2.3 氮离子注入对黄瓜植株生长势的影响

在2011年 4月27日至 5月 6日（10 d），每天测量一次黄瓜株高，计算平均日增长高度，用来衡量植株的生长势差异，结果见图3。从图3可以看出，各处理的黄瓜植株株高生长势呈先增高后降低、再增高再降低、直至植株不再增高的动态变化曲线。 在处理剂量较低（50×1014N＋／cm2以下）时，除0.1×1014N＋／cm2处理剂量外，其他处理的株高生长势均高于对照，当剂量处理达到 100×1014N＋／cm2及以上时，株高生长势逐渐降低，并低于对照。这个变化趋势可以说明随着氮离子注入剂量的增加，黄瓜种子受损伤的程度也是逐渐增加的，从而导致黄瓜植株的生长势逐步降低。

表1 氮离子注入对黄瓜植株生长性状的影响?

图2 畸形的子叶

2.4 氮离子注入对黄瓜商品瓜性状的影响

图3 氮离子注入对黄瓜植株日平均生长高度的影响

对黄瓜商品瓜的各个经济性状进行调查，查找出现的各种类型变异，结果见图4，从图4可见，其中的图 4－1、图 4－2、图 4－3、图 4－4 为正向突变，包括瓜条变短、瓜把变短、头圆刺瘤密小等；而图4－5、图4－6、图4－7为负向突变，包括瓜上带叶、两性瓜、两瓜连生等。 经过统计，在 100×1014N＋／cm2以下的剂量处理群体中，共发现结出变异瓜的植株87株，平均变异率为 2.1%；而在 100×1014N＋／cm2及以上的剂量处理群体中，共发现结出变异瓜的植株63株，平均变异率为 3.5%，其中仅剂量 300×1014N＋／cm2的处理就发现结出变异瓜的植株31株，变异率达到了5.2%，说明随着氮离子注入剂量的增加，黄瓜商品瓜的变异率也呈增加的趋势，其中在剂量为300×1014N＋／cm2时变异效果最大。

2.5 氮离子注入对黄瓜子产量的影响

图4 氮离子注入产生突变的黄瓜商品瓜

氮离子注入对黄瓜单株自交的黄瓜子产量影响情况见表2，从表2可见，经过不同剂量氮离子处理后的黄瓜植株平均单株坐瓜数、单株结子量和单瓜结子量除1 000×1014N＋／cm2的处理剂量外，其余的都没有明显的差异，说明氮离子注入后对黄瓜植株的结子能力影响不大。

表2 氮离子注入对黄瓜子产量的影响?

3 讨论

虽然说低能离子注入植物种子后是直接作用于植物的DNA上，与其他诱变方式相比，对植株造成的损伤相对较小，且大部分能够被修复，使其产生更多的正向突变，但是这种情况是在一定的剂量范围内而言的。本试验中，当氮离子注入剂量达到1 000×1014N＋／cm2时， 出苗时虽然子叶的变异程度最突出，但是出苗20 d内就全部死亡，这充分说明处理剂量过大也会给植株带来不可修复的形态结构伤害，最终导致植株死亡。

而从传统经验来讲，一般多以处理后使植株存活一半的低能离子注入剂量（半致死剂量）作为诱变敏感性指标［11］，试验经过数据分析和田间调查，得出在剂量为300×1014N＋／cm2时对黄瓜种子诱变的效果最佳，此剂量下的植株存活率 （成苗率）为68.5%，远远大于半致死剂量的植株存活率。但植物诱变效果除受本身的遗传特性制约外，还受到外界环境的影响，因此试验得出的结论还需要进一步验证，要通过多次试验比较后确定最佳的氮离子诱变剂量，进而进行定向诱变，从而选育出新的品种，以获得更大的经济效益。

