EMS處理青刀豆最佳誘變劑量的選擇

李林章，余珊珊，宋慧

（1.浙江寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院蔬菜所，315040；2.寧波大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院）

EMS處理青刀豆最佳誘變劑量的選擇

李林章1，余珊珊2，宋慧1

（1.浙江寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院蔬菜所，315040；2.寧波大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院）

為選擇最佳的EMS（甲基磺酸乙酯）誘變劑量，設(shè)置不同EMS濃度和處理時間，研究不同處理組合對青刀豆種子畸形率、成活率及青刀豆植株生長的影響。試驗結(jié)果表明，EMS濃度為0.6%，處理4 h時誘變效果最佳。

EMS；青刀豆；誘變劑量

青刀豆屬于菜豆中圓莢類型品種，具有較高的營養(yǎng)價值，是我國重要的出口創(chuàng)匯蔬菜之一。我國青刀豆品種缺乏，主要依賴國外進(jìn)口，因此優(yōu)良青刀豆品種選育對我國青刀豆產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展十分必要。然而，青刀豆為自花授粉作物，自然變異率低，且由于花器結(jié)構(gòu)特殊，雜交育種困難。實踐證明，化學(xué)誘變可有效提高變異頻率，創(chuàng)造有利性狀的種質(zhì)材料，擴(kuò)大遺傳背景。與其他誘變劑相比，EMS（甲基磺酸乙酯）誘變后產(chǎn)生的突變頻率高，尤其是顯性突變頻率高，易于突變體的篩選，目前已成為農(nóng)作物誘變育種中應(yīng)用最廣泛、應(yīng)用效果最好的一種化學(xué)誘變劑［1～4］。

設(shè)置不同EMS濃度和誘變時間的處理組合，對青刀豆材料進(jìn)行化學(xué)誘變處理，統(tǒng)計觀測青刀豆（M1）發(fā)芽情況以及田間生長情況，以期篩選出適合青刀豆的EMS化學(xué)誘變處理條件，為初步建立青刀豆EMS化學(xué)誘變育種技術(shù)體系及應(yīng)用提供試驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

青刀豆品種為甬綠1號，由寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院蔬菜所自育自繁。

誘變劑：EMS（SIGMA），由生工生物工程（上海）股份有限公司購買。

1.2 試驗方法

青刀豆種子（M0）材料清水浸種8 h進(jìn)行預(yù)處理。設(shè)置A1（2 h）、A2（4 h）、A3（6 h）、A4（8 h）4個不同處理時間以及B1（0%）、B2（0.4%、B3（0.6%）、B4（0.8%）4個不同EMS處理濃度 （0.1 mol/L，pH值7.0磷酸鹽緩沖液配制）［5］，共16個處理組合，以未添加處理相同時間作為各組合空白對照，每處理設(shè)3次重復(fù)，每重復(fù)100粒青刀豆種子。誘變在通風(fēng)櫥中進(jìn)行，誘變處理結(jié)束后用0.1 mol/L硫代硫酸鈉作為反應(yīng)終止劑，靜置20 min后取出青刀豆種子（M1），用清水沖洗2 h，晾干后統(tǒng)一播種于50孔穴盤，播后放置于玻璃溫室育苗架進(jìn)行常規(guī)育苗管理。

播種2周后觀測，統(tǒng)計M1種子發(fā)芽成活率、畸形率。成活M1種子定植于田間，期間進(jìn)行常規(guī)田間管理，觀測M1植株田間生長發(fā)育情況。對不同處理組合的成活率進(jìn)行方差分析，以致死率50%作為指標(biāo)，初步篩選確定最佳處理組合。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理組合對M1種子畸形率及成活率的影響

從表1可以看出，隨著EMS處理時間的延長及處理濃度的增加，M1出苗率以及最終成活率顯著降低，畸形率顯著增高。方差分析亦表明，不同誘變時間處理間以及不同誘變濃度處理間差異表現(xiàn)為極顯著。一般誘變處理以致死率50%為最適合，本試驗中，處理組合A1B4（0.8%，2 h）誘變致死率為48.1%，A2B3（0.6%，4 h）誘變致死率為52.5%，最接近50%，且方差分析表明這2個處理組合間差異不顯著，但與其他處理組合間差異顯著。同時，EMS處理會對M1幼苗生長產(chǎn)生一定負(fù)面影響，具體表現(xiàn)為幼苗形態(tài)的變異，如幼葉白化、皺縮、心葉缺失等。試驗中觀測到大量畸形苗，畸形比例隨著處理濃度的增高和處理時間延長而增加，說明EMS處理濃度越高、時間的越長，對M1幼苗生理性損傷越大。

