不同濃度EMS對苦蕎種子發(fā)芽的影響

郭耀東 溫日宇 劉建霞 鄭聯(lián)壽 樊麗生 武小平

摘要 [目的]確定蕎麥種子發(fā)芽的適宜甲基磺酸乙酯（EMS）誘變劑量，為進一步獲得蕎麥優(yōu)良性狀并培育符合EMS誘變育種需求的新品種打下堅實的基礎(chǔ)。 [方法]以山西省當(dāng)?shù)氐目嗍w[Fagopyrum tataricum （L.） Gaertn]品種晉蕎麥4號種子為材料，用不同濃度梯度（0.3%、0.5%、0.7%、1.0%、1.5%、1.7%）EMS誘變處理不同時間（4、8、12 h），分析苦蕎種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢。[結(jié)果]隨著 EMS誘變劑濃度的增加，晉蕎麥4號種子發(fā)芽勢、相對發(fā)芽勢和發(fā)芽率、相對發(fā)芽率均呈下降趨勢，當(dāng)EMS濃度為0.3%～1.0%時與對照沒有顯著差異，當(dāng)EMS濃度為1.5%和1.7%時與對照差異極顯著。EMS處理4、8 h對晉蕎麥4號種子發(fā)芽率、相對發(fā)芽率都沒有大的影響，當(dāng)處理時間為12 h時，與對照有顯著差異；對于發(fā)芽勢和相對發(fā)芽勢，這3個處理時間沒有顯著差異。[結(jié)論]EMS誘變苦蕎的半致死的適宜濃度為1.7%，適宜的處理時間為12 h。

關(guān)鍵詞 苦蕎；EMS；發(fā)芽率；發(fā)芽勢

中圖分類號 S517 文獻標(biāo)識碼

A 文章編號 0517-6611（2014）26-08938-02

Effects of Different Concentration EMS on Germination of Tarary Buckwheat[Fagopyrum tataricum （L.） Gaertn] Seeds

GUO Yao-dong et al （Maize Research Institute，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Xinzhou，Shanxi 034000）

Abstract [Objective] The aim was to confirm on the suitable EMS dosage of tarary buckwheat seed gemination，and further lay a solid foundation for obtaining excellent traits of buckwheat and breeding the new varieties meeting EMS mutagenesis breeding.[Method] The seeds of Jinqiaomai No.4，a Shanxi local tarary buckwheat variety，were mutagenized by different concentration（0.3%，0.5%，0.7%，1.0%，1.5%，1.7%） EMS for 4，8 and 12 h，to analyze their gemination rate and gemination vigor.[Result] With the increase of EMS mutagenic agent concentration，the gemination vigor，relative gemination vigor，gemination rate and relative gemination rate of Jinqiaomai No.4 all showed the decrease trend，they had no significant difference with control when EMS concentration was 0.3%-1.0%，while had very significant difference with control when EMS concentration was 1.5% and 1.7%.Using EMS mutagenic agent to mutagenize Jinqiaomai No.4 seeds for 4 and 8 h had no big effects on its gemination rate and relative gemination rate，while when the treatment time was 12 h，they had significant difference with control； For gemination vigor and relative gemination vigor，this three treatment time had no significant difference.[Conclusion] The suitable concentration and time of the median lethal dose of EMS mutagenizing tarary buckwheat seed is 1.7% and 12 h，resp..

Key words Tarary buckwheat； EMS； Germination rate； Germination vigor

目前關(guān)于蕎麥的研究主要涉及蕎麥的遺傳多樣性、分類學(xué)等基礎(chǔ)性的生物學(xué)方面^[1]。蕎麥育種研究始終舉足輕重，其中無論是傳統(tǒng)的還是現(xiàn)代的育種技術(shù)都起到了極其重要的作用。由于普通蕎麥產(chǎn)量的一個重要限制因素是繁殖問題，故探究怎樣克服這些不良的特性，例如利用EMS誘變改良性狀育種，將會是育種學(xué)取得突破性進展的關(guān)鍵。

