EMS誘變對(duì)緣毛雀麥和直立型扁蓿豆種子萌發(fā)的影響

喬 雨，石鳳翎，熊 梅，張凱旋

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院， 呼和浩特010019）

近年來(lái)，隨著人工草地種植面積的增加，對(duì)緣毛雀麥（Bromus ciliatus L．）和直立型扁蓿豆（Medicago ruthenica（L．）Sojak．cv．Zhilixing）種子需求量也日益增加［1］，但2種牧草均存在不同程度的缺陷。其中緣毛雀麥的抗旱性能一般，直立型扁蓿豆種子和牧草產(chǎn)量相對(duì)苜蓿較低，在生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程中表現(xiàn)出一定的局限性。

EMS（甲基磺酸乙酯）是誘變效率較高的一種誘變劑，已在大田作物突變體庫(kù)構(gòu)建和種質(zhì)創(chuàng)新中得到廣泛應(yīng)用［2－7］，如黑龍江省對(duì)大面積推廣的6個(gè)農(nóng)藝性狀優(yōu)良的大豆種子進(jìn)行了EMS誘變處理，在其 M 4群體中篩選到抗草甘膦的突變株系，為大豆抗除草劑育種提供了重要種質(zhì)材料。針對(duì)上述2種牧草在生產(chǎn)應(yīng)用中存在的問(wèn)題，本試驗(yàn)擬通過(guò)EMS誘變處理緣毛雀麥和直立型扁蓿豆種子，以確定其適宜處理劑量，建立2種牧草廣譜的突變體庫(kù)，為牧草抗旱、高產(chǎn)育種提供新種質(zhì)。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)材料

供試材料為錫林郭勒緣毛雀麥（Bromus ciliatus L．cv．Xilinguole）和直立型扁蓿豆（Medicago ruthenica（L．）Sojak．cv．Zhilixing），2013年收獲于內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)牧草試驗(yàn)站。

1．2 試驗(yàn)方法

1．2．1 EMS處理方法

選取吸脹的緣毛雀麥和直立型扁蓿豆各1 200粒，用0．1mol／L磷酸緩沖液（pH＝7．0）配制0．9%EMS溶液。分別選取100粒吸脹種子，置于100mL錐形瓶中，每一處理加入配好的0．9%EMS溶液60mL，對(duì)照（ck）加入60mL磷酸緩沖液。在60r／min、20℃的搖床中處理吸脹種子。在前期試驗(yàn)基礎(chǔ)上得到直立型扁蓿豆種子處理24h后相對(duì)發(fā)芽率為86%，緣毛雀麥種子處理12h后相對(duì)發(fā)芽率為98%，因此本試驗(yàn)將直立型扁蓿豆種子的處理時(shí)間設(shè)為45h和48h，緣毛雀麥種子處理時(shí)間設(shè)為15h和18h。每組試驗(yàn)3次重復(fù)，處理后的種子用流水沖洗4h，然后置鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，于25℃恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。

1．2．2 測(cè)定方法和指標(biāo)

每天觀察種子萌發(fā)情況，記載起始發(fā)芽時(shí)間及逐日發(fā)芽個(gè)數(shù)，并計(jì)算以下各指標(biāo)：

發(fā)芽率（%）＝發(fā)芽總數(shù)／供試種子數(shù)×100%。

相對(duì)發(fā)芽率（%）＝處理的發(fā)芽率／對(duì)照發(fā)芽率×100%。

發(fā)芽指數(shù)＝∑Gt／Dt，其中Gt為t天的發(fā)芽數(shù)，Dt為發(fā)芽日數(shù)。

相對(duì)發(fā)芽指數(shù)＝處理的發(fā)芽指數(shù)／對(duì)照發(fā)芽指數(shù)×100%。

活力指數(shù)＝發(fā)芽指數(shù)×苗鮮重。

相對(duì)活力指數(shù)＝處理的活力指數(shù)／對(duì)照的活力指數(shù)×100%。

1．3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel作圖，SAS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（9．0版）軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2．1 EMS誘變對(duì)緣毛雀麥和直立型扁蓿豆種子發(fā)芽進(jìn)程的影響

