草地学报

杂交狼尾草重离子辐射诱变体系及耐寒种质筛选

PDF下载

温昊, 王晓荣, 侯波, 陈曦, 张蕴薇, 倪成成, 毕晓静

草地学报 | 研究论文 2026,34(9): 3164-3171

收起

草地学报 |研究论文 2026 , 34 (9) : 3164 -3171

杂交狼尾草重离子辐射诱变体系及耐寒种质筛选

全屏

温昊, 王晓荣, 侯波, 陈曦, 张蕴薇, 倪成成, 毕晓静

作者信息

作者简介:

温昊(1998-),男,汉族,内蒙古呼和浩特人,博士研究生,主要从事草地植物育种研究,E-mail:13664748968@163.com

Heavy-Ion Radiation Mutagenesis System and Screening of Cold-Tolerant Germplasm in Hybrid Pennisetum

WEN Hao, WANG Xiao-rong, HOU Bo, CHEN Xi, ZHANG Yun-wei, NI Cheng-cheng, BI Xiao-jing

Affiliations

doi: 10.11733/j.issn.1007-0435.2026.09.003

文章导航

摘要

收起

杂交狼尾草（Pennisetum glaucum × P. purpureum）是重要的高产优质牧草，但耐寒性差，限制了其在北方及高纬度地区的推广应用。重离子是一种较新型的诱变源，在牧草育种中的应用尚不多。本研究以杂交狼尾草‘邦得1号’种子为材料，设50，100，150，200，300 Gy重离子辐射处理，系统分析苗期生长表型及低温胁迫下生理指标，进行综合评价。旨在探讨其诱变效应，建立狼尾草种子重离子辐射诱变技术体系，创制耐寒新种质。结果显示，重离子辐射对杂交狼尾草表现出明显剂量效应，其中100 Gy处理下能在保证成苗率的同时显著提高可溶性糖含量和超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性，降低膜损伤水平，半致死温度最低，表现出最优耐寒性并且诱变效率较高。本研究通过实验室和大田2个尺度、结合主成分分析、隶属函数分析、田间存活率和大田越冬率等多个维度综合评价，筛选出3株诱变当代潜在耐寒突变体。

关键词

杂交狼尾草 / 重离子辐射 / 诱变育种 / 耐寒种质 / 诱变技术体系

Abstract

收起

Hybrid Pennisetum （Pennisetum glaucum × P. purpureum） is an important high-yield and high-quality forage grass； however， its poor cold tolerance restricts its cultivation and utilization in northern and high-latitude regions. Heavy-ion irradiation is a relatively new mutagenic approach and has been rarely applied in forage breeding. In this study， seeds of the hybrid Pennisetum cultivar ‘Bangde No.1’ were treated with heavy-ion irradiation at doses of 50， 100， 150， 200， and 300 Gy. Seedling growth traits and physiological responses under low-temperature stress were systematically evaluated to investigate the mutagenic effects of heavy-ion irradiation， establish a heavy-ion mutagenesis system for hybrid Pennisetum seeds， and develop novel cold-tolerant germplasm. The results showed that heavy-ion irradiation exerted a clear dose-dependent effect on hybrid Pennisetum. Among the treatments， 100 Gy not only maintained a high seedling establishment rate but also significantly increased soluble sugar content and the activities of superoxide dismutase （SOD） and peroxidase （POD）， reduced membrane damage， and resulted in the lowest semi-lethal temperature （LT₅₀） of plant mutants， indicating the strongest cold tolerance and relatively high mutagenic efficiency. Based on a comprehensive evaluation integrating laboratory and field assessments， principal component analysis， membership function analysis， field survival rate， and field overwintering rate， three potential cold-tolerant mutants were identified from the M₁ generation.

Key words

Hybrid Pennisetum / Heavy-ion irradiation / Mutation breeding / Cold-tolerant germplasm / Mutagenesis system

引用本文

温昊, 王晓荣, 侯波, 陈曦, 张蕴薇, 倪成成, 毕晓静. 杂交狼尾草重离子辐射诱变体系及耐寒种质筛选. 草地学报, 2026 , 34 (9) : 3164 -3171 . DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2026.09.003

WEN Hao, WANG Xiao-rong, HOU Bo, CHEN Xi, ZHANG Yun-wei, NI Cheng-cheng, BI Xiao-jing. Heavy-Ion Radiation Mutagenesis System and Screening of Cold-Tolerant Germplasm in Hybrid Pennisetum[J]. Acta Agrestia Sinica, 2026 , 34 (9) : 3164 -3171 . DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2026.09.003

