⁶⁰Co-γ射线辐射对西瓜开花期及果实性状的影响

The effects of ⁶⁰Co-γ radiation on watermelon anthesis and fruit properties

摘要

目的 探索⁶⁰Co-γ射线辐射对西瓜开花期及果实性状的影响。 方法 选取不同质量的12个西瓜品种干种子为材料，设置6个剂量辐射处理，研究不同辐射剂量对西瓜种子开花期及果实性状的影响。 结果 当辐射剂量为600 Gy时，西瓜大、中种子品种开花期较对照（0 Gy）明显推迟，但对小种子品种无显著影响；600 Gy及以上辐射剂量对西瓜果实性状产生了显著（P<0.05）的抑制作用，其中大、小种子的辐射敏感性比中种子更强。 结论 随着辐射剂量的增大，⁶⁰Co-γ射线辐射对西瓜开花期及果实性状的抑制作用逐渐增强。西瓜种子适宜的⁶⁰Co-γ射线辐射剂量为400~600 Gy，不同质量西瓜种子的开花期及果实性状对⁶⁰Co-γ射线辐射的敏感性为：大种子>小种子>中种子。

Abstract

Objective The aim of this study was to investigate the effects of ⁶⁰Co-γ radiation on anthesis and fruit characters of watermelon. Method In this study，12 dry seeds of watermelon varieties with different quality were selected as materials，and 6 doses of radiation were set up to study the effects of different radiation doses on the flowering stage and fruit characteristics of watermelon. Result The results showed that when the radiation dose was 600 Gy，the anthesis of watermelon varieties with big and medium seeds was seriously delayed compared with the CK （0 Gy），while there was no significant effect on watermelon varieties with small seeds； when the radiation dose of and above 600 Gy，the radiation had a significant inhibitory effect on fruit properties of different watermelon varieties （P<0.05），and the radiation sensitivity of large and small seeds was stronger than that of medium seeds. Conclusion With the increase of radiation dose，the inhibitory effect of radiation on watermelon anthesis and fruit properties was enhanced gradually.The suitable radiation dose for different watermelon seeds was 400 Gy~600 Gy.As for different watermelon varieties，the sensitivity of anthesis and fruit properties to ⁶⁰Co-γ radiation was large seeds>small seeds>medium seeds.

关键词

西瓜种子 / ⁶⁰Co-γ射线 / 开花期 / 果实性状 / 诱变

Key words

watermelon seeds / ⁶⁰Co-γ irradiation / watermelon anthesis / fruit properties / mutagenesis

西瓜［Citrullus lanatus（Thunb.）Matsum.& Na-kai］是葫芦科西瓜属一年生蔓性草本植物，源自于域外，后传入中国便普及全国各地并不断发展^［1］。中国是世界上西瓜生产与消费的第一大国，西瓜含糖量高、耐贮运，是夏季很好的解暑果品，备受消费者青睐。当下西瓜品种单一，随着人们对西瓜品质和类型提出更多样化的需求时，现有西瓜品种难以满足育种工作的需要^［2］，为了满足人们对西瓜新品种的需求，急需利用新方法及技术丰富西瓜种质资源。⁶⁰Co-γ射线辐射具有诱变频率高、诱变育种周期短、使用方法较简单等特点而成为最重要、最常见的物理诱变育种方法之一^［3-5］。选用适宜的辐射剂量是辐射育种工作的重中之重，适宜的辐射剂量因作物的种属、品种、器官等的不同而存在明显差异^［6-8］。植物不同种类或同一种类的不同品种间对⁶⁰Co-γ射线辐射的敏感性不同，只有确定各品种间的辐射敏感性，才能正确选择品种的适宜辐射剂量，从而引发品种基因突变，创新种质资源。但是目前我国对⁶⁰Co-γ射线辐射不同质量西瓜种子的辐射敏感性的相关报道较少。

以不同质量的12个西瓜品种种子为材料，应用6个剂量的⁶⁰Co-γ射线辐射不同质量西瓜种子，通过测定分析辐射后西瓜开花期和果实性状等性状表现，探讨西瓜种子的适宜辐射剂量、不同质量西瓜种子的辐射敏感性，以期为西瓜辐射诱变育种工作中适宜辐射剂量的选择提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试西瓜品种共12个，由国家蔬菜工程技术中心、甘肃农业大学瓜类研究所提供（表1）。

1.2 方法

1.2.1 辐射处理

⁶⁰Co-γ辐射在甘肃省天辰辐射公司进行，共设6个辐照剂量，分别为0（对照）、200 、400、600、800、1 000 Gy，剂量率为1.5 Gy/min。每个处理重复3次，每次重复选取新鲜、饱满的种子50粒，于2012年4月27日将不同的处理装入小种子袋进行辐照。

