兩種化學(xué)誘變劑對(duì)沙蘆草染色體的加倍效果

周璐璐，伏兵哲，許冬梅，高雪芹

(1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院草業(yè)科學(xué)研究所，寧夏 銀川 750021； 2.寧夏大學(xué)西北土地退化與生態(tài)恢復(fù)省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培訓(xùn)基地，寧夏 銀川 750021； 3.寧夏大學(xué)科學(xué)技術(shù)處，寧夏 銀川 750021)

兩種化學(xué)誘變劑對(duì)沙蘆草染色體的加倍效果

周璐璐1,2，伏兵哲1,2，許冬梅1,2，高雪芹3

(1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院草業(yè)科學(xué)研究所，寧夏 銀川 750021； 2.寧夏大學(xué)西北土地退化與生態(tài)恢復(fù)省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培訓(xùn)基地，寧夏 銀川 750021； 3.寧夏大學(xué)科學(xué)技術(shù)處，寧夏 銀川 750021)

摘要：為提高沙蘆草(Agropyron mongolicum)的牧草品質(zhì)，篩選最優(yōu)的染色體加倍方案，采用不同濃度的秋水仙素(0.02%，0.05%，0.08%，0.11%，0.14%+1.5%二甲基亞楓)和氟樂(lè)靈(1，5，10，15，20 μmol·L-1)處理沙蘆草種子，并進(jìn)行表觀形態(tài)及染色體數(shù)目的鑒定。結(jié)果表明，經(jīng)處理的沙蘆草種子成活后的變異植株均為二倍體與四倍體的混倍體；0.11%秋水仙素+1.5%二甲基亞砜處理20 h的染色體數(shù)目變異率最大，高達(dá)50%，其成活率為40%；1 μmol·L-1氟樂(lè)靈處理6 h變異效果顯著，變異率達(dá)38.46%。本研究為后期進(jìn)一步篩選沙蘆草加倍植株奠定了理論與試驗(yàn)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：沙蘆草；誘變劑；染色體加倍；倍性鑒定

沙蘆草(Agropyronmongolicum)又稱蒙古冰草，為禾本科(Gramineae)小麥族冰草屬多年生草本植物，主要分布于我國(guó)中西部的荒漠草原，具有抗旱、抗寒、耐風(fēng)沙、耐貧瘠等特性，青綠持續(xù)期長(zhǎng)，適口性好，營(yíng)養(yǎng)成分含量較高[1]，具有重要飼用價(jià)值、生態(tài)價(jià)值和遺傳價(jià)值。我國(guó)學(xué)者在沙蘆草的分類學(xué)歷史、植物學(xué)特征、生物學(xué)特征、經(jīng)濟(jì)價(jià)值以及遺傳育種學(xué)和栽培學(xué)等方面進(jìn)行了研究[2-8]，并通過(guò)人工野生馴化和混合選擇，成功培育出內(nèi)蒙沙蘆草(A.mongolicumcv. Neimeng)和蒙農(nóng)1號(hào)蒙古冰草(A.mongolicumcv. Mengnong No.1)兩個(gè)沙蘆草新品種[9]；于肖夏等[10]利用秋水仙素對(duì)二倍體航道冰草(A.cristatumcv. Fairway)與沙蘆草雜交的F1代種子進(jìn)行染色體加倍誘導(dǎo)，并選育得到四倍體雜交冰草優(yōu)良新品系SZB-02。

沙蘆草是異交率很高的二倍體(2n=2x=14)植物，其葉量少、產(chǎn)草量相對(duì)較低，嚴(yán)重影響其經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過(guò)染色體加倍的植物一般具有植株巨大性、抗逆性強(qiáng)、營(yíng)養(yǎng)成分豐富等特性[11]，因此考慮利用倍性育種方法，培育產(chǎn)草量較高的沙蘆草新品種。許多研究表明，在化學(xué)誘變?nèi)旧w加倍過(guò)程中的誘變劑類型、誘變劑濃度、處理時(shí)間以及處理時(shí)期是影響植物染色體加倍效果的主要因素[12-13]，因此，探索最佳的沙蘆草染色體加倍條件對(duì)多倍體沙蘆草的培育具有重要意義。本研究對(duì)沙蘆草染色體加倍誘變劑種類、誘變劑濃度以及處理時(shí)間進(jìn)行研究，旨在篩選出最佳的沙蘆草染色體加倍條件，為沙蘆草四倍體培育提供理論基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

