不同辐射剂量对两种荷花种子发芽和植株生长发育的影响开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

课题：不同辐射剂量对两种荷花种子发芽和植株生长发育的影响

荷花是我国久已著名的名花之一，栽培历史悠久，品种繁多，向为文人墨客及广大人民群众所喜爱（邹秀文，1991）。 荷花(Nelumbo nucifera Gaertr)属睡莲科、莲属,又名莲花, 是一种用途甚广的水生经济植物。它不仅可供食用、药用,还是我国十大传统名花之一。它花大色艳,清香四溢,盛开于酷暑高温的少花季节（涂淑萍，1998）。荷花叶片盾状圆形，叶柄圆柱形，花单生于花梗顶端、高托水面之上，晨开暮闭。几千年来，文人墨客们描绘荷花之美的诗句数不胜数，出污泥而不染、冰清玉洁、水中仙子、花中君子描绘了荷花淋漓尽致的高尚之美。荷花的生命力极强，无论池塘栽植还是盆碗种养，只要藉水而生都可生存下来，且花繁叶茂，具有极高的观赏价值（李春枝等，2011）。随着观赏荷花产业的迅速发展 ,人们对观赏荷花的种类和生物学特性要求越来越高。鉴于荷花具有如此之高的观赏价值和文化内涵，因此，荷花育种成为当前一个重要科研方向。现在通常认为莲属有两个种，一种是亚洲莲，我国是亚洲莲世界分布中心；另一种是美洲莲，美国是其分布中心。20世纪70年代后期对荷花遗传与育种的研究，最早解释了荷花开花的雌蕊先熟特性，并以此为基础，建立荷花免去雄人工杂交授粉技术，成功培育我国最早一批碗莲新品种（黄国振，2005）。利用亚洲莲与美洲莲进行种间远缘杂交，出现了如金凤展翅、友谊牡丹莲等优良黄色品种，还出现了鲜红色品种金陵火都，肤色品种红唇、雨花情等。现在育种方法还有：太空育种、辐射育种、离子注入法育种、转基因育种等（丁跃生，2009）。荷花群体性状的稳定是相对的，自然界变异是绝对的。利用自然界中的优良变异，虽然可以选育出许多优良品种，但由于荷花变异频率不高，很难满足人们对花色、花期、香味、株型、叶色、抗性等方面的要求。因此，我们必须广泛利用现代科学手段，创造出更多、更新的变异类型，扩大选种材料的来源，以满足人们对荷花新品种的观赏需求（丁跃生，2009）。常规育种需创造分离群体 ,经表型性状筛选,实现育种目标需时间较长,育种成本高, 在观赏园艺植物育种中应用有限。辐射诱变育种是利用 γ射线等射线诱发植物基因和染色体畸变,获得有价值的新突变体,从而育成优良品种。该方法育种成本低 ,突变率高,突变率一般可达千分之几,比自然突变率高 100 ～ 1000 倍, 引起花卉形态结构和生理生化多方面的变异, 可在较短时间内育出新品种。因此辐射诱变育种为观赏园艺植物的种植资源创新和品种选育提供了新的方法和途径（马爽等，2007）。在辐射育种的研究与实践中，以提高诱发突变频率和选择效率为中心，不断改进辐射育种的方法技术，如诱变因素、诱变对象、诱变条件和筛选方法 ,取得明显进展。早期辐射育种主要以 X 射线为诱变源 ,60年代后γ射线中子流应用渐广，80年代以来，氦、氖激光、离子束也应用于花卉品种培育但60 Coγ射线仍是花卉和农作物上最常用的辐射诱变源，据 M icke ( 1987) 报道 , γ射线育成品种数占总数的56.5以上（高健等，2000）。90年代以来 ,我国对一些名花 ,如水仙、梅花、菊花等辐射诱变获得了一些突变品种。彭镇华先生首次用辐射诱变培育出浓香型矮化水仙。不同的处理材料 ,突变频率不同 ,郭安熙(1997)发现 ,菊花愈伤组织辐射的变异率明显高于枝条、植株和根芽的诱变率 ,差异可达20倍。照射材料的选择是辐射育种的重要环节之一。原始材料的遗传背景对突变性状的表现和诱变效率有重要作用。早期的辐射诱变一般以种子为处理对象，近几年来几乎所有植物器官和繁殖体都有用于诱变的，如休眠种子、萌动种子、杂合种子、种胚、花粉、多倍体、不定芽、根芽、枝条、球茎、愈伤组织等。