1.2.2 性状观察

通过大田试验观察辐射处理后西瓜种子的性状表现，本试验于2012年5月2日在甘肃省民勤县薛百乡甘肃农业大学试验站进行。采用深沟双垄覆膜，每处理三次重复，每个处理25穴，每穴播2粒种子，株行距为1.2 m×0.5 m，肥水管理与当地商品瓜相同，无整枝。

1.2.3 测定指标与方法

每个处理选取10株统计开花期（开花所需天数），在采收期摘取每个处理的西瓜果实10个，用直尺测定果实纵横径及果皮厚度、电子天平称量其单果质量、折光仪测定果实中心部位可溶性糖含量。

1.3 数据统计分析

利用SPSS 17.0统计软件进行方差分析，用Microsoft excel 2003进行数据整理分析。

2 结果与分析

2.1 ⁶⁰Co-γ射线辐射对西瓜开花期的影响

不同质量西瓜种子开花期随着辐射剂量的增大而逐渐推迟（表2）。0~400 Gy辐射范围内对不同质量西瓜种子开花期的影响除了中种子品种差异达显著水平外，其余差异均不显著；在600、800 Gy条件下，大、中种子品种平均开花期分别推迟了10、17 d和9、16 d，说明辐射效应随着辐射剂量的增加而逐渐增强。大种子品种的辐射敏感性强于中种子品种，小种子品种西瓜开花期对⁶⁰Co-γ射线辐射不敏感。

2.2 ⁶⁰Co-γ射线辐射对西瓜果实纵、横径的影响

0~600 Gy辐射条件下，除了大种子品种西瓜果实纵径较对照差异达显著水平外，其余品种西瓜果实纵、横径差异均不显著（表3）。800 Gy条件下，中等种子品种西瓜果实纵径对⁶⁰Co-γ射线辐射不敏感，小种子次之，大种子品种最敏感，大种子品种、小种子品种西瓜果实纵径较对照分别减少了3.85、4.01 cm，减小了21.4%、20.5%。400Gy条件下，大、中、小种子品种果实纵径分别较对照减少了10.5%、6.0%、3.8%，果实横径分别较对照减少了6.3%、4.3%、6.7%，差异均未达显著水平；600 Gy条件下，大、中、小种子品种的果实纵径分别较对照减少了16.6%、15.4%、11.8%，果实横径分别较对照减少了12.1%、11.0%、14.2%，差异均未达显著水平，说明辐射剂量逐渐增大，其对不同质量西瓜果实纵、横径的影响逐渐增强。

2.3 ⁶⁰Co-γ射线辐射对西瓜单果质量的影响

西瓜单果重随着辐射剂量的增加而逐渐减小（表4），400 Gy条件下，大、中、小种子品种平均单果重分别较对照减小了22.3%、15.1%、19.3%，差异均未达显著水平；而600 Gy条件下，大、中、小种子品种平均单果质量分别较对照减小了 39.7%、31.9%、40%，差异均达显著水平。这说明低剂量⁶⁰Co-γ射线辐射处理对西瓜单果质量没有显著影响，大、小种子的辐射敏感性强于中等种子。

2.4 ⁶⁰Co-γ射线辐射对西瓜果皮厚度的影响

200~600 Gy剂量范围内，大种子品种西瓜果皮厚度比对照均有所增加（表5），但差异均不显著。600 Gy条件下，中等种子、小种子果皮厚度较对照减小了8.0%、15.4%。800 Gy条件下，大种子、中等种子、小种子果皮厚度较对照减小了21.8%、9.8%、32.7%。说明随着辐射效应的增加，中、小种子品种辐射效应逐渐增强，辐射产生的损伤作用也在不断增强，大、中、小种子品种西瓜果皮厚度对⁶⁰Co-γ射线辐射不敏感。

2.5 ⁶⁰Co-γ射线辐射对西瓜可溶性糖含量的影响

随着辐射剂量的增加西瓜可溶性糖呈先增加后减少的趋势（表6），但差异均不显著。在200~600 Gy辐射范围内大种子、中等种子、小种子西瓜可溶性糖含量较对照均有所增加，600 Gy条件下，大种子、中等种子、小种子品种西瓜可溶性糖含量较对照分别增加了0.23%、1.0%、0.7%，差异均不显著；800 Gy下，大、小种子品种西瓜可溶性糖含量平均值较对照分别减少了0.68%、1.31%，中种子品种较对照增加了0.6%；说明随着⁶⁰Co-γ射线辐射剂量的增加，辐射效应逐渐增强，大、小种子品种的辐射敏感性强于中等种子。

