化學(xué)誘變劑EMS對胡麻種子的誘變效應(yīng)

摘要：EMS誘變是創(chuàng)造突變體，創(chuàng)新種質(zhì)和品種改良的有效手段。為探討化學(xué)誘變劑EMS對胡麻種子的誘變效應(yīng)，設(shè)置5個(gè)EMS濃度和4個(gè)處理時(shí)間對5個(gè)胡麻品種進(jìn)行誘變處理。結(jié)果表明，EMS誘變處理對不同胡麻品種農(nóng)藝性狀的影響差異比較大，變異比較豐富。在不同胡麻品種間，EMS誘變對種子出苗期、成苗數(shù)的影響存在差異， 在不同籽粒顏色的品種間差異更顯著。胡麻植株表型變異出現(xiàn)了黃化苗、畸形花、花瓣不展開、花瓣顏色變異株、分莖和分枝多，莖扁平、簇頭、早熟、不育等類型，這些變異豐富了胡麻突變體庫；通過EMS誘變產(chǎn)生的突變體，可為胡麻品種改良和種質(zhì)創(chuàng)新提供優(yōu)異資源。

關(guān)鍵詞：EMS誘變；胡麻品種；種子出苗；農(nóng)藝性狀

中圖分類號：S563.2" " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " " 文章編號：2097-2172（2022）01-0073-05

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2022.01.014

Mutagenic Effects of Chemical Mutagen EMS on Flax Seed

WANG Bin， ZHAO Li， HOU Jingjing

（Crop Research Institute， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract： EMS mutagenesis is an effective method in mutantcreation， germplasm innovation and improvement. In order to investigate the mutagenic effect of EMS on flax seeds， 5 flax cultivars were mutagenic treated with 5 concentrations of EMS and 4 treatment times. The results showed that the effects of EMS mutagenesis on agronomic traits were different among different flax cultivars， which showed great variations. EMS mutagenesis on seed emergence and seedling number were different among different flax cultivars， and the differences were more significant among cultivars with different seed color. The phenotypic variation of flax plants included etiolated seedlings， deformed flowers， petals not expanded， petal color variation， multiple branches and branches， flat stems， cluster heads， early maturation and sterility， which enriched the mutant library of flax plants. The effects of EMS mutagenesis treatment on agronomic characters of different flax cultivars were different， and the variation was abundant. The mutants produced by EMS provided excellent resources for the improvement of flax cultivars and germplasm innovation.

Key words： EMS mutagenesis; Flax variety; Emergence of seed; Agronomic trait

胡麻是我國西北和華北重要的油料作物之一。胡麻籽和胡麻油營養(yǎng)豐富，含有木脂素、優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、膳食纖維等多種活性物質(zhì)和不飽和脂肪酸，具有抗氧化、抗癌、抗炎、降亞等功效。隨著市場需求的增加，我國成為世界上主要的胡麻籽進(jìn)口國，占世界貿(mào)易量總量的近25%［1 ］。因此，加快胡麻優(yōu)良品種的選育，提高胡麻籽原料自給率顯得尤為重要。EMS誘變是創(chuàng)造突變體，創(chuàng)新種質(zhì)和品種改良的有效手段［2 ］?；瘜W(xué)誘變可以打破基因連鎖，提高基因重組率，產(chǎn)生的新基因和新種質(zhì)具有性狀穩(wěn)定快、可擴(kuò)展遺傳基礎(chǔ)、縮短育種周期等優(yōu)點(diǎn)［3 ］。目前，EMS誘變在亞麻育種上也得到應(yīng)用，王玥等［4 ］利用EMS處理亞麻材料“范尼”獲得的最佳誘變體系為0.6%/4 h或0.6%/8 h，并篩選到2個(gè)旱敏感突變體。李玉環(huán)［5 ］以0.6%EMS處理亞麻萌動(dòng)的種子4 h，篩選到莖部（莖粗、株高）突變體和具有耐鹽性的突變體。Chantreau等［6 ］利用0.3%、0.6%、0.75%的EMS處理亞麻種子，得到4033個(gè)M2（誘變二代）株系，對子葉、下胚軸、莖、葉、花、株形等六大類突變體進(jìn)行性狀鑒定的結(jié)果表明，其中1 552個(gè)株系表現(xiàn)出不同的、可見的表型變異，變異比例達(dá)38.5%?？梢奅MS具有突變率高、適用范圍廣、對誘變材料損傷較小等優(yōu)點(diǎn)，是一種有效的育種手段［7 ］。我們通過設(shè)置不同EMS誘變濃度和時(shí)間處理5個(gè)胡麻品種，探討了誘變對不同胡麻品種的出苗、表型變異和M1（誘變一代）農(nóng)藝性狀的影響，以期為胡麻品種改良和種質(zhì)創(chuàng)新提供基礎(chǔ)材料。