2014年于銀川市寧夏大學(xué)南場(chǎng)實(shí)訓(xùn)基地采集的沙蘆草種子。

1.2多倍體誘導(dǎo)

1.2.1種子消毒用75%酒精浸泡種子1 min，再用0.1% HgCl2浸泡10 min，最后用無(wú)菌水漂洗3次。

1.2.2染色體加倍處理1)秋水仙素處理：將種子用清水浸泡12 h，待胚根剛剛萌發(fā)時(shí)取出，用0.02%、0.05%、0.08%、0.11%、0.14%的秋水仙素分別加1.5%二甲基亞砜(DMSO)，在25 ℃下依次浸泡處理6、10、16、20、24 h，并以蒸餾水浸泡作對(duì)照。每個(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)30粒種子。2)氟樂(lè)靈處理：用上述同樣方法處理種子，用氟樂(lè)靈作加倍誘變劑，處理濃度分別為1、5、10、15、20 μmol·L-1，處理時(shí)間依次為6、12、18、24、30 h，用蒸餾水處理作對(duì)照。每個(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)30粒種子。

1.2.3恢復(fù)培養(yǎng)將處理后的種子用清水徹底清洗，并分別放入鋪有兩層濾紙的培養(yǎng)皿中恢復(fù)培養(yǎng)，生長(zhǎng)10 d后移植到土壤中繼續(xù)生長(zhǎng)。觀察生長(zhǎng)狀況，成苗后進(jìn)行染色體倍性鑒定。

1.3多倍體鑒定過(guò)程

1.3.1表觀形態(tài)的鑒定發(fā)芽10 d測(cè)量苗高與根長(zhǎng)，并統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率，觀察幼苗形態(tài)，統(tǒng)計(jì)形態(tài)變異率；移栽30 d統(tǒng)計(jì)成活率和染色體數(shù)目變異率。

1.3.2染色體制片法1)預(yù)處理：取根部，用0.002 mol·L-18-羥基喹啉浸泡4 h；2)固定：取出根尖放入卡諾固定液中固定12 h；3)解離：1 mol·L-1的鹽酸解離20 min；4)染色制片：卡寶品紅染液染色15～20 min；5)顯微鏡下觀察染色體數(shù)目。

1.3.3各指標(biāo)計(jì)算方法

發(fā)芽率=第10天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；

形態(tài)變異率=形態(tài)變異的幼苗數(shù)/幼苗總數(shù)×100%；

成活率=30 d成活苗數(shù)/移栽苗總數(shù)×100%；

染色體變異率=染色體數(shù)目變異苗數(shù)/成活苗數(shù)×100%。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)用SAS 9.0和Excel做數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及方差分析。

2結(jié)果與分析

2.1兩種誘變劑對(duì)沙蘆草苗期形態(tài)的影響

經(jīng)兩種誘變劑的處理，沙蘆草幼苗形態(tài)出現(xiàn)不同程度的變異(表1、圖1)。萌發(fā)初期，誘變劑使部分細(xì)胞染色體加倍，造成細(xì)胞體積增大，對(duì)植物組織的正常生理環(huán)境造成破壞，使芽體表面凹凸不平，細(xì)胞組織疏松變形，幼苗出現(xiàn)粗化苗、卷化苗和球狀苗等變異苗。正常幼苗形態(tài)：葉片纖細(xì)，幼根發(fā)達(dá)細(xì)長(zhǎng)，透明乳白色；粗化苗形態(tài)：葉片呈鼓錘狀，顏色深綠，幼根顏色發(fā)黃，有膨大現(xiàn)象；卷化苗形態(tài)：葉片發(fā)生卷曲化，表面組織疏松，幼根顏色發(fā)黃；球化苗形態(tài)：葉片呈球狀，表面凹凸不平，幼根粗短褐化。秋水仙素處理的變異幼苗以粗化苗為主，氟樂(lè)靈處理的變異幼苗以球狀苗為主。隨秋水仙素和氟樂(lè)靈的濃度增大和處理時(shí)間的延長(zhǎng)，沙蘆草形態(tài)變異率明顯增加，其中，0.08%秋水仙素處理24 h、15 μmol·L-1氟樂(lè)靈處理24 h和20 μmol·L-1處理30 h的變異率較高，分別為92.31%、56.25%和56.25%。由此可見，秋水仙素和氟樂(lè)靈對(duì)沙蘆草種子的幼苗生長(zhǎng)形態(tài)有不同程度的影響。