表1 不同誘變處理組合對青刀豆種子成活率的影響

2.2 不同處理組合對M1植株田間生長的影響

成活的M1幼苗定植于大田，植株田間生長發(fā)育過程同樣受到較大影響，主要表現(xiàn)為植株生長緩慢、植株矮小，發(fā)育過程延遲或提早，花而不實、種子發(fā)育不良、不同程度敗育等，并且隨著EMS處理濃度升高和處理時間增長，M1植株種子敗育比例和程度越高，表現(xiàn)出明顯的正相關(guān)。

3 討論與結(jié)論

EMS濃度和處理時間是影響誘變過程及誘變效果的主要因素，其他因素還有處理材料種類、溫度、pH值等。EMS濃度過高或處理時間過長均會對誘變材料造成嚴(yán)重的生理損傷，導(dǎo)致處理種子不能正常萌發(fā)和生長，甚至死亡，而EMS濃度過低或處理時間過短，突變頻率則降低，達(dá)不到預(yù)期誘變效果，因此合適的誘變劑量應(yīng)同時滿足盡量低的生理損傷和盡量高的突變頻率，一般化學(xué)誘變實踐應(yīng)用中常以半致死率劑量為參考，易獲得較好的誘變效果。

本試驗中，隨著EMS處理時間以及處理濃度的增加，M1出苗率以及最終成活率顯著降低，畸形率顯著增高，與致死率表現(xiàn)明顯呈正相關(guān)性。其中，處理組合A1B4（0.8%，2 h）和 A2B3（0.6%，4 h）誘變致死率最為接近50%。然而，處理組合A1B4中EMS濃度較高，很容易造成材料內(nèi)部生理損傷，因此，綜合考慮，A2B3比較適合作為青刀豆種子誘變處理條件。此外，本試驗中誘變處理材料為種子，種子的預(yù)處理對提高誘變效果至關(guān)重要。通過浸種，可促進(jìn)種子活化，增加細(xì)胞膜透性以及對誘變劑的敏感性，提高誘變效率的同時減少對細(xì)胞的生理損傷。M1代植株一般不進(jìn)行選擇，一方面誘變帶來的生理損傷可能會導(dǎo)致M1代的部分表型變化，但并不確定這部分是來自遺傳的效應(yīng)；另一方面因為多數(shù)M1代突變類型均為雜合體，隱性突變不易觀察和鑒定［6，7］。因此，還需要進(jìn)一步對M2以及后續(xù)群體植株進(jìn)行觀測鑒定，以確定突變植株。

［1］崔清志，劉曉虹，陳惠明.EMS誘變技術(shù)研究進(jìn)展［J］.湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013（5）：7－9，13.

［2］崔霞，梁燕，李翠，等.化學(xué)誘變及其在蔬菜育種中的應(yīng)用［J］.西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報，2013，41（3）：205.

［3］方榮，陳學(xué)軍，繆南生，等.我國蔬菜誘變育種研究進(jìn)展［J］.江西農(nóng)業(yè)學(xué)報，2008，20（1）：56-60.

［4］梁任繁，何龍飛.EMS在作物育種應(yīng)用中的研究進(jìn)展［J］.種子，2008，27（2）：47-49.

［5］陳學(xué)森.植物育種學(xué)實驗［M］.北京：高等教育出版社，2004.

［6］李衛(wèi)華，胡志偉，褚洪雷，等.EMS對小麥產(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.

［7］朱保葛，路子顯，耿玉軒，等.烷化劑EMS誘發(fā)花生性狀變異的效果及高產(chǎn)突變系的選育［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，1997，30（6）：87-89.

Selection of Optimum EMS Mutagenic Dose on Green Beans

LIN Linzhang1，YU Shanshan2，SONG Hui1
（1.Ningbo Academy of Agricultural Sciences，Zhejiang 315040；2.College of Science and Technology，Ningbo University）

In order to select the optimum EMS（ethylmethane sulfonate）mutagenic dose，we set different EMS concentrations and processing times，and studied the effects of different treatment combinations on aberration rate and survival rate of green beans seeds and plant growth of green beans plants.The results showed that the optimum treatment combination was using 0.6%EMS for 4 h on green beans.

EMS；Green beans；Mutagenic dose

S643

A

1001-3547（2015）24-0048-02

10.3865/j.issn.1001-3547.2015.24.019

李林章（1977-），男，碩士，高級農(nóng)藝師，主要從事蔬菜育種以及栽培技術(shù)研究，E－mail：85846625@qq.com

2015-08-25