1" "材料與方法

1.1" "試驗(yàn)材料

指示胡麻品種分別為褐色籽粒品種輪選3號、CDC SoRel和C9625，淺黃色籽粒品種張亞2號和內(nèi)亞6號。其中輪選3號、內(nèi)亞6號由內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院選育，張亞2號由張掖市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院選育，CDC SoRel和C9625為外引資源，由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所提供。

1.2" "試驗(yàn)方法

配制pH 7.0的0.1 mol /L磷酸鹽緩沖液，稱取化學(xué)誘變劑甲基磺酸乙酯配制EMS溶液。用不同濃度的EMS溶液C1（0.3%）、C2（0.6%）、C3（0.9%）、C4（1.2%）、C5（1.5%）分別處理胡麻種子，處理時(shí)間為H1（2 h）、H2（4 h）、H3（6 h）、H4（8 h），以磷酸鹽緩沖液處理為對照（CK），共21個(gè)處理組合。將處理后的種子在大田播種，每處理播種2行，每行300粒，行長2 m。統(tǒng)計(jì)每處理出苗期，與對照進(jìn)行比較，并統(tǒng)計(jì)不同處理出苗期遲于對照的天數(shù)。調(diào)查成苗數(shù)，統(tǒng)計(jì)表型變異，按單株收獲。第2年按單株播種，成熟后每處理取20株進(jìn)行考種，考察M1（誘變一代）的株高、工藝長度、分莖數(shù)、分枝數(shù)、單株果數(shù)、千粒質(zhì)量、單株產(chǎn)量。

2" "結(jié)果與分析

2.1" "EMS誘變對不同胡麻品種出苗期的影響

從表1可知，輪選3號和C9625的出苗期，處理H1C1、H1C2和H1C3與對照相同，其余處理比對照延遲1～14 d；CDC SoRel出現(xiàn)延遲出苗，隨處理時(shí)間的延長和濃度的增加，出苗比對照延遲1～14 d。張亞2號的處理H3C1、H4C1和內(nèi)亞6號的處理H1C1、H1C2出苗期與對照相同，其余處理比對照遲2～8 d，高濃度長時(shí)間處理未出苗。EMS誘變對淺黃色籽粒品種種子的抑制作用大于褐色籽粒品種，隨濃度的增加和處理時(shí)間的延長，抑制作用增大，處理H4C5的所有品種均未出苗。張亞2號對EMS誘變最敏感，輪選3號對EMS誘變最不敏感，3個(gè)褐色籽粒品種之間出苗期有差異。

2.2" "EMS誘變對不同胡麻品種成苗數(shù)的影響

從表2可以看出，EMS誘變對不同胡麻品種的成苗數(shù)影響差異比較大，尤其是不同籽粒顏色的品種間差異更明顯。不同處理間，輪選3號成苗數(shù)為0～90株，CDC SoRel成苗數(shù)為0～74株，C9625成苗數(shù)為0～78株，張亞2號成苗數(shù)為0～47株，內(nèi)亞6號成苗數(shù)為0～62株。褐色籽粒品種C9625在H3C2、處理H3C3和H3C4下成苗數(shù)明顯少于輪選3號，而淺黃色籽粒品種張亞2號成苗數(shù)少于內(nèi)亞6號，說明不同品種間成苗數(shù)也存在差異。