2.2兩種誘變劑對(duì)沙蘆草發(fā)芽率的影響

隨秋水仙素濃度的升高，沙蘆草發(fā)芽率總體呈下降趨勢(shì)，以0.05%秋水仙素處理下平均發(fā)芽率最高，為44.67%；相同秋水仙素濃度處理下，隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)，發(fā)芽率呈下降趨勢(shì)，但24 h處理下的種子因浸泡作用使得發(fā)芽率在0.05%、0.11%和0.14%水平又有所升高(圖2)，各濃度水平短時(shí)間處理(6 h)與長(zhǎng)時(shí)間處理(20 h)發(fā)芽率差異顯著(P<0.05)。氟樂(lè)靈處理的沙蘆草種子發(fā)芽率隨濃度的升高無(wú)規(guī)律性變化(圖3)，各濃度處理的平均發(fā)芽率均低于40%，其中，15 μmol·L-1氟樂(lè)靈處理后的沙蘆草種子平均發(fā)芽率最高，為33.11%，且該濃度下不同時(shí)間處理之間差異顯著(P<0.05)，1、5、20 μmol·L-1濃度水平不同時(shí)間處理差異不顯著(P>0.05)。

表1　秋水仙素和氟樂(lè)靈處理后不同變異苗形態(tài)比較統(tǒng)計(jì)結(jié)果

續(xù)表1

誘變劑Mutagen處理濃度Treatmentconcentration處理時(shí)間Treatmenttime/h苗數(shù)Seedlingnumber正常數(shù)Normalseedling粗化苗Thickseedling卷化苗Crulyseedling球狀苗Globularseedling形態(tài)變異率Mutationalrateofmorphology/%氟樂(lè)靈Trifluralin/μmol·L-1206210014.5512220014.3518130017.14241400630.0030710856.25

圖1　不同變異幼苗形態(tài)

注：a,正常幼苗形態(tài)；b,粗化幼苗形態(tài)；c,卷曲幼苗形態(tài)；d,球狀幼苗形態(tài)；e,正常幼莖形態(tài)；f,粗化苗幼莖形態(tài)；g,卷曲苗幼莖形態(tài)；h,球狀苗幼莖形態(tài)；i,正常幼根形態(tài)； j,粗化苗幼根形態(tài)；k,卷曲苗幼根形態(tài)；l,球狀苗幼根形態(tài)。

Note: a, Normal seedling morphology; b, Thick seedling morphology; c, Cruly seedling morphology; d, Globular seedling morphology; e, Normal young stem morphology; f, Thick young stem morphology; g, Cruly young stem morphology; h, Globular young stem morphology; i, Normal radicle morphology; j, Thick radicle morphology; k, Cruly radicle morphology; l, Globular radicle morphology.

圖2　秋水仙素濃度和處理時(shí)間對(duì)沙蘆草發(fā)芽率的影響

注：不同小寫字母表示相同濃度不同處理時(shí)間之間差異顯著(P<0.05)。下同。

Note:Different lower case letters for the same concentration indicate significant difference among different treatment time at 0.05 level.The same below.