EMS誘變育種研究中一個重要環(huán)節(jié)是誘變親本材料及部位的選擇，故一般選擇便于操作并且對誘變較敏感的器官作為誘變處理的部位。種子是最早也是最常用來作為EMS誘變處理的材料。盡管EMS種子誘變存在眾多的受限因素，但也存在著其他材料誘變所不具有的巨大優(yōu)勢^[2]。種子是植物的一個獨立器官，從誘變前到處理后較長一段時間，它不僅能保持其活力還能保存誘變來的新基因^[3]。種子誘變不需要在無菌條件下處理，這樣很大程度上減少了處理步驟；種子誘變效果雖然不能立即顯現(xiàn)，某些新性狀也許要在子二代、子三代才能表現(xiàn)出來，但這些誘變來的新性狀總能遺傳給后代，故可減免后續(xù)一些不必要的鑒定工作。為此，筆者采用苦蕎種子作為EMS誘變材料，研究不同濃度EMS對苦蕎種子發(fā)芽的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 植物材料。山西當(dāng)?shù)乜嗍w品種晉蕎麥4號的種子，由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所提供。

1.1.2 試劑及其配置。

（1）EMS母液。甲基磺酸乙酯，純度>99%，購自北京索萊寶科技公司。

（2）0.2 mol/L磷酸緩沖液（pH 7.0）。磷酸氫二鈉（Na₂HPO₄，0.2 mol/L）與磷酸二氫鈉（NaH₂PO₄，0.2 mol/L）按61∶39的體積比混合。

（3）硫代硫酸鈉（NaS₂O₃·5H₂O，0.1 mol/L）溶液。稱取24.8 g NaS₂O₃·5H₂O溶解在500 ml冷卻的沸水中，攪拌待完全溶解后，加入0.2 g Na₂CO₃，再加入500 ml冷卻的沸水，使其完全溶解。

（4）不同濃度EMS溶液配置。見表1。

1.2 方法

1.2.1 EMS處理蕎麥種子 。

（1）EMS濃度及誘變時間設(shè)置。

用濃度分別為0.3%、0.5%、0.7%、1.0%、1.5%、1.7%的EMS溶液，分別處理晉蕎麥4號種子4、8、12 h，以不添加為對照（CK），共計21個處理。

（2）選種與浸種。

將種子浸在有水的燒杯中，適中攪拌，將浮于上層的空粒、破粒、草子和雜質(zhì)一并剔除，選用大而飽滿整齊一致的苦蕎種子約5 000粒，從而提高種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢。將選好的苦蕎種子在大燒杯中用清水淹沒浸泡，在25 ℃下浸泡約14 h。

（3）種子的EMS處理。

將上述處理過的種子鋪平，均放入貼好標(biāo)簽的24個培養(yǎng)皿（其中有21個處理，3個對照）中，每個培養(yǎng)皿中放100?？嗍w種子，然后在21個處理組中按照標(biāo)簽各加入相應(yīng)濃度的EMS 13 ml，3個對照組中各加入13 ml清水。與此完全相同再做24個即1組重復(fù)。把所有培養(yǎng)皿放入25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

（4）誘變處理的終止。

EMS處理達到設(shè)置時間后，倒掉培養(yǎng)皿中剩余的EMS，加入10 ml 0.1 mol/L Na₂S₂O₃洗滌，3次重復(fù)，再用清水沖洗3次，將清洗后的種子放在鋪有兩張定性濾紙的培養(yǎng)皿中，使其分布均勻，加入適量的水，使種子保持完全濕潤，放在25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)觀察。