2.3" "不同胡麻品種的表型變異

田間觀察胡麻表型變異可知，褐色籽粒品種輪選3號、CDC SoRel和C9625均出現(xiàn)了黃化苗、畸形花、花瓣不展開、花瓣顏色變異株、分莖和分枝多，莖扁平、簇頭、早熟、不育等變異類型（圖1、圖2）。統(tǒng)計(jì)了黃化苗、畸形株、畸形花、花瓣色變深、花瓣色變淺等變異類型株數(shù)（表3）。淺黃色籽粒品種張亞2號和內(nèi)亞6號未發(fā)現(xiàn)上述表型變異株。這些不同的變異類型，為胡麻進(jìn)一步的遺傳改良提供了豐富的種質(zhì)資源。

2.4" "EMS誘變對不同胡麻品種M1農(nóng)藝性狀的影響

從表4可以看出，輪選3號的株高處理H2C5、H1C2比對照高，其余處理均比對照低；各處理的工藝長度均比對照低，分莖數(shù)、單株果數(shù)均比對照有所增加；千粒重和單株產(chǎn)量除處理H4C3比對照低外，其余處理均比對照高；分枝數(shù)處理H2C5、 H2C3、 H3C2、H1C4均比對照高，其余處理均比對照低。CDC SoRel各處理的株高和工藝長度均比對照低，分莖數(shù)和單株果數(shù)均比對照有所增加；分枝數(shù)除處理H1C2比對照高外，其余處理均比對照低；單株產(chǎn)量除處理H2C1和對照相同外，其余處理均比對照高；千粒重處理H2C1和H3C1比對照低，其余處理均比對照高。C9625的株高處理H3C2和H3C3比對照高，其余處理均比對照低；各處理工藝長度均比對照低，分莖數(shù)、單株果數(shù)和千粒重均比對照有所增加；單株產(chǎn)量除處理H1C1比對照低外，其余處理均比對照高；分枝數(shù)處理H1C1和H3C2比對照低，其余處理比對照高。張亞2號的株高處理H2C1和H1C5比對照高，其余處理均比對照低；各處理的工藝長度和單株產(chǎn)量均比對照低，分莖數(shù)比對照有所增加；分枝數(shù)處理H2C1和H2C2比對照低外，其余處理均比對照有所增加；單株果數(shù)除處理H2C1比對照低外，其余處理均比對照高；千粒重處理H2C2、H4C1、H2C1比對照低外，其余處理均比對照高。內(nèi)亞6號的株高處理H4C2、H2C2和H1C2比對照高，其余處理均比對照低；各處理工藝長度均比對照低；分莖數(shù)處理H2C1、H1C5和H1C1比對照低，其余處理均比對照高；分枝數(shù)處理H1C5和H2C3比對照低，其余處理均比對照高；單株果數(shù)處理H2C1和H1C1比對照低外，其余處理均比對照有所增加；千粒重處理H2C3和H2C2比對照低外，其余處理比對照高；單株產(chǎn)量除處理H2C3的比對照高外，其余處理均比對照低。