圖3　氟樂(lè)靈濃度和處理時(shí)間對(duì)沙蘆草發(fā)芽率的影響

2.3兩種誘變劑對(duì)沙蘆草苗高和根長(zhǎng)的影響

兩種誘變劑對(duì)沙蘆草種子第10天的苗高與根長(zhǎng)的生長(zhǎng)有抑制作用(圖4，圖5)，且秋水仙素的抑制作用大于氟樂(lè)靈，說(shuō)明秋水仙素毒性更強(qiáng)。隨秋水仙素濃度的增大，第10天平均苗高和根長(zhǎng)總體變化較小，處理24 h的種子，除0.02%和0.11%水平外，其他濃度處理苗高均顯著減?。桓鳚舛忍幚淼姆N子苗高與根長(zhǎng)均顯著小于對(duì)照。經(jīng)氟樂(lè)靈處理的沙蘆草種子第10天苗高與根長(zhǎng)隨濃度的升高均呈下降趨勢(shì)，除1 μmol·L-1的氟樂(lè)靈處理6 h的種子苗高和根長(zhǎng)大于對(duì)照外，其他各處理水平下的苗高和根長(zhǎng)均低于對(duì)照，且濃度越高，抑制作用越大，苗高與根長(zhǎng)值越??；1和5 μmol·L-1濃度下，不同處理時(shí)間苗高與根長(zhǎng)的變化較小，10、15、20 μmol·L-1濃度下不同處理時(shí)間苗高和根長(zhǎng)變化較大，說(shuō)明濃度越大，對(duì)種子萌發(fā)后的生長(zhǎng)影響越大。

2.4兩種誘變劑對(duì)沙蘆草種子發(fā)芽率、苗高及根長(zhǎng)影響的方差分析

為判斷誘變劑濃度和處理時(shí)間單個(gè)因素的影響水平和兩因素之間的交互作用，用SAS軟件進(jìn)行方差分析(表3)，結(jié)果顯示誘變劑的濃度和處理時(shí)間對(duì)沙蘆草的發(fā)芽率、苗高與根長(zhǎng)有不同程度的影響。秋水仙素的濃度對(duì)沙蘆草的平均發(fā)芽率、苗高和根長(zhǎng)無(wú)顯著影響(P>0.05)，不同時(shí)間處理對(duì)平均發(fā)芽率、苗高和根長(zhǎng)均有極顯著影響(P<0.01)，說(shuō)明秋水仙素的處理時(shí)間是影響發(fā)芽率的主要因素，同時(shí)秋水仙素處理濃度和時(shí)間對(duì)發(fā)芽率、苗高和根長(zhǎng)的影響存在顯著交互作用。不同濃度的氟樂(lè)靈和不同處理時(shí)間下，沙蘆草發(fā)芽率上均不存在顯著差異(P>0.05)，但在苗高和根長(zhǎng)上存在極顯著差異(P<0.01)；氟樂(lè)靈濃度和時(shí)間對(duì)發(fā)芽率的影響存在交互作用，但對(duì)苗高和根長(zhǎng)的影響不存在交互作用。

圖4　秋水仙素濃度和處理時(shí)間對(duì)沙蘆草第10天苗高與根長(zhǎng)的影響

圖5　氟樂(lè)靈濃度和處理時(shí)間對(duì)沙蘆草第10天苗高與根長(zhǎng)的影響

2.5染色鑒定結(jié)果及變異統(tǒng)計(jì)

2.5.1染色體數(shù)目鑒定結(jié)果正常二倍體染色體數(shù)為2n=14條，加倍后的染色體數(shù)為4n=28條，但試驗(yàn)結(jié)果中沒(méi)有成功加倍的四倍體，均為二倍體細(xì)胞和四倍體細(xì)胞組成的混倍體(圖6)。加倍處理后的染色體只在數(shù)量上發(fā)生了變異，形態(tài)上與正常細(xì)胞染色體沒(méi)有差異。

2.5.2秋水仙素對(duì)沙蘆草成活率與染色體變異率的影響秋水仙素+1.5%二甲基亞砜處理的沙蘆草幼苗成活率相對(duì)較高，平均成活率達(dá)到63.77%，0.11%秋水仙素浸種10 h的處理水平成活率最高，可達(dá)到91.43%；各處理的染色體變異率均較低，平均變異率僅為13.30%，0.11%秋水仙素浸種20 h的處理水平變異率最大，為50.00%，整體呈現(xiàn)出高濃度的秋水仙素比低濃度的誘導(dǎo)效果更好(表3)。綜合考慮成活率和變異率，0.11%濃度處理20 h的染色體數(shù)目變異率最大，高達(dá)50%，其成活率為40%，因本試驗(yàn)?zāi)康氖窃诓贿^(guò)度影響成活率的基礎(chǔ)上得到更高的變異率，因此可將此處理水平暫定為最佳變異處理水平。