（5）發(fā)芽種子的移栽。等種子發(fā)芽后將其轉(zhuǎn)移到土壤中培養(yǎng)。

1.2.2 測定指標(biāo)與方法。

（1）發(fā)芽率。7 d內(nèi)供試種子的發(fā)芽百分?jǐn)?shù)。

（2）相對發(fā)芽率。7 d內(nèi)試驗組占對照組的發(fā)芽百分?jǐn)?shù)。

（3）發(fā)芽勢。3 d內(nèi)供試種子的發(fā)芽百分?jǐn)?shù)。

（4）相對發(fā)芽勢。3 d內(nèi)試驗組占對照組的發(fā)芽百分?jǐn)?shù)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 采用新復(fù)極差測試，運用SPSS軟件對各因素進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 EMS對晉蕎麥4號種子發(fā)芽的影響

2.1.1 不同濃度EMS對晉蕎麥4號種子發(fā)芽的影響。從表1可以看出，隨著 EMS誘變劑處理濃度的增加，晉蕎麥4號種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率呈下降趨勢。但在EMS濃度為0.3%～1.0%時，與對照沒有顯著差異，但當(dāng)EMS濃度達到1.5%和1.7%時，晉蕎麥4號種子的發(fā)芽勢由對照的85.0%降到46.7%和27.3%，發(fā)芽率由對照的96.0%降到68.0%和45.3%，與對照差異極顯著，說明在這兩個濃度下，晉蕎麥4號種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率受EMS抑制極大。

同時，隨著EMS濃度的增加，晉蕎麥4號種子的相對發(fā)芽率和相對發(fā)芽勢也呈下降趨勢。當(dāng)濃度在0.3%～1.0%時，晉蕎麥4號種子的相對發(fā)芽勢與對照差異不顯著，但當(dāng)濃度達到1.5%時，晉蕎麥4號種子的相對發(fā)芽勢由對照的1.00降低到0.55，與對照有極顯著差異；當(dāng)濃度在0.3%～1.0%時，晉蕎麥4號種子的相對發(fā)芽率與對照沒有顯著差異，當(dāng)濃度達到1.5%和1.7%時，晉蕎麥4號種子的相對發(fā)芽率由對照組的1.00降低到0.71和0.47。因此認(rèn)為1.7%EMS溶液是甜蕎誘變的最佳濃度。

3 結(jié)論與討論

確定合適濃度范圍的誘變劑量是誘變育種試驗成功與否的關(guān)鍵，不同植物都有其各自的一定濃度范圍的適宜劑量，只有在適宜的劑量范圍內(nèi)，物種才能保持其優(yōu)良性狀并產(chǎn)生更多的新的變異^[4-5]。

該試驗選用山西當(dāng)?shù)氐臅x蕎麥4號（苦）種子，進行了不同濃度EMS溶液不同時間的誘變育種試驗，結(jié)果表明，誘變劑EMS對晉蕎麥4號種子發(fā)芽率有顯著影響，當(dāng)EMS溶液濃度達到1.7%時，相對發(fā)芽率降低到0.46，接近0.50，因此認(rèn)為1.7%是其半致死濃度，也是誘變的最佳濃度^[4]；另外，誘變時間應(yīng)該在8 h以上。

該試驗的另一個重要環(huán)節(jié)是菌種的控制，通過試驗發(fā)現(xiàn)，蕎麥種子萌發(fā)過程中很容易染菌，適宜的生長環(huán)境使菌種滋生繁衍，并通過感染抑制蕎麥種子的正常萌發(fā)。故試驗前對培養(yǎng)皿的消毒必須到位，且觀察和統(tǒng)計數(shù)據(jù)的過程中必須防止菌種的過渡侵染。

參考文獻

[1]蔣忠麗，耿曉文，王國華.淺談苦蕎麥的應(yīng)用價值及栽培技術(shù)[J].雜糧作物，2006，26（6）：437-438.

[2] 王慧，楊媛，楊明君，等.晉北地區(qū)旱作苦蕎麥品種選篩[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013（4）：321-323.

[3] 楊漢民，劉玉章，王子淑，等.細胞生物學(xué)實驗[M].北京：高等教育出版社，1997：82-83.

[4] 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，2003，17（3）：239-242.

[5] 王燕飛，陳麗君，劉華君，等.我國甜菜誘變育種方法研究進展[J].中國糖料，2008（4）：66-68.