性状优良的新品种mi辐射剂量和剂量率当Y射线辐照的剂量小于半致死剂量时，种子发芽、根系生长和成苗率的影响幅度有限，在保证植株存活率的情况下，可以获得有益的突变植株；但当Y射线辐照的剂量达到半致死剂量以后，会阻滞种子

14、的发芽，抑制根系生长和成苗】。但是对于花卉植物，普遍认为采用较低剂量更为有利。在辐射诱变育种研究中，一般采用半致死剂量作为适宜的诱变剂量口1。辐照剂量根据辐射源特点和植物对辐射源的敏感性不同而大相径庭。不同的诱变源对同一植物材料，因其波长、穿透力及作用方式不同，适合的辐照剂量则不同。同一诱变源对不同的植物种类、品种、辐照部位，适宜的辐照剂量大不相同，甚至对不同生长期的同一部位适宜剂量也不同。安熙等画采用60Co-Y射线与组培相结合,研究菊花诱变育种表明，辐照愈伤组织的适宜剂量为0.8L6krad,辐照植株、根芽和枝条为23krad。刘玲等Ml采用5个不同剂量60Co-射线处理小苍兰两个品种的种

15、球发现，两个品种的发芽率、株高、叶面积、根长、根数、开花率、花粉活力均随着剂量的增加而降低。金花菜种子在40OGy辐射剂量条件下，能明显提高发芽率，发芽率随辐射剂量(4001200Gy)升高而下降闿。闫一皓等研究发现牛至种子的半致死剂量为16.39Gyl261o以60Co-射线处理的蓝粒小麦蓝-58为材料,杨国华等发现了一些染色体结构发生很大变异的材料,表明射线在基因水平的诱变效应。分子标记技术随分子生物学的发展，在诱变育种中不断得到应用12队关于分子水平上的诱变机理的研究主要围绕DNA损伤、修复及其变异形成的关系。辐射处理能够诱导植物遗传物质的变化，组织培养时还可发生一定的变异，综合二者，双

16、重变异，大群体筛选可在限定时间里完成，从而增强辐射诱变效率129-3叫如用60CO-y射线照射红掌阿拉巴马愈伤组织，以再生植株叶色，花色变化为依据，对突变体进行筛选，能够提高红掌选育效率】。辐射诱变育种的过程始于辐射与DNA的相互作用，主要是利用各种射线，直接或间接地将能量沉积到DNA上，诱导大量基因组突变，加速突变性状的产生，包括通过辐射能量直接改变DNA分子的结构和功能，以及通过水分子和电离辐射相互作用产生的自由基间接损伤RL为了保持基因的完整性，细胞已经进化出一套修复机制来解决DNA损伤，根据所发生的DNA损伤类型来进行修复(33-34。基因突变是修复过程中“失误”的结果，突变类型基本为碱基置换的点突变口式具有高能量的加速粒子在离子轨道上引起高密度电离，在小范围内对DNA造成损伤，这种损伤很难有效和正确修复，导致游离DNA片段产生，促进染色体重排和缺失口6,由此可以产生更多的基因突变点位组合，从而打破性状的连锁遗传，有望获