2.5.3氟樂(lè)靈對(duì)沙蘆草成活率與染色體變異率的影響氟樂(lè)靈處理的種子成活率與變異率變化幅度較大(表3)。隨濃度的升高，成活率總體呈下降趨勢(shì)，其中5 μmol·L-1氟樂(lè)靈處理24 h的成活率最高，可達(dá)到86.96%，20 μmol·L-1濃度下長(zhǎng)時(shí)間的處理水平(24和30 h)因其毒害作用過(guò)大，幼苗全部死亡；氟樂(lè)靈各處理的染色體變異率普遍較低，平均變異率僅為13.05%，最高變異率為38.46%(1 μmol·L-1處理30 h)。綜合分析成活率與染色體變異率可知：1 μmol·L-1處理30 h的成活率與變異率都較高，成活率高達(dá)81.25%，變異率可達(dá)38.46%，初步判斷為氟樂(lè)靈最佳誘變處理水平。

表2　不同誘變劑對(duì)沙蘆草發(fā)芽率、苗高與根長(zhǎng)影響的方差分析

注： *表示差異顯著(P<0.05)，**表示差異極顯著(P<0.01)，下同。

Note：* indicates significant difference at 0.05 level, **indicates significant difference at 0.01 level. The same below.

圖6　二倍體細(xì)胞染色體數(shù)和四倍體細(xì)胞的染色體數(shù)

3討論與結(jié)論

本研究用誘變劑處理萌動(dòng)種子以得到多倍體植株，因其簡(jiǎn)單易行，曾被學(xué)者們廣泛使用，并得到不同的加倍效果。秋水仙素和氟樂(lè)靈的加倍原理相似，秋水仙素是與微管蛋白異二聚體結(jié)合，抑制微管裝配的一種生物堿[14]；氟樂(lè)靈是一種可以抑制微管形成，誘變率較高、毒性較小的新型除草劑[15]，Stadler等[16]和Wan和Widholm[17]也曾研究證實(shí)除草劑對(duì)植物細(xì)胞具有加倍作用。誘變劑只在細(xì)胞分裂時(shí)期通過(guò)抑制紡錘體的形成導(dǎo)致細(xì)胞不分裂，從而使染色體數(shù)目加倍，對(duì)不分裂的成熟細(xì)胞沒(méi)有作用[18]，因此，在誘發(fā)多倍體的過(guò)程中，只是部分細(xì)胞加倍，分生組織中的一層、兩層或者所有細(xì)胞會(huì)受到影響，繼續(xù)發(fā)育成為一個(gè)混倍體或多倍體細(xì)胞系[19]，有學(xué)者們用秋水仙素處理菘藍(lán)(Isatisindigotica)獲得混倍體的加倍植株而非多倍體植株[20]。植物混倍體是不穩(wěn)定的，它是繁殖過(guò)程中出現(xiàn)的新植株類型[21]，所以混倍體植株是由二倍體誘導(dǎo)四倍體植株加倍成功的標(biāo)志，本研究所得植株也均為混倍體植株，可以為培育沙蘆草新品種提供材料基礎(chǔ)。

表3　秋水仙素和氟樂(lè)靈處理沙蘆草種子變異率統(tǒng)計(jì)

續(xù)表3

誘變劑Mutagen處理濃度Treatmentconcentration處理時(shí)間Treatmenttime/h數(shù)量Number移植苗Plants成活苗Survival染色體數(shù)變異苗Chromosomemutation成活苗Survivalrate/%形態(tài)變異率Mutationalrateofmorphology/%氟樂(lè)靈Trifluralin/μmol·L-12062414158.337.14122514156.007.1418179052.940.0024240-0.00-30200-0.00-