参考文献

收起

文献

收起

参考文献引证文献

排序方式：

GAO L，ZHANG J，GE C Y，et al. Effects of adding Lactiplantibacillus plantarum and Lactobacillus buchneri on silage fermentation quality and aerobic stability of Pennisetum glaucum×P. purpureum[J]. Acta Agrestia Sinica，2023，31（12）：3867-3875 高龙，张娟，戈辰妍，等. 添加植物乳杆菌、布氏乳杆菌对杂交狼尾草青贮发酵品质及有氧稳定性的影响[J]. 草地学报，2023，31（12）：3867-3875
WU B C，TONG L，DU Z C，et al. Mutagenic effects of ⁶⁰Co-γ-rays on two species of Pennisetum genus forages[J]. Scientia Agricultura Sinica，2019，52（3）：414-427 武炳超，童磊，杜昭昌，等. ⁶⁰Co-γ射线对2种狼尾草属牧草的诱变效应[J]. 中国农业科学，2019，52（3）：414-427
LI J P，YU L X，YANG F. Preliminary investigation of offspring variation of the Japonica rice in Northeast China under heavy-ion beam radiation[J]. China Rice，2019，25（1）：58-61 李景鹏，余丽霞，杨福. 重离子束（C）辐照诱变东北粳稻后代变异的初步研究[J].中国稻米，2019，25（1）：58-61
ZILAIE M N，ARANI A M，ETESAMI H，et al. Halotolerant plant growth-promoting rhizobacteria-mediated alleviation of salinity and dust stress and improvement of forage yield in the desert halophyte Seidlitzia rosmarinus[J]. Environmental and Experimental Botany，2022，201：104952
KHITKA B，PHANCHAISRI B，SUTIPATANASOMBOON A，et al. Low-energy heavy-ion-beam-induced mutation of novel high-yielding drought-tolerant Thai Jasmine rice[J]. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B： Beam Interactions with Materials and Atoms，2021，492：34-42
FAN H H，XUE Q W，XIONG H C，et al. The impact of carbon-ion beam irradiation on the phenotypic and molecular variation of wheat[J]. BMC Plant Biology，2025，25（1）：1110
WANG S，YANG R，SHU C，et al. Screening for cold-resistant tomato under radiation mutagenesis and observation of the submicroscopic structure[J]. Acta Physiologiae Plantarum，2016，38（11）：258
FU L，LI X，GAO L，et al. Endophytic bacteria can mitigate salinity stress on seed germination and physiology in hybrid Pennisetum[J]. Pratacultural Science，2017，34（10）：2099-2108 傅蕾，李霞，高璐，等. 盐胁迫下泛菌属内生细菌对杂交狼尾草发芽及生理的影响[J]. 草业科学，2017，34（10）：2099-2108
SCHRADER J，SHI P J，ROYER D L，et al. Leaf size estimation based on leaf length，width and shape[J]. Annals of Botany，2021，128（4）：395-406
DING H R，YANG Z Q，ZHONG X X，et al. Comparative study on agronomic traits of 13 hybrid Pennisetum varieties in dry season in beach saline of northern Jiangsu[J]. Acta Agriculturae Jiangxi，2013，25（8）：48-50，54 丁海荣，杨智青，钟小仙，等. 13个杂交狼尾草苏北滩涂旱季农艺性状比较研究[J]. 江西农业学报，2013，25（8）：48-50，54
XU J C，ZHENG C H，XIE Q W，et al. Rapid and nondestructive identification of low-temperature stress severity in Juncao seedlings： Application of chlorophyll a fluorescence combined with visible-near infrared spectroscopy and machine learning[J]. Plant Physiology and Biochemistry，2026，230：110896
WANG Y，WEI D，ZHANG M L，et al. Changes of relative conductance in strains of Bauhinia purpurea and Bauhinia variegata under cold stress[J]. Guangdong Forestry Science and Technology，2021，37（1）：105-109 王洋，魏丹，张梅兰，等. 低温胁迫下羊蹄甲和洋紫荆家系叶片相对电导率的变化[J]. 林业与环境科学，2021，37（1）：105-109
LIN Y Z，DENG X Z，LI X，et al. Comparison of multinomial logistic regression and logistic regression： Which is more efficient in allocating land use？[J]. Frontiers of Earth Science，2014，8（4）：512-523
