不同濃度EMS對(duì)甜菜種子誘變致死率的影響

姜 莉 ，李衛(wèi)華 ，王維成 ，李蔚農(nóng)

（1.石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆石河子 832000；2.新疆石河子甜菜研究所，石河子 832000）

甜菜是世界及我國(guó)制糖業(yè)的主要原料之一，而新疆是我國(guó)重要的甜菜糖生產(chǎn)基地，播種面積約8萬(wàn)hm2，甜菜總產(chǎn)量占全國(guó)的60%，其單產(chǎn)處于全國(guó)領(lǐng)先地位。2008/2009榨期生產(chǎn)甜菜糖52萬(wàn)t，以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)占到全國(guó)甜菜糖總產(chǎn)量的58%。盡管如此，新疆甜菜糖生產(chǎn)的潛在優(yōu)勢(shì)還沒(méi)有充分發(fā)揮出來(lái)，其主要原因是沒(méi)有足量的優(yōu)質(zhì)甜菜原料，而其內(nèi)在原因是甜菜種質(zhì)資源缺乏和新品種的育種效率較低。改變這種現(xiàn)狀最簡(jiǎn)便、有效的途徑之一就是應(yīng)用誘變育種等常規(guī)育種和分子育種相結(jié)合的方法，即人工誘導(dǎo)產(chǎn)生突變，再?gòu)闹泻Y選有益突變體，經(jīng)多代篩選和產(chǎn)質(zhì)量、抗性鑒定或分子標(biāo)記鑒定，培育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)及綜合性狀優(yōu)良的甜菜新種質(zhì)。

EMS是高效、穩(wěn)定的化學(xué)誘變劑，主要誘發(fā)點(diǎn)突變，EMS的誘變效果可以用“兩高一廣”來(lái)評(píng)價(jià)，即：效率高、頻率高和范圍廣。EMS化學(xué)誘變產(chǎn)生點(diǎn)突變的頻率較高，而染色體畸變率相對(duì)較少，故可以對(duì)作物的某一種特殊性狀進(jìn)行改良。EMS處理后所形成的突變?nèi)后w在功能基因研究上具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，與其它誘變劑相比，EMS誘變后產(chǎn)生的突變頻率高，且多為顯性突變體，易于突變體的篩選。如EMS處理玉米花粉，突變頻率可高達(dá)78%。此外，它還可以產(chǎn)生范圍較廣的突變類型，如轉(zhuǎn)換、顛換等。因此，用EMS磷酸緩沖液處理甜菜種子幼胚獲得突變體，從中篩選有益突變株，進(jìn)而選育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)及其綜合性狀優(yōu)良的新種質(zhì)資源具有極高的可行性。

本試驗(yàn)選用新疆石河子甜菜研究所自育的二倍體授粉系材料SN9807為EMS誘變的試驗(yàn)材料，采用15個(gè)濃度的EMS，用6個(gè)時(shí)間處理甜菜授粉系材料SN9807籽粒。旨在研究確定EMS對(duì)甜菜種子誘變的最適濃度處理，以期探討EMS誘變處理是否有利于甜菜親本材料高產(chǎn)質(zhì)量的創(chuàng)新。

1 材料與方法

1.1 材料與方法

分別用 0.1%、0.3%、0.7%、1.1%、1.5%、1.7%、1.9%、2.0%、2.1%、2.3%、2.5%、2.7%、2.9%、3.0%、3.3%15個(gè)濃度的EMS，用4h、6h、8h、10h、12h、14h 6個(gè)時(shí)間處理甜菜授粉系材料SN9807籽粒。各處理的種子2011年7月5日于石河子甜菜研究所種子發(fā)芽室做發(fā)芽試驗(yàn)，以確定其半致死率濃度（即為最佳誘變濃度）。每處理3重復(fù)，每重復(fù)100粒種子，調(diào)查記錄7d發(fā)芽率。