兩種試劑相比，微量氟樂(lè)靈就可達(dá)到加倍效果，因此更受到研究者的青睞。同時(shí)不同植物對(duì)不同試劑濃度與處理時(shí)間的敏感度不同，因此，要根據(jù)不同植物設(shè)計(jì)不同的處理水平。魏育國(guó)和蔣菊芳[22]用400倍的氟樂(lè)靈處理萌動(dòng)的甜瓜(Cucumismelo)種子8 h可使誘變率高達(dá)32.2%；葛志東等[23]用浸種法和生長(zhǎng)點(diǎn)滴液法處理西葫蘆(Cucurbitapepo)種子，誘變率可達(dá)到20%；趙曉潘[24]用20 μmol·L-1氟樂(lè)靈溶液處理半枝蓮(Scutellariabarbata)枝條，變異率達(dá)到64.7%；張競(jìng)秋等[25]研究發(fā)現(xiàn)氟樂(lè)靈會(huì)使小麥(Triticumaestivum)根尖細(xì)胞發(fā)生畸變。本研究沙蘆草變異植株的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：0.11%的秋水仙素+1.5%二甲基亞砜處理20 h的染色體數(shù)目變異率最大，高達(dá)50%，其成活率為40%；1 μmol·L-1的氟樂(lè)靈處理30 h的成活率與變異率都較高，成活率高達(dá)81.25%，染色體數(shù)目變異率可達(dá)38.46%，因此可以初步確定為最佳處理水平。

此外，通過(guò)對(duì)發(fā)芽率、苗高與根長(zhǎng)以及成活率的綜合統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)兩種誘變劑主要抑制沙蘆草的生長(zhǎng)，但所抑制的階段有所不同，秋水仙素主要抑制種子的萌發(fā)及初期的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，表現(xiàn)為發(fā)芽率低，苗高與根長(zhǎng)值相對(duì)較??；而氟樂(lè)靈顯著降低后期的成活率，其原因有待進(jìn)一步進(jìn)行生理生化試驗(yàn)來(lái)證實(shí)。

參考文獻(xiàn)References：

[1]周璐璐,伏兵哲,許冬梅,陳麗萍,吳小娟,高雪芹.鹽脅迫對(duì)沙蘆草萌發(fā)特性影響及耐鹽性評(píng)價(jià).草業(yè)科學(xué),2015,32(8):1252-1259.

Zhou L L,Fu B Z,Xu D M,Chen L P,Wu X J,Gao X Q.Effects of salt stress on germination characteristics ofAgropyronmongolicumand salt-tolerance evaluation.Pratacultural Science,2015,32(8):1252-1259.(in Chinese)

[2]《中國(guó)植物志》編委會(huì).中國(guó)植物志.北京:科學(xué)出版社,1987.

Editoril Committee of Chinese Journal of Plant.Flora of China.Beijing:Science Press,1987.(in Chinese)

[3]《內(nèi)蒙古植物志》編委會(huì).內(nèi)蒙古植物志.呼和浩特:內(nèi)蒙古人民出版社,1994:139.

[4]云錦鳳,張眾,于卓,解新民,包金剛.蒙古冰草新品系的選育.中國(guó)草地,2005,27(6):7-12.

Yun J F,Zhang Z,Yu Z,Xie X M,Bao J G.A New strain breeding of mongolia wheatgrass.Grassland of China,2005,27(6):7-12.(in Chinese)

[5]云錦鳳,米福貴.冰草屬分類學(xué)研究的歷史回顧.中國(guó)草地,1989，11(2):3-7.

[6]高衛(wèi)華,云錦鳳,楊靜,韓文生.冰草屬牧草營(yíng)養(yǎng)器官解剖學(xué)研究.內(nèi)蒙古草業(yè),1990(4):19-22.

[7]孫啟忠.四種冰草幼苗抗旱性的研究.中國(guó)草地,1991，13(3):29-32.

Sun Q Z.A study on drought research of four specise seeding ofAgropyron.Grassland of China,1991,13(3):29-32.(in Chinese)

[8]解新明,云錦風(fēng),高艷春,盧小良,李秉滔.蒙古冰草外稃微形態(tài)特征的變異式樣.植物研究,2002,22(2):168-171.

Xie J M,Yun J F,Gao Y C,Lu X L,Li B T.Variation patterns on micro-morphologiccal characteristics of lemmas ofAgropyronmongolicum.Bulletin of Botanical Research,2002,22(2):168-171.(in Chinese)

[9]云錦鳳,米福貴.干旱地區(qū)一種優(yōu)良禾草——蒙古冰草.內(nèi)蒙古草業(yè),1990(2):70-71.