ARNON D I. Copper enzymes in isolated chloroplasts. Polyphenoloxidase in Beta vulgaris[J]. Plant Physiology，1949，24（1）：1-15
ZHAO Z，LUO Z T，PU N，et al. Screening and identification of rice salt-tolerant mutants at germination stage induced by space mutagenesis and heavy-ion radiation[J]. Journal of South China Agricultural University，2025，46（1）：25-33 赵哲，罗增铜，浦娜，等. 空间诱变与重离子诱变水稻萌发期耐盐突变体的筛选与鉴定[J]. 华南农业大学学报，2025，46（1）：25-33
LI J W，JIANG C，WANG X G，et al. Comprehensive evaluation of agronomic traits in different potato germplasm resources based on principal component analysis and membership function method[J]. China Cucurbits and Vegetables，2025，38（9）：84-91 李景伟，姜超，王小光，等. 基于主成分分析和隶属函数法对不同马铃薯种质资源农艺性状的综合评价[J]. 中国瓜菜，2025，38（9）：84-91
HIRANO T，KAZAMA Y，KUNITAKE H，et al. Mutagenic effects of heavy-ion beam irradiation to plant genome[J]. Cytologia，2022，87（1）：3-6
WANG L，MA R N，YIN Y，et al. Antioxidant response of Arabidopsis thaliana seedlings to oxidative stress induced by carbon ion beams irradiation[J]. Journal of Environmental Radioactivity，2018，195：1-8
RAKWAL R，KIMURA S，SHIBATO J，et al. Growth retardation and death of rice plants irradiated with carbon ion beams is preceded by very early dose- and time-dependent gene expression changes[J]. Molecules and Cells，2008，25（2）：272-278
ZHU D W，FU Z Z，ZHANG H Y，et al. Effects of seed irradiation with 60Co γ-rays on the growth and mutation of seedlings of Godetia grandiflora Lindl. in vitro[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin，2007，23（9）：134-138 朱道圩，符真珠，张慧英，等. 60Co γ射线种子辐射对大花高代组培苗的生长及诱变效应[J]. 中国农学通报，2007，23（9）：134-138
WANG X，LIU C K，TU B J，et al. Effects of carbon ion beam irradiation on phenotypic variations and biochemical parameters in early generations of soybean plants[J]. Agriculture，2021，11（2）：98
WANNER L A，JUNTTILA O. Cold-induced freezing tolerance in Arabidopsis[J]. Plant Physiology，1999，120（2）：391-400
WANG Y M，LIU X，DU Y，et al. Study on the biological effects of high-energy heavy ion beam irradiation on Astragalus mongholicus seedlings[J]. Journal of Nuclear Agricultural Sciences，2024，38（12）：2259-2269 王圆梦，刘霄，杜艳，等. 高能重离子束辐射对黄芪幼苗的生物学效应研究[J].核农学报，2024，38（12）：2259-2269
DING J N，ZHOU L B. Progress on radiation-induced mutation breeding of rice in China[J]. Journal of Radiation Research and Radiation Processing，2024，42（2）：1-17 丁佳宁，周利斌. 我国水稻辐射诱变育种研究进展[J]. 辐射研究与辐射工艺学报，2024，42（2）：1-17
WANG L，MA R N，YIN Y，et al. Role of carbon ion beams irradiation in mitigating cold stress in Arabidopsis thaliana[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety，2018，162：341-347
KAZAMA Y，SAITO H，YAMAMOTO Y Y，et al. LET-dependent effects of heavy-ion beam irradiation in Arabidopsis thaliana[J]. Plant Biotechnology，2008，25（1）：113-117

2026年第34卷第9期

PDF下载

150

引用本文

BibTeX

文章信息

doi: 10.11733/j.issn.1007-0435.2026.09.003

接收时间：2026-04-17
首发时间：2026-09-23

补充材料

相关文章

文章信息

作者

出版历史

收稿日期：2026-04-17
修回日期：2026-06-08

基金

作者信息

参考文献

分享链接

https://castjournals.cast.org.cn/joweb/cdxb/CN/10.11733/j.issn.1007-0435.2026.09.003

分享至

全文二维码

扫描看全文

引用本文

BibTeX

本文的引用情况

2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

关闭全屏

BibTeX
EndNote
RefWorks
TxT