3 讨论

目前，辐射诱变最常用的是 ⁶⁰Co-γ射线辐射^［10］。我省西瓜产量和品质因河西地区降雨量少、气候干燥以及西瓜出现畸形果率较高等因素受到严重影响。通过用不同剂量⁶⁰Co-γ射线辐射西瓜种子，探索不同质量西瓜种子的辐射敏感性及适宜辐射剂量，为我省西瓜品质的选育提供有力而广泛的种植资源奠定基础。西瓜诱变育种试验应将品质性状放在首位^［11］，本试验用6个剂量⁶⁰Co-γ射线辐射不同质量的12个西瓜品种干种子，对辐射后西瓜的开花期及果实品质进行了测定，发现西瓜种子经⁶⁰Co-γ射线辐射后果实性状（单果质量、果实纵横径、果皮厚度）随着辐射剂量的增加而抑制作用增强，这与刘振伟等^［12］在⁶⁰Co-γ射线辐照生姜诱变效应研究后得出的结论相一致。西瓜开花期随着辐射剂量的增大而逐渐推迟，进一步证明了⁶⁰Co-γ射线辐射对植株生长发育有抑制作用^［13］。200~400 Gy范围内，西瓜种子开花期、果实纵横径及单果重变化不明显，低剂量辐射不能引起突变或变异率过低；600 Gy条件下，随着辐射剂量的增加西瓜果实纵径及单果重较对照明显减小，西瓜种子适宜的辐射剂量应低于600 Gy。高剂量（800~1000 Gy）辐射导致西瓜品质劣性突变，并且果实生长发育受到明显抑制，且抑制作用随着辐射剂量的增大而加强，这与赵兴华等^［14］ 在⁶⁰Co-γ射线辐照百合鳞茎诱变育种研究初报中得出的结论相一致。西瓜可溶性糖含量在西瓜育种工作中仍是被强调的重要指标^［15］，600 Gy条件下，大、中、小种子品种西瓜可溶性糖含量较对照均有所增加，但差异不显著；800 Gy条件下，大、小种子品种西瓜可溶性糖含量平均值较对照有所减少；这可能是由于针对特定的品种，不同剂量的辐射诱变效果是不同的^［16］。高剂量的辐射显著降低了不同质量西瓜种子果实单果重以及可溶性糖含量，这可能是由于高剂量辐射显著影响了西瓜植株的正常生长，植物光合效率受到影响，同化产物积累减少，导致果实质量及可溶性糖含量显著降低；而适宜的辐射剂量对植物的生长有刺激作用，提高光合速率，增加同化产物，从而促进果实的生长。西瓜辐射诱变育种研究中应当使用400~600 Gy辐射剂量来筛选目标性状，朱宗文等^［17］ 在⁶⁰Co-γ射线辐射对番茄种子萌发及早期幼苗生长的影响中得出，番茄种子适宜的辐射剂量为400~600 Gy，而孙君灵^［18］、周明等^［19］在研究中发现生姜根茎、棉花的适宜辐射剂量分别为20~30 Gy、200~400 Gy，这可能与不同作物种类甚至同一种植物的不同品种、器官之间对射线的辐射敏感性均有差异而导致的。

本试验中西瓜种子经⁶⁰Co-γ射线辐射对西瓜种子开花期、果实纵横径及单果重的抑制作用进行研究分析，得出不同质量西瓜种子辐射敏感性由强到弱依次为：大种子>小种子>中种子，这与史燕山等^［20］在研究⁶⁰Co-γ射线辐射晚香玉得出种球的辐射敏感性强于大种球的结论相反。孔广红等^［6］在澳洲坚果接穗⁶⁰Co-γ射线辐射诱变育种适宜剂量的研究中指出光壳种、粗壳种的辐射敏感性不同。这可能是由于不同植物、同一物种不同品种的种壳大小及光滑度对辐射敏感性有差异而导致的。

4 结论

应用6个剂量的⁶⁰Co-γ射线辐射不同质量西瓜种子，随着辐射剂量的增大，⁶⁰Co-γ射线辐射对西瓜开花期及果实性状抑制作用逐渐增强，西瓜种子适宜辐射剂量为400~600 Gy，但不同质量西瓜种子适宜辐射剂量的确切值及幼苗生理生化指标和其他生物学效应需进一步研究。不同质量西瓜种子对⁶⁰Co-γ射线辐射辐射的敏感性存在显著差异，敏感性由强到弱表现为大种子>小种子>中等种子。因此，研究不同物种及同一物种不同品种间辐射敏感性差异具有重要意义。

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基金资助

甘肃省农业生物技术开发应用专项(037-034012)