[10]于肖夏,姜志艷,于卓,馬艷紅,云錦鳳,蘇和,張志成.四倍體雜交冰草新品種——蒙雜冰草1號(hào)的選育.草業(yè)科學(xué),2015,32(5):738-744.

Yu X X,Jiang Z Y,Yu Z,Ma Y H,Yun J F,Su H,Zhang Z C.The new variety breeding of tetraploid hybrid wheatgrass— Mengza No.1.Pratacultural Science,2015,32(5):738-744.(in Chinese)

[11]云錦鳳,米福貴.冰草屬牧草的種類與分布.中國(guó)草地,1989,11(3):14-17.

[12]代西梅,黃群策.植物多倍體研究進(jìn)展.河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005(1):9-11.

Dai X M,Huang Q C.Advance on polyploid in plants.Journal of Henan Agricultural Sciences,2005(1):9-11.(in Chinese)

[13]陶抵輝,劉明月,肖君澤,鄧建平.生物多倍體誘導(dǎo)方法研究進(jìn)展.生命科學(xué)研究,2007,11(4):6-13.

Tao D H,Liu M Y,Xiao J Z,Deng J P.Advances in the research on induction means of biopolyploid.Life Science Research,2007,11(4):6-13.(in Chinese)

[14]楊民和,鄭重,Jan E L.微管、微絲特異性抑制劑處理對(duì)水稻抗病性的影響.植物病理學(xué)報(bào),2003,33(2):156-161.

Yang M H,Zheng Z,Jan E L.Effects of cytoskeleton inhibitors on defense responses of rice toMagnaporthegrisea.Acta Phytopathologica Sinica,2003,33(2):156-161.(in Chinese)

[15]張錫慶,吳紅芝,周滌,鄭思鄉(xiāng).新型除草劑Oryzalin的濃度和處理時(shí)間對(duì)誘導(dǎo)彩色馬蹄蓮多倍體的影響.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2008,23(6):806-810.

Zhang X Q,Wu H Z,Zhou D,Zheng S X.Effects of the new herbicide-oryzalin’s concentration and time duration on inducing polyploidy of colouredZantedeschiaaethiopica.Journal of Yunnan Agricultural University,2008,23(6):806-810.(in Chinese)

[16]Stadler J,Phillips R,Leonard M.Mitotic blocking agents for suspension cultures of maize’Black Mexican Sweet’cell lines.Genome,1989,32(3):475-478.

[17]Wan Y,Widholm J M.Effect of chromosomes doubling agents on some clonal variation in the progeny of doubled haploids of maize.Plant Beed,1995,114(3):253-255.

[18]彭靜,魏岳榮,熊興華.植物多倍體育種研究進(jìn)展.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2010,26(11):45-49.

Peng J,Wei Y R,Xiong X H.Polyploid induction of plant research summary.Chinese Agricultural Science Bulletin,2010,26(11):45-49.(in Chinese)

[19]李天菲,蔡得田.植物嵌合體機(jī)理及研究進(jìn)展.湖北大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2002,24(1):81-86.

Li T F,Cai D T.Studies on mechanism and research progress of plant chimera.Journal of Hubei University：Natural Science Edition,2002,24(1):81-86.(in Chinese)

[20]劉麗萍.菘藍(lán)離體再生體系的建立及多倍體誘導(dǎo).大慶:黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)碩士學(xué)位論文,2008.

Liu L P.Fast propagation and polyploidy induction ofIsatisindigoticaFort.Master Thesis.Daqing:Heilongjiang Bayi Agricultural University,2008.(in Chinese)

[21]李明銀,何云曉.植物遺傳嵌合體及其在觀賞植物育種中的應(yīng)用.植物學(xué)通報(bào),2005,22(6):641-647.

Li M Y,He Y X.Plant chimeras and application in the breeding of the ornamental plant.Chinese Bulletin of Botany,2005,22(6):641-647.(in Chinese)

[22]魏育國(guó),蔣菊芳.氟樂(lè)靈誘導(dǎo)甜瓜四倍體研究初探.華北農(nóng)學(xué)報(bào),2006,21(S1):73-76.

