半矮稈大豆突變體的篩選及農(nóng)藝性狀分析

姜銀姬，黃初女，朱浩哲，丁洪玲，王光達(dá)，張慶宇，宋杭霖，李永一

（延邊朝鮮族自治州農(nóng)業(yè)科學(xué)院，吉林 龍井 133400）

突變體是研究植物遺傳、基因定位、分子克隆、基因表達(dá)與功能的良好試驗(yàn)材料，也是功能基因組研究的重要基礎(chǔ)材料[1]。很多突變體是不良突變體，但有些突變體具有抗逆性好、改善品質(zhì)、提高產(chǎn)量等優(yōu)良的特點(diǎn)，因此被利用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上提供重要的資源。矮稈突變體主要密植和抗倒伏的特點(diǎn)，能提高大豆產(chǎn)量。開發(fā)育種方法，發(fā)掘矮稈、半矮稈大豆資源，利用窄行密植高產(chǎn)栽培模式，合理密植將我國大豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展重要的意義。

近些年，我國利用各種誘變方法成功篩選出水稻[2-3]、玉米[4]、小麥[5]、辣椒[6]、甘藍(lán)型油菜[7]、番茄[8]等作物的矮稈突變體，并對這些突變體進(jìn)行基因定位、遺傳分析及基因克隆。這些矮化突變體的獲得為分子生物學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的發(fā)展提供了良好的遺傳材料，在生長發(fā)育、基因功能和遺傳育種以及生理生化等方面的研究中起著越來越重要的作用[9]。而有關(guān)大豆矮稈、半矮稈突變體的報道非常少見。本研究，通過甲基磺酸乙酯化學(xué)試劑處理早熟大豆品種延11，M1代篩選矮稈候選突變體，經(jīng)連續(xù)3代種植后，半矮稈表型已經(jīng)穩(wěn)定遺傳。本文對這種半矮稈突變體分析整個生育期的農(nóng)藝性狀及考種后數(shù)量性狀與延11品種進(jìn)行了比較，為今后矮稈大豆研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

大豆品種延11[10]和M3大豆矮稈突變體-矮稈12及矮稈17。

1.2 誘變及篩選方法

2016年，利用0.4%的甲基磺酸乙酯處理大豆品種延11，播種于延邊朝鮮族自治州農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物所的旱田試驗(yàn)田，行距65 cm，株距15 cm，單粒播種，秋收時，單株收獲。2017—2018年連續(xù)加代繁殖，培育出表型穩(wěn)定遺傳的兩種矮稈品系。

1.3 考種

收獲15～20株，取出10株考種后，對株高、莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、百粒重、單株產(chǎn)量、分枝數(shù)等各項(xiàng)農(nóng)藝性狀與延11大豆品種進(jìn)行比較分析。

1.4 品質(zhì)測定

利用DA 7250近紅外分析儀檢測大豆的籽粒脂肪含量和蛋白質(zhì)含量，與對照品質(zhì)比較分析。

1.5 產(chǎn)量測定

秋收時，每個品種各取2 m2的大豆株。脫粒后測定產(chǎn)量與對照比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 篩選矮稈突變體

在M2群體植株中篩選出各種變異的候選突變體植株[11]，將它們命名為YM系列突變體。其中篩選出2株半矮稈（semi-dwarf）突變體，編號分別為YM-df12和YM-df17（見圖1）。經(jīng)過連續(xù)加代繁殖3代后，半矮稈表型基本穩(wěn)定遺傳。突變體的花色均為白花（見圖2）。

圖1 延11和半矮稈突變體的株高

圖2 延11和半矮稈突變體的花色

2.2 半矮稈突變體的農(nóng)藝性狀

YM-df12和YM-df17，各取10株考種后，與延11對比各項(xiàng)農(nóng)藝性狀。兩種突變體比延11品種株高明顯下降，紫花變?yōu)榘谆?，四粒莢的數(shù)量明顯增加，高達(dá)延11品種四粒莢的2倍。YM-df12的蛋白質(zhì)含量比延11品種增加2個百分點(diǎn)，YM-df17的脂肪含量比延11品種增加1個百分點(diǎn)。突變體的單株節(jié)數(shù)比延11品種的20節(jié)少2節(jié)，節(jié)間長度從第9節(jié)到15節(jié)比延11品種每節(jié)平均短1 cm左右。YM-df12和YM-df17的百粒重含量為16.2和15.2 g較對照的百粒重含量20.8 g減少了4～5 g左右（見附表）。

附表 大豆突變體與對照品種的農(nóng)藝形狀及品質(zhì)的比較

2.3 半矮稈突變體的品質(zhì)

利用DA 7250近紅外谷物分析儀測定大豆突變體的蛋白質(zhì)含量和脂肪含量與對照品種進(jìn)行比較分析。結(jié)果表明，半矮稈突變體的蛋白質(zhì)含量較對照增加3個百分點(diǎn)，脂肪含量較對照減少1～2個百分點(diǎn)，水溶性蛋白含量較對照增加3～4個百分點(diǎn)。

2.4 半矮稈突變體的產(chǎn)量

收獲時，各取以2 m2為單位面積的大豆株數(shù)，脫粒后測定產(chǎn)量。結(jié)果表明，單位面積內(nèi)突變體大豆的產(chǎn)量較對照增產(chǎn)15%。

3 結(jié)論

近年來，很多科研單位通過各種方法取得表型或品質(zhì)優(yōu)良的大豆突變體。本實(shí)驗(yàn)利用甲基磺酸乙酯化學(xué)試劑處理大豆種子，獲得YM-df12和YM-df17半矮稈突變體，花色為白花。半矮稈突變體it1的株高也是比野生型大豆株高的2/3左右，百粒重比野生型大豆減少，單株莢數(shù)和單株粒重比野生型大豆減少[12]。矮稈突變體HK808[9]的株高是野生型大豆東農(nóng)42的1/2，主莖節(jié)數(shù)和單株莢數(shù)比野生型減少，蛋白質(zhì)含量比野生型增加2個百分點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)獲得的YM-df12和YM-df17突變體的株高是野生型株高的2/3左右，屬于半矮稈突變體。但是，單株莢數(shù)和單株粒重比野生型大豆增加，尤其是3粒莢和4粒莢的莢數(shù)比野生型大豆明顯增加，產(chǎn)量比野生型增加21.86%和14.46%，蛋白質(zhì)含量比野生型增加3個百分點(diǎn)，脂肪含量減少1個百分點(diǎn)。綜上所述，本研究獲得的半矮稈突變體農(nóng)藝形狀和品質(zhì)及產(chǎn)量比野生型大豆有明顯不同，將為培育高產(chǎn)、高蛋白、抗倒伏的品種改良等常規(guī)育種方面提供中間材料，基因定位、克隆、遺傳分析等大豆遺傳研究方面提供重要的基礎(chǔ)材料，并為矮稈突變體研究領(lǐng)域增加一份優(yōu)良的資源。