而对于常以无性繁殖的花卉来说 ,因辐射诱变多诱发植物产生体细胞变异 ,再经无性繁殖将变异遗传给后代 ,形成无性繁殖系 ,故而花卉上辐射诱变应用前景十分广阔辐射诱变育种成败的关键是采取适当的辐射剂量 , 即达到有较多的变异 , 又不致过大地损伤植株。 经长期实践认为 , 一般剂量的选择通常采用半致死剂量或临界剂量。从 2002年开始 , 包建忠等研究人员采用杂交手段, 并利 用60 Co-γ射线对观赏荷花种藕及莲子进行辐射诱变处理 ,就观赏荷花当代和后代的性状变异进行了初步研究,筛选出4个具有观赏价值的新材料。选育的 4个优良株系,经 2年的缸栽观测鉴定,比较符合预期育种目标, 但花色变异没有突破父母本的花色范围（包建忠等，2007）。黄绿色的荷花，其母本是浅黄色品种，通过利用钴60这种放射源，对自然杂交出来的种子进行光照，让其产生变异。辐射诱变育种的局限性在于如何以有效的手段鉴别和筛选优良的突变体。在诱变育种的早期阶段, 辐射诱变的检测通常是以常规性状的观察为基础 ,突变 体的选择亦以性状的变化为唯一的依据 , 即利用可分辨的表型性状作为遗传标记 ,在不同植物中已构建了遗传图谱。但由于作图的遗传标记还是影响形态性状 的标记,而表型标记并非完善的指标,它不仅取决于遗传物质,还受生长环境的影响 ,许多环境因素有遮蔽基因的作用；有些表型标记作用太大，可能致死；而且形 态标记的数量有限。基于这一情况，本实验选用微山湖红莲和黑龙江红莲为实验材料，采用辐射手段进行观赏荷花育种研究，使用不同剂量（060,10为组间距）的钴60γ射线辐射莲花种子，对观赏荷花当代的性状变异进行了探讨，以找到区别于现有观赏荷花的特殊生物性状，对其加以培育，最终得到具有观赏价值并可以稳定遗传的观赏荷花新品种。参考文献：1、邹秀文.中科院北京植物园荷花新品种介绍［J］. 园林植物，19912、黄国振.与国际接轨中我国荷花育种面临的挑战［J］. 花卉园艺，3、颜亮.漫谈荷花文化［J］. 园林科技， 2011,24、李春枝，蒋炳伸，宋丽，田荣润，秦兰娟，任瑞雪.荷花在园林设计中的应用［J］. 中国园艺文摘，2011,75、丁跃生.荷花育种之我见［J］.园林，2009,6（6）6、涂淑萍，傅波.荷花生物学特性及引种筛选研究［M］. 1998,37、包建忠，刘春贵，孙叶，陈秀兰.观赏荷花杂交与辐射诱变研究［J］. 江苏农业科学，2007,68、陈秀兰，包建忠，刘春贵，曹宏，翟建青.观赏荷花辐射诱变育种初报［J］. 核农学报，2004,8（3）9、柳兆中，赵荣芝.荷花逆境育种试验［J］. 中国花卉盆景，2006,10（27）10、钟扬，张晓艳.荷花品种的数量分类研究[J].武汉植物学研究，1997（1）11、郑连群，张庆宝，傅秀玉.荷花品种分类研究现状及建议[J].现代农业科技，2009，（15）12、王其超，张行言.荷花新品种选育研究初报[J].武汉植物学研究，1987，（1）13、王其超，张言行，荷花（3版）[M].上海科学技术出版社，1999,（1）14、黄赵家荣.碗莲新品种选育研究[J].植物科学学报，198815、钱萍，孙德荣.辐射育种在荷花中的应用[M].花卉盆景，2002，（7）16、邹秀文，赵效锐，靳晓白.中国荷花[M].金盾出版社，1997，（1）17、张玉环.荷花的花文化及园林应用[J].现代农业科技，2009，（4）18、王文军，张新杰.浅谈荷花的园林观赏应用[J].南京农专学报，2002，（3）19、高健，卢建萍.花卉辐射诱变育种研究进展（综述）[J].安徽农业大学学报，2000,0320、齐孟文，王化国.我国花卉辐射育种的进展和剖析[J].综述与专论？21、杨再强，王立新.观赏植物辐射诱变育种研究进展[J].四川林业科技，200622、马爽，李文建，周利斌，余丽霞，董喜存.观赏植物诱变育种的研究现状和展望[J].核农学报，2007,21-（4）