Wei Y G,Jiang J F.The preliminary explore on induction of tetraploidinMuskmelonwith trifluralin.Acta Agriculturae Boreali-Sinica,2006,21(S1):73-76.(in Chinese)

[23]葛志東,李海真,王惠林,許利彩.氟樂(lè)靈誘導(dǎo)西葫蘆染色體加倍研究.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2009,25(8):215-218.

Ge Z D,Li H Z,Wang H L,Xu L C.The research on induction of pumpkin chromosome doubling with trifluralin.Chinese Agricultural Science Bulletin,2009,25(8):215-218.(in Chinese)

[24]趙曉潘.氟樂(lè)靈離體誘導(dǎo)半枝蓮多倍體的研究.南京:南京師范大學(xué)碩士學(xué)位論文,2013.

Zhao X P.In vitro induction of polyploidy inScutellariabarbataD.Don.by trifluralin.Master Thesis.Nanjing:Nanjing Normal University,2013.(in Chinese)

[25]張競(jìng)秋,李卓,李海嬰.除草劑氟樂(lè)靈對(duì)小麥根尖細(xì)胞有絲分裂的影響.植物研究,2008(5):552-555.

Zhang J Q,Li Z,Li H Y.The influence of trifluralin on mitosis of wheat root cells.Bulletin of Botanical Research,2008(5): 552-555.(in Chinese)

(責(zé)任編輯王芳)

Effects of chemical mutagens on chromosome doubling ofAgropyronmongolicum

Zhou Lu-lu1,2, Fu Bing-zhe1,2, Xu Dong-mei1,2, Gao Xue-qin3

(1.Grassland Science Institute, Agricultural College, Ningxia University, Yinchuan 750021, China;2.Breeding Base for State Key Labotatory of Land Degradation and Ecological Restoration in Northwest China, Ningxia University, Yinchuan 750021, China;

3.Science and Technology Department, Ningxia University, Yinchuan 750021, China)

Abstract:In order to improve the forage quality of Agropyron mongolicum and screen the best chromosome doubling treatment, the seeds of A. mongolicum were treated with different concentrations of Colchicine (0.02%，0.05%，0.08%，0.11%，0.14%+1.5% DMSO) and Trifluralin (1，5，10，15，20 μmol·L-1) and the morphology and chromosome number were identified after treatment. The results showed that the surviving plants after treated were mixoploid of diploid and tetraploid. The treatment with 0.11% colchicine 1.5% DMSO for 20 h had the highest mutation rate of 50% and the survival rate of 40%. The treatment with 1 μmol·L-1trifluralin for 6 h had significant mutation effect with probability of 38.46%. These results provide theoretical and experimental basis for further screening the chromosome doubling plants of A. mongolicum.

Key words:Agropyron mongolicum; mutagen; chromosome doubling; ploidy identification

DOI:10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0519

*收稿日期：2015-09-16

基金項(xiàng)目：寧夏高等學(xué)?？茖W(xué)研究項(xiàng)目(NGY2013026)；寧夏自然科學(xué)基金(NZ2013030)； 寧夏牧草育種專項(xiàng)子課題(2014NYYZ040101)

通信作者：高雪芹(1984-)，女，甘肅白銀人，講師，博士，主要從事牧草種質(zhì)資源和遺傳育種研究。Email:qinqin_803@sina.com

中圖分類號(hào)：S540.3;Q945.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-0629(2016)5-0897-10*1

Corresponding author:Gao Xue-qinEmail:qinqin_803@sina.com

周璐璐,伏兵哲,許冬梅,高雪芹.兩種化學(xué)誘變劑對(duì)沙蘆草染色體的加倍效果.草業(yè)科學(xué),2016,33(5)：897-906.

Zhou L L,Fu B Z,Xu D M,Gao X Q.Effects of chemical mutagens on chromosome doubling ofAgropyronmongolicum.Pratacultural Science，2016,33(5)：897-906.

接受日期：2015-12-08

第一作者：周璐璐(1990-)，女，河北滄州人，在讀碩士生，主要從事牧草種質(zhì)資源和遺傳育種研究。Email:zll_19901211@126.com