黄瓜（Cucumis sativus L.）原产于温暖湿润的喜马拉雅山南麓，属葫芦科 （Cucurbitaceae）甜瓜属（Cucumis L.）蔬菜作物。黄瓜一年内可以多茬栽培，市场供应时间长，经济价值高，是中国保护地种植面积最大的蔬菜种类之一。近20年来，我国的黄瓜育种工作虽取得了突破性进展，育成了大批优质、高产、抗病、适合多种栽培模式的黄瓜新品种，但由于育种材料不同生态型之间的亲缘关系较近，遗传基础相对狭窄，使育种工作再往前走很难再取得突破性的进展［1，2］。目前已有采用甲基磺酸乙酯（Ethyl methane sulphonate，EMS）［3］等化学 诱变 方 法 和60Coγ射线等辐射诱变方法［4］进行诱变处理黄瓜育种材料的报道，但有关利用离子注入法对黄瓜材料进行诱变处理的研究鲜见报道。自1986年中国科学院等离子体物理研究所余增亮等［5］率先开展重离子注入水稻诱变育种研究以来，离子束生物技术在植物［6－15］、微生物［16－22］诱变育种方面的研究已经取得了应用性成果，并且在相当多的作物种类应用方面带来了比较好的经济效益［9－14］。离子注入法进行诱变与其他诱变方法相比较最大的特点就是对材料造成的损伤小、不破坏遗传平衡、能够获得较多的有益突变体［6，23－25］。 因此，试验以黄瓜为研究对象，通过不同剂量的氮离子注入处理，对其诱变效果进行分析，以期为今后的蔬菜育种工作奠定基础。1 材料与方法1.1 材料供试材料为天津科润农业科技股份有限公司黄瓜研究所自有育种材料，编号为E7－1，属于华北型黄瓜，是一个用未受精子房培养获得的加倍单倍体 方法1.2.1 氮离子注入 氮离子注入处理在中国科学院半导体研究所完成。挑选干燥、饱满的供试黄瓜种子，去除部分种皮后放入真空靶室内，将胚芽部分朝向离子束发出方向放置。氮离子能量为30 keV；选择不同注入剂量作为各个处理，分别是0.05×1014、0.1 ×1014、0.5 ×1014、1 ×1014、5 ×1014、10 ×1014、50 ×1014、100×1014、300×1014、600×1014、1 000×1014N＋／cm2。以不做氮离子注入的黄瓜种子为对照，共有12个试验处理 发芽率 分别取12个试验处理的黄瓜种子各100粒，浸泡后放入28℃培养箱中催芽，重复3次。分别于2 d后和5 d后统计发芽率 生长期植株主要性状 2011年3月，将不同注入剂量处理的黄瓜种子和对照种子在天津科润农业科技股份有限公司黄瓜研究所温室中进行播种、育苗。30 d后定植至大棚中，定植时各个处理种植区随机分布，每处理3次重复，每重复种植2行，每行100株左右，株距25 cm。定植前调查各处理的出苗率、成苗率和子叶形态，定植后每个剂量处理中的每个重复随机抽取20株，调查其第一雌花节位、株高、叶片形态和色泽、生长点数量等性?商品瓜性状 在黄瓜成熟阶段调查所有植株结瓜的商品性状，统计每个剂量处理的商品瓜性状改变情况，计算变异率 黄瓜子产量 在黄瓜开花后进行单株自交，从每个剂量处理的每个重复中随机挑选20株，统计单株坐瓜数、单株结子量和单瓜结子量。2 结果与分析2.1 氮离子注入对黄瓜种子发芽率的影响黄瓜种子经氮离子注入后种子发芽的情况见图1，从图1中可以看出，催芽2 d时各个处理剂量对种子的发芽率都有一定的影响，随着氮离子注入剂量的增加，发芽率呈先升高再降低、再升高再降低的马鞍型动态变化，以注入剂量为100×1014N＋／cm2处理的发芽率最高，比对照的发芽率提高了88%；而注入剂量达到1 000×1014N＋／cm2的处理其发芽率最低，仅为对照的62%。不过在催芽5 d时各处理的种子发芽率与对照相比差异不大，均达到了90%以上。试验结果表明，随着氮离子注入剂量的增大，黄瓜种子的受损伤程度会越来越大；但黄瓜种子似乎具有一定的损伤修复能力，并且修复时间较短；随着时间的推移，黄瓜种子的发芽率在不长的时间内就可恢复到较高的水平，氮离子注入基本上没有影响到黄瓜种子的发芽。图1 氮离子注入对黄瓜种子发芽率的影响2.2 氮离子注入对黄瓜植株生长性状的影响氮离子注入对黄瓜植株生长性状的影响结果见表1，从表1可见，各个处理剂量对黄瓜种子出苗率的影响不大，种子出苗率均在90%左右，这与前面氮离子注入对黄瓜种子发芽率造成的损伤随着时间的推移能被种子自身修复的情况相符。