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：通过使用不同剂量的钴60γ射线辐射两种不同生态型的野生荷花品种，即微山湖红莲（温带）和黑龙江红莲（耐寒）种子，①观测种子发芽率，筛选适宜辐射剂量；②观察种子成苗后植株当年的叶片生长、开花情况，以筛选有价值的变异植株，为后续培育优异性状的新品种奠定基础。

利用现代科学手段，创造出更多、更新的变异类型，扩大选种材料的来源，以满足人们对微山湖红莲和黑龙江红莲两个荷花新品种的观赏需求。

研究内容：1、在发芽率方面：种子发芽率是否发生明显变化；2、在花/叶色方面：荷花和立叶出现特殊性状表现；3、在植株方面：有无明显高或低矮植株；拟解决的关键问题：使用不同剂量的钴60γ射线辐射微山湖红莲（温带）和黑龙江红莲（耐寒）两种不同生态型的野生荷花品种种子，通过观测种子发芽率，分别出筛选出适宜这两个品种辐射剂量；通过观察种子成苗后植株当年的叶片生长、开花情况，来筛选有观赏价值的变异植株，为后续培育优异性状的新品种奠定基础。

3. 研究的方法与方案

研究方法：采用生物统计学方法设计试验，用植物学、植物生理生化分析方法进行观测。

试验方法及可行性分析： 研究材料：观赏荷花品种：①微山湖红莲②黑龙江红莲选择这两个品种的原因： （1）该品种为野生品种，属大型藕莲自然分布品种，花艳花繁，花径30公分左右，株高达1.8-2.0米； （2）叶径可达0.8-1米，宽厚肥大； （3）其种子形态狭长，发芽率高达100； （4）具有遗传基因高度统一，生长比较规范、整齐；（5）抗逆性强，易于管理等优点。

2014年 10月16日分别选取100个观赏荷花品种莲子，在农科院采用60co-γ射线处理 ，辐射剂量分别为20、30、40、50、60gy辐照，再加上一组对照组。

4. 研究创新点

本项目的创新之处在于，使用不同剂量的钴60γ射线辐射两种不同生态型的野生荷花品种，即微山湖红莲（温带）和黑龙江红莲（耐寒）种子，通过观测种子发芽率，筛选适宜辐射剂量；通过种子成苗后植株当年的叶片生长、开花情况，以筛选有价值的变异植株，为后续培育优异性状的新品种奠定基础。

5. 研究计划与进展

研究计划及预期进展2014年7月~2014年9月 查阅文献，确定试验方案，准备所需的试验材料2014年10月~2014年11月 在农科院采用60co-γ射线对实验材料分别处理 2015年5月～2015年 6月对处理过的实验材料催芽、种植2015年7月～2015年10月观察荷花形态指标2014年10月～2015年12月全面总结分析所有试验结果，撰写论文，准备结题结果预测：1、 辐射对观赏荷花莲子出芽率和成苗率的影响（结果预测）：随着辐射剂量的增加，莲子出芽率和成苗率呈下降趋势 ，当辐射剂量达到一定程度时，成苗率接近于0，一些莲子虽发芽 ，但定植到缸内后，随着钱叶的生长，逐步萎缩，最后呈焦枯状 ； 当辐射剂量在30～60gy时，发芽率和成苗率大于或接近于 50％ 。

2、辐射对观赏荷花性状的影响（结果预测）： (1)观赏荷花种子辐射后，生长初期叶面出现黄色条纹，随着新叶生长，条纹逐步消失。

辐射对植株的高度、立叶高度有一定的抑制作用，但不同剂量处理间没有明显差异； (2）辐射对观赏荷花的花色有一定的影响。