EMS誘變對(duì)緣毛雀麥種子發(fā)芽進(jìn)程有延遲作用（圖1），與對(duì)照（ck）相比，緣毛雀麥種子發(fā)芽起始時(shí)間及高峰期均有所延遲，其中發(fā)芽起始時(shí)間延遲1～2d，發(fā)芽高峰期延遲2～3d；從發(fā)芽的第8天開(kāi)始發(fā)芽數(shù)明顯減少，至第14天仍有少量發(fā)芽。直立型扁蓿豆種子發(fā)芽快而整齊，EMS誘變處理與否均在第2天達(dá)到發(fā)芽高峰期，在第7天基本結(jié)束。

注：同列不同大寫(xiě)字母表示差異性達(dá)到極顯著水平（p＜0．01）；同列不同小寫(xiě)字母表示差異性達(dá)到顯著水平（p＜0．05）。

圖1 EMS處理下緣毛雀麥和直立型扁蓿豆發(fā)芽率的變化

2．2 不同時(shí)間EMS誘變對(duì)緣毛雀麥和直立型扁蓿豆種子發(fā)芽力的影響

如表1所示，EMS誘變15h后緣毛雀麥種子的相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和相對(duì)活力指數(shù)與ck無(wú)顯著差異，但EMS誘變18h后緣毛雀麥種子的相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和相對(duì)活力指數(shù)均顯著下降，說(shuō)明EMS誘變18h后緣毛雀麥種子萌發(fā)受到極顯著的抑制作用，其相對(duì)發(fā)芽率為ck的1／2，達(dá)到半致死處理時(shí)間。直立型扁蓿豆種子在EMS誘變45h和48h后其相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和相對(duì)活力指數(shù)均顯著下降，其中處理48h后其相對(duì)發(fā)芽率降至49．7%，達(dá)到半致死處理時(shí)間，因此直立型扁蓿豆種子適宜處理時(shí)間為48h。

3 討 論

EMS是一種穩(wěn)定、高效的誘發(fā)點(diǎn)突變的誘變劑，而且是通過(guò)直接修飾堿基的化學(xué)結(jié)構(gòu)而改變DNA的性質(zhì)［8］。EMS處理的材料有體細(xì)胞、花粉、小孢子、細(xì)胞、干燥種子和成熟花粉等，處理部位不同所獲得的誘變效應(yīng)也存在一定的差異［9］。本試驗(yàn)選擇吸脹種子，與干燥種子相比，吸脹種子可以使EMS充分均勻地滲入到種子胚中。在EMS濃度選擇上，由于高濃度的EMS毒性太強(qiáng)，同時(shí)在溶液中較難分布均勻［10］，通過(guò)對(duì)幾種牧草種子前期試驗(yàn)研究，初步確定0．9%～1．2%EMS對(duì)緣毛雀麥和直立型扁蓿豆種子萌發(fā)有明顯抑制作用，因此本試驗(yàn)采用對(duì)緣毛雀麥和直立型扁蓿豆吸脹種子進(jìn)行低濃度長(zhǎng)時(shí)間的處理，以獲得理想的誘變效果。

試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，0．9%EMS對(duì)緣毛雀麥種子的發(fā)芽進(jìn)程有延遲作用，結(jié)果與在蒙農(nóng)紅豆草［11］和麻瘋樹(shù)［12］的研究類似。

在化學(xué)誘變研究中，選擇適宜的濃度和時(shí)間是獲得較好誘變效果的關(guān)鍵［11］，通常以半致死量為選擇標(biāo)準(zhǔn)［3］。用此標(biāo)準(zhǔn)確定了小麥［5］、甜菜［3］、番茄種子［2］等EMS誘變的適宜劑量，獲得了利用價(jià)值較高的突變體材料。本試驗(yàn)也利用此方法，確定了在0．9%EMS濃度下緣毛雀麥和直立型扁蓿豆種子的適宜處理時(shí)間分別為18h和48h。

4 結(jié) 論

采用0．9%EMS處理緣毛雀麥和直立型扁蓿豆吸脹種子，其中緣毛雀麥發(fā)芽進(jìn)程延遲，以相對(duì)發(fā)芽率達(dá)半致死劑量為標(biāo)準(zhǔn)，確定了2種牧草種子的適宜處理時(shí)間分別為18h和48h。

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