3" "討論與結(jié)論

目前，EMS誘變廣泛應(yīng)用于谷子、玉米等作物育種［8 - 9 ］。EMS誘變?yōu)閱螇A基變化，在產(chǎn)生變異性狀的同時(shí)也損傷種子，導(dǎo)致部分植株發(fā)育和生長受到影響［10 ］。本研究表明，EMS處理對不同胡麻品種出苗期和成苗數(shù)影響比較大，在不同籽粒顏色的品種間差異更大，淺黃色籽粒品種比褐色籽粒品種對EMS 誘變更敏感。EMS 濃度越高處理時(shí)間越長，對種子損傷更嚴(yán)重，出苗期比對照延遲時(shí)間更長，成苗數(shù)也越少，高濃度長時(shí)間處理甚至不出苗。EMS 的處理對苦蕎全生育期也具有延遲的作用［11 ］，楊秀麗等［12 ］在花生上的研究也有相同的結(jié)果。范昕琦等［13 ］利用EMS 浸種誘變處理高粱種子，降低了種子的出苗率，與本研究結(jié)果一致。

早熟是作物育種的重要目標(biāo)之一，但本研究經(jīng)通過EMS得到的多為生育期延遲的晚熟突變體，只出現(xiàn)了極個(gè)別的早熟突變體。胡麻植株表型變異出現(xiàn)了黃化苗、畸形花、花瓣不展開、花瓣顏色變異株、分莖和分枝多，莖扁平、簇頭、早熟、不育等類型，這些變異豐富了胡麻突變體庫，為胡麻進(jìn)一步的遺傳改良提供了豐富的種質(zhì)資源。本研究前期統(tǒng)計(jì)了花瓣色、黃花苗、畸形花等變異株，而成熟期沒有統(tǒng)計(jì)不育株、株高、株形等變異株。淺黃色籽粒品種張亞2號和內(nèi)亞6號未發(fā)現(xiàn)黃化苗等表型變異株，可能與淺黃色籽粒胡麻品種對EMS比較敏感、高濃度長時(shí)間處理容易致死有關(guān)。育性是作物育種上一個(gè)重要指標(biāo)。本研究發(fā)現(xiàn)，EMS濃度越高處理時(shí)間越長，后代不育植株越多；由于不能結(jié)實(shí)，沒有進(jìn)一步對這些不育株深入研究。EMS誘變處理對不同胡麻品種農(nóng)藝性狀的影響差異比較大，變異比較豐富。從中篩選胡麻矮化表型植株，對于挖掘矮稈基因具有重要意義。千粒重是胡麻重要的產(chǎn)量性狀，EMS誘變對不同品種千粒重的影響不一致，而EMS誘變對苦蕎和油菜的千粒重有明顯的抑制作用，與本研究結(jié)果不同［12， 14 ］。EMS處理產(chǎn)生的變異大部分不能穩(wěn)定地遺傳給下一代，M1代出現(xiàn)變異的頻率高于M2代。因此，為了獲得穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良突變株，還需對突變體后代展開進(jìn)一步的研究。本研究從M1代篩選有利性狀的突變體，對胡麻育種具有積極意義，可為胡麻種子EMS誘變及其他物種種子誘變提供思路，為胡麻新品種選育和遺傳改良提供優(yōu)異資源。

根據(jù)對EMS誘變敏感性的不同，可將淺黃色籽粒品種劃分為敏感型，褐色籽粒品種劃分為遲鈍型。EMS誘變損傷了胡麻種子，延遲了胡麻種子田間出苗期，降低了成苗率。EMS處理可誘導(dǎo)胡麻產(chǎn)生豐富的變異，出現(xiàn)黃化苗、畸形花、株形、早熟、不育等種類，對不同胡麻品種農(nóng)藝性狀的影響也比較大。本研究通過 EMS誘變不同品種胡麻種子，豐富了胡麻突變體的種質(zhì)資源，而表型變異與分子水平上的差異還需進(jìn)一步研究。

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收稿日期：2022 - 07 - 18

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（32160499） ；國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（GARS-14-1-03）；甘肅省自然科學(xué)基金（21JR7RA721）。

作者簡介：王" "斌（1983 —" ），男，甘肅清水人，副研究員，碩士，主要從事胡麻種質(zhì)資源和遺傳育種研究工作。Email：315261903@qq.com。