1.2 EMS誘變處理方法

1.2.1 EMS不同濃度溶液和對(duì)照溶液的配制 各處理容量均為300mL，pH均為7.0。

0.1%濃度：0.3mL EMS+299.7mL磷酸緩沖溶液；0.3%濃度：0.9mL EMS+299.1mL磷酸緩沖溶液；

0.7%濃度：2.1mL EMS+297.9mL磷酸緩沖溶液；1.1%濃度：3.3mL EMS+296.7mL磷酸緩沖溶液；

1.5%濃度：4.5mL EMS+295.5mL磷酸緩沖溶液；1.7%濃度：5.1mL EMS+294.9mL磷酸緩沖溶液；

1.9%濃度：5.7mL EMS+294.3mL磷酸緩沖溶液；2.0%濃度：6.0mL EMS+294.0mL磷酸緩沖溶液；

2.1%濃度：6.3mL EMS+293.7mL磷酸緩沖溶液；2.3%濃度：6.9mL EMS+293.7mL磷酸緩沖溶液；

2.5%濃度：7.5mL EMS+293.7mL磷酸緩沖溶液；2.7%濃度：0.9mL EMS+299.1mL磷酸緩沖溶液；

2.9%濃度：0.9mL EMS+299.1mL磷酸緩沖溶液；3.0%濃度：0.9mL EMS+299.1mL磷酸緩沖溶液；

3.3%濃度：0.9mL EMS+299.1mL磷酸緩沖溶液；對(duì)照：300mL磷酸緩沖溶液（pH=7.0）。

1.2.2 處理方法 （1）各處理種子（300粒）預(yù)先用清水浸泡8h至吸水飽和;（2）將浸泡過(guò)的種子在室溫下用不同濃度不同時(shí)間的EMS處理;（3）將EMS處理過(guò)的甜菜種子用清水沖洗1h;（4）種子放入折紙發(fā)芽盒，再放入23±1℃智能人工氣候箱內(nèi)；（5）調(diào)查7d的發(fā)芽率。

2 結(jié)果與分析

現(xiàn)利用EMS 15個(gè)濃度6個(gè)時(shí)間共90個(gè)組合處理甜菜授粉系材料SN9807種子，其致死率方差試驗(yàn)分析結(jié)果見(jiàn)表1。結(jié)果表明：對(duì)甜菜種子致死率在不同處理組合間、處理時(shí)間以及時(shí)間×濃度的互作上均達(dá)到了極顯著水平，而誘變的處理濃度則達(dá)到了顯著水平，這表明甜菜授粉系材料SN9807對(duì)EMS處理有敏感性。相對(duì)濃度和時(shí)間而言，處理濃度的效應(yīng)比時(shí)間要大。

對(duì)誘變材料不同處理時(shí)間致死率的平均數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)表2。結(jié)果表明，就誘變不同時(shí)間的平均致死率而言，10h、12h、14h均是較適合的時(shí)間 （一般半致死劑量為最適宜），其中10h、12h、14h都是比較適合的時(shí)間。

由于各誘變處理組合的效應(yīng)并不是單個(gè)因素效應(yīng)的簡(jiǎn)單相加，而是時(shí)間和濃度互作反應(yīng)的結(jié)果，故上述各誘變適合的時(shí)間所對(duì)應(yīng)的最適濃度也是各不相同的，可進(jìn)一步分析各個(gè)時(shí)間和不同濃度組合的簡(jiǎn)單效應(yīng)，以確定誘變致死率最佳的時(shí)間濃度組合。在10h和12h的誘變處理組合中 （表3），10h與2.5%和12h與2.3%為較適宜組合，確定為誘導(dǎo)甜菜授粉系材料SN9807種子發(fā)生誘變的較佳誘變劑量。

表1 EMS處理甜菜授粉系材料SN9807致死率方差分析

表2 處理時(shí)間與致死率

表3 2種時(shí)間不同濃度簡(jiǎn)單效應(yīng)分析

3 小結(jié)與討論

本研究通過(guò)對(duì)不同濃度EMS在甜菜授粉系材料SN9807誘變效果的初步研究，綜合考慮幼苗致死率及其試驗(yàn)要求等因素，確定10h與2.5%和12h與2.3%是在種子發(fā)芽致死率（半致死劑量）上的最佳誘變處理組合。

許多人認(rèn)為最適EMS濃度就是50%的種子發(fā)芽半致死劑量，但對(duì)于甜菜誘變濃度和M1代畸變率的關(guān)系，以及對(duì)后代誘變方向的問(wèn)題還有待進(jìn)一步研究確定。

[1]李衛(wèi)華，胡志偉，褚洪雷，等.EMS 對(duì)小麥產(chǎn)量性狀和農(nóng)藝性狀誘變效應(yīng)的研究[J].種子，2011，30（1）：41-44.

[2]薛芳，褚洪雷，胡志偉，王雪梅，李衛(wèi)華.EMS對(duì)新春11小麥抗性淀粉和農(nóng)藝性狀的誘變效果[J].麥類作物學(xué)報(bào)，2010，30（3）：431-434.

[3]安學(xué)麗，蔡一林，王久光，等.化學(xué)誘變及其在農(nóng)作物育種上應(yīng)用[J].核農(nóng)學(xué)報(bào)，2003，17（3）：239-242.

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