牛至(Origanum vulgare)是唇形科植物, 原產于歐洲、非洲大陸北部和溫帶亞洲, 主要分布于地中海地區, 特別是土耳其。作為傳統的香料和藥用植物, 牛至可用于預防流感, 治療發熱、嘔吐、急性胃腸炎和消化不良等。牛至地上部分全株可提取精油, 其揮發油在莖、葉和花(萼片、花瓣)表面的盾狀腺毛中合成和分泌。牛至盾狀腺毛的頭部由8個分泌細胞和1個擴大的分泌腔組成, 與精油產量和品質密切相關。牛至精油是多種化合物的混合物, 其主要成分為單萜和倍半萜, 已被證明具有抗氧化、抑菌、抗炎和降血脂等多種功效。近年來, 在食品和制藥工業中使用天然精油作為抗菌劑成為研究熱點。牛至精油作為天然替抗產品, 其抗菌活性主要來自精油中的單萜類成分香芹酚和百里香酚, 兩者是一對同分異構體, 均可強烈抑制革蘭氏陽性菌和陰性菌。其中, 香芹酚的抑菌活性顯著高于牛至精油中的其它化合物。提高牛至揮發性成分中香芹酚和/或百里香酚的含量, 可通過調控其代謝途徑, 也可通過品種改良來實現。

目前, 對牛至的研究集中在揮發油成分分析、功能評價以及活性成分的代謝途徑闡釋等方面, 育種研究相對較少, 僅有少量研究用實生選種和自然雜交后代中篩選的方式進行育種。牛至是多年生植物, 生長速度慢, 選育周期長。輻照誘變具有快速產生廣泛突變譜、高效拓寬物種遺傳多樣性以及獲得優質變異性狀等優勢, 在植物新品種培育與改良中發揮重要作用。近60年, 全世界已產生3 000多種植物突變品種, 其中80%由電離輻射誘變。自20世紀50年代后期我國開展誘變育種以來, 已培育出水稻(Oryza sativa)、小麥(Triticum aestivum)、玉米(Zea mays)、番茄(Lyco­persicon esculentum)和花生(Arachis hypogaea)等誘變品種, 其中46個物種的810個突變品種已被批準用于商業化生產。γ射線是應用最廣泛的輻照源, 通常以60Co源提供。對芳香植物和藥用植物的研究表明, 用60Co-γ射線輻射植物材料可以誘變產生觀賞期長、色彩豐富、株型美觀、抗性強的植物新品種, 也對植物次生代謝途徑產生影響, 使萜類、酚類和生物堿這3類次生代謝產物發生變化, 進而引起相關性狀的改變。對于一些芳香和藥用植物, 適宜劑量的輻照具有提高香氣成分或藥用成分含量的潛力。目前, 芳香植物牛至的60Co-γ射線誘變育種尚未見報道。

本研究以60Co-γ射線為輻照源, 對牛至種子進行不同劑量的輻照誘變, 分析M1代植株的誘變效應, 確定半致死劑量; 并探討射線輻照對牛至形態特征、腺毛密度與大小以及揮發性成分的影響, 以期篩選出主要抑菌活性成分香芹酚和/或百里香酚含量升高的突變株系, 為牛至誘變育種提供基礎數據和新途徑。