60Co-伽马射线辐照种子对牛至形态与挥发性成分的影响

牛至(Origanum vulgare)是唇形科植物, 原产于欧洲、非洲大陆北部和温带亚洲, 主要分布于地中海地区, 特别是土耳其。作为传统的香料和药用植物, 牛至可用于预防流感, 治疗发热、呕吐、急性胃肠炎和消化不良等。牛至地上部分全株可提取精油, 其挥发油在茎、叶和花(萼片、花瓣)表面的盾状腺毛中合成和分泌。牛至盾状腺毛的头部由8个分泌细胞和1个扩大的分泌腔组成, 与精油产量和品质密切相关。牛至精油是多种化合物的混合物, 其主要成分为单萜和倍半萜, 已被证明具有抗氧化、抑菌、抗炎和降血脂等多种功效。近年来, 在食品和制药工业中使用天然精油作为抗菌剂成为研究热点。牛至精油作为天然替抗产品, 其抗菌活性主要来自精油中的单萜类成分香芹酚和百里香酚, 两者是一对同分异构体, 均可强烈抑制革兰氏阳性菌和阴性菌。其中, 香芹酚的抑菌活性显著高于牛至精油中的其它化合物。提高牛至挥发性成分中香芹酚和/或百里香酚的含量, 可通过调控其代谢途径, 也可通过品种改良来实现。

目前, 对牛至的研究集中在挥发油成分分析、功能评价以及活性成分的代谢途径阐释等方面, 育种研究相对较少, 仅有少量研究用实生选种和自然杂交后代中筛选的方式进行育种。牛至是多年生植物, 生长速度慢, 选育周期长。辐照诱变具有快速产生广泛突变谱、高效拓宽物种遗传多样性以及获得优质变异性状等优势, 在植物新品种培育与改良中发挥重要作用。近60年, 全世界已产生3 000多种植物突变品种, 其中80%由电离辐射诱变。自20世纪50年代后期我国开展诱变育种以来, 已培育出水稻(Oryza sativa)、小麦(Triticum aestivum)、玉米(Zea mays)、番茄(Lyco­persicon esculentum)和花生(Arachis hypogaea)等诱变品种, 其中46个物种的810个突变品种已被批准用于商业化生产。γ射线是应用最广泛的辐照源, 通常以60Co源提供。对芳香植物和药用植物的研究表明, 用60Co-γ射线辐射植物材料可以诱变产生观赏期长、色彩丰富、株型美观、抗性强的植物新品种, 也对植物次生代谢途径产生影响, 使萜类、酚类和生物碱这3类次生代谢产物发生变化, 进而引起相关性状的改变。对于一些芳香和药用植物, 适宜剂量的辐照具有提高香气成分或药用成分含量的潜力。目前, 芳香植物牛至的60Co-γ射线诱变育种尚未见报道。

本研究以60Co-γ射线为辐照源, 对牛至种子进行不同剂量的辐照诱变, 分析M1代植株的诱变效应, 确定半致死剂量; 并探讨射线辐照对牛至形态特征、腺毛密度与大小以及挥发性成分的影响, 以期筛选出主要抑菌活性成分香芹酚和/或百里香酚含量升高的突变株系, 为牛至诱变育种提供基础数据和新途径。