不过黄瓜植株的成苗率随着注入剂量的增大而逐渐降低，当处理剂量为1 000×1014N＋／cm2时，已出土的黄瓜幼苗在20 d内相继死亡，说明处理剂量过大对黄瓜植株造成的损伤还是存在的，并且损伤程度较大。在对黄瓜幼苗子叶形态调查后发现，经过氮离子注入处理后的黄瓜种子出苗后长出的子叶有部分出现了畸形（图2），定植后的植株相继出现了叶面褶皱、叶色变浅、双生长点等形态上的变化，以处理剂量为300×1014N＋／cm2时子叶畸形率和植株形态变化率最高，说明一定剂量的氮离子注入会对植株的生长发育产生负面影响，且在氮离子剂量达到300×1014N＋／cm2时表现最为突出，从而提示氮离子处理剂量在300×1014N＋／cm2应该是较佳的诱变剂量 氮离子注入对黄瓜植株生长势的影响在2011年 4月27日至 5月 6日（10 d），每天测量一次黄瓜株高，计算平均日增长高度，用来衡量植株的生长势差异，结果见图3。从图3可以看出，各处理的黄瓜植株株高生长势呈先增高后降低、再增高再降低、直至植株不再增高的动态变化曲线。 在处理剂量较低（50×1014N＋／cm2以下）时，除0.1×1014N＋／cm2处理剂量外，其他处理的株高生长势均高于对照，当剂量处理达到 100×1014N＋／cm2及以上时，株高生长势逐渐降低，并低于对照。这个变化趋势可以说明随着氮离子注入剂量的增加，黄瓜种子受损伤的程度也是逐渐增加的，从而导致黄瓜植株的生长势逐步降低。表1 氮离子注入对黄瓜植株生长性状的影响?图2 畸形的子叶2.4 氮离子注入对黄瓜商品瓜性状的影响图3 氮离子注入对黄瓜植株日平均生长高度的影响对黄瓜商品瓜的各个经济性状进行调查，查找出现的各种类型变异，结果见图4，从图4可见，其中的图 4－1、图 4－2、图 4－3、图 4－4 为正向突变，包括瓜条变短、瓜把变短、头圆刺瘤密小等；而图4－5、图4－6、图4－7为负向突变，包括瓜上带叶、两性瓜、两瓜连生等。 经过统计，在 100×1014N＋／cm2以下的剂量处理群体中，共发现结出变异瓜的植株87株，平均变异率为 2.1%；而在 100×1014N＋／cm2及以上的剂量处理群体中，共发现结出变异瓜的植株63株，平均变异率为 3.5%，其中仅剂量 300×1014N＋／cm2的处理就发现结出变异瓜的植株31株，变异率达到了5.2%，说明随着氮离子注入剂量的增加，黄瓜商品瓜的变异率也呈增加的趋势，其中在剂量为300×1014N＋／cm2时变异效果最大 氮离子注入对黄瓜子产量的影响图4 氮离子注入产生突变的黄瓜商品瓜氮离子注入对黄瓜单株自交的黄瓜子产量影响情况见表2，从表2可见，经过不同剂量氮离子处理后的黄瓜植株平均单株坐瓜数、单株结子量和单瓜结子量除1 000×1014N＋／cm2的处理剂量外，其余的都没有明显的差异，说明氮离子注入后对黄瓜植株的结子能力影响不大。表2 氮离子注入对黄瓜子产量的影响?3 讨论虽然说低能离子注入植物种子后是直接作用于植物的DNA上，与其他诱变方式相比，对植株造成的损伤相对较小，且大部分能够被修复，使其产生更多的正向突变，但是这种情况是在一定的剂量范围内而言的。本试验中，当氮离子注入剂量达到1 000×1014N＋／cm2时， 出苗时虽然子叶的变异程度最突出，但是出苗20 d内就全部死亡，这充分说明处理剂量过大也会给植株带来不可修复的形态结构伤害，最终导致植株死亡。而从传统经验来讲，一般多以处理后使植株存活一半的低能离子注入剂量（半致死剂量）作为诱变敏感性指标［11］，试验经过数据分析和田间调查，得出在剂量为300×1014N＋／cm2时对黄瓜种子诱变的效果最佳，此剂量下的植株存活率 （成苗率）为68.5%，远远大于半致死剂量的植株存活率。但植物诱变效果除受本身的遗传特性制约外，还受到外界环境的影响，因此试验得出的结论还需要进一步验证，要通过多次试验比较后确定最佳的氮离子诱变剂量，进而进行定向诱变，从而选育出新的品种，以获得更大的经济效益。参考文献：［1］张桂华，韩毅科，杨瑞环，等.黄瓜种质资源遗传多样性的AFLP分析［J］.华北农学报，2007，22（3）：21－24.［2］侯 锋.黄瓜［M］.天津：天津科学技术出版社，1999.1－14.［3］胡建斌，刘丹华，王建丽，等.EMS诱导黄瓜离体变异及分子标记检测［J］.江西农业学报，2011，23（4）：36－38.［4］李加旺，孙忠魁，杨 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