EMS誘變對(duì)糜子種子出苗及幼苗生長(zhǎng)的影響

閆鋒 李清泉 董揚(yáng) 季生棟

摘要：為了使甲基磺酸乙酯（EMS）誘變?cè)诿幼佑N中發(fā)揮最佳效果，獲得優(yōu)質(zhì)的誘變材料，對(duì)糜子新品種齊黍2號(hào)進(jìn)行了4種EMS濃度、3種處理時(shí)間的誘導(dǎo)處理，并對(duì)當(dāng)代的種子出苗及幼苗生長(zhǎng)情況進(jìn)行研究。結(jié)果表明，與對(duì)照相比，低劑量EMS處理（0.3%，6 h）對(duì)糜子相對(duì)出苗、成苗率以及幼苗生長(zhǎng)影響差異不顯著，隨著EMS濃度升高及處理時(shí)間延長(zhǎng)，糜子出苗及幼苗生長(zhǎng)逐漸受到抑制，1.2%EMS濃度14 h處理對(duì)糜子出苗及幼苗生長(zhǎng)影響最嚴(yán)重，大大降低相對(duì)出苗率、相對(duì)成苗率，幼苗生長(zhǎng)受到嚴(yán)重抑制。以相對(duì)成苗率達(dá)到半致死劑量為標(biāo)準(zhǔn)，0.9%EMS浸種10 h或0.6%EMS浸種14 h可作為EMS誘變糜子建立突變體庫(kù)的適宜條件。

關(guān)鍵詞：糜子;種子萌發(fā);幼苗生長(zhǎng);EMS誘變

中圖分類號(hào)：S516.01 ??文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2022）10-0094-04

糜子（Panicum miliaceum L.）起源于我國(guó)，已經(jīng)有7 000多年的栽培歷史，具有生育期短、耐瘠薄、耐旱等優(yōu)點(diǎn)，是我國(guó)干旱、半干旱地區(qū)重要的特色雜糧作物[1]。糜子在長(zhǎng)期的人工選擇及馴化過程中，遺傳基礎(chǔ)愈發(fā)狹窄，很多特異資源不斷消失。種質(zhì)資源是生物多樣性的重要組成部分，是種質(zhì)創(chuàng)新的重要物質(zhì)基礎(chǔ)[2]。種質(zhì)資源創(chuàng)新的方法較多，人工理化誘變是目前改善種質(zhì)資源匱乏、拓寬遺傳背景的常用方法[3]。甲基磺酸乙酯（EMS）是一種高效、穩(wěn)定的化學(xué)誘變劑，具有突變率高、成本低、操作簡(jiǎn)單、突變范圍廣且突變性狀穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛用于農(nóng)作物種質(zhì)資源創(chuàng)新[4]，如玉米[5]、水稻[6]、大豆[7]等作物。

有關(guān)EMS誘變?cè)诿幼佑N中的相關(guān)研究較少，張彬等選用1.0%EMS對(duì)伊選大紅糜進(jìn)行誘變，所構(gòu)建的糜子突變體庫(kù)材料變異類型非常豐富，共發(fā)現(xiàn)104個(gè)形態(tài)性狀突變株系，突變頻率為4.5%，包括葉型、葉色、株高、育性、生育期、穗型、粒色等性狀[8]。經(jīng)查閱文獻(xiàn)，鮮見EMS對(duì)糜子誘變效應(yīng)的相關(guān)報(bào)導(dǎo)。本試驗(yàn)以糜子新品種齊黍2號(hào)為材料，通過探究不同EMS濃度、浸種時(shí)間對(duì)糜子種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)產(chǎn)生的影響，從而篩選出適宜糜子的EMS誘變優(yōu)化條件，以期為糜子突變體庫(kù)構(gòu)建及種質(zhì)資源創(chuàng)新奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料與試劑

試驗(yàn)于2020年在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院齊齊哈爾分院實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，以本單位選育的糜子品種齊黍2號(hào)作為試驗(yàn)材料。EMS誘變劑購(gòu)自上海麥克林生化科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 EMS處理方法

選取顆粒飽滿的齊黍2號(hào)種子，先用8%NaClO溶液消毒15 min，然后用蒸餾水沖洗2次，浸種8 h吸脹后瀝干水分備用。用 0.1 mol/L 磷酸緩沖液（pH值=7.0）配制體積分?jǐn)?shù)分別為0.3%、0.6%、0.9%和1.2%的EMS溶液，以磷酸緩沖液為對(duì)照。每個(gè)處理取100粒吸脹種子，置于100 mL錐形瓶中，分別加入50 mL不同濃度的EMS溶液，然后用錫紙包裹嚴(yán)實(shí)以防止EMS見光分解，在轉(zhuǎn)速為120 r/min的搖床中分別均勻搖晃6、10、14 h，每個(gè)處理3次重復(fù)，EMS誘變處理后的種子用自來(lái)水沖洗2 h，然后再用蒸餾水漂洗3次。用濾紙吸干種子表面水分后播種于直徑為 8 cm 塑料花盆中（每盆播5粒種子），置于濕度為70%、溫度為28 ℃的人工智能氣候箱中培養(yǎng)，培育期間水分供給保持一致。

1.2.2 種子發(fā)芽及幼苗形態(tài)指標(biāo)測(cè)定

播種后每天觀察萌發(fā)情況并統(tǒng)計(jì)各處理出苗數(shù)，計(jì)算各處理出苗率和相對(duì)出苗率，出苗第10天每個(gè)處理隨機(jī)選取10株幼苗測(cè)定苗高、根長(zhǎng)。出苗30 d后計(jì)算成苗率和相對(duì)成苗率。計(jì)算公式如下：

出苗率=（出苗總數(shù)/供試種子數(shù)）×100%;

成苗率=（成活苗總數(shù)/供試種子數(shù)）×100%;

相對(duì)出苗率=（處理的出苗率/對(duì)照出苗率）×100%;

相對(duì)成苗率=（處理的成苗率/對(duì)照成苗率）×100%。

1.2.3 電導(dǎo)率的測(cè)定

將每個(gè)EMS處理的種子取20粒，蒸餾水漂洗后用濾紙吸干水分，置于小燒杯中，倒入10 mL蒸餾水浸泡，30 min后測(cè)定電導(dǎo)率，以蒸餾水為對(duì)照。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及作圖，采用DPS 7.05軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 EMS處理對(duì)種子浸出液電導(dǎo)率的影響

由圖1可知，在經(jīng)過EMS處理后，糜子種子浸出液電導(dǎo)率相比對(duì)照大幅升高，隨著EMS濃度升高及處理時(shí)間延長(zhǎng)，電導(dǎo)率也隨之增加，但是增長(zhǎng)幅度有所變緩;6、10、14 h這3種浸種時(shí)間處理下，電導(dǎo)率均在EMS濃度為1.2%達(dá)到最高，分別為0.48、0.58、0.64。在3種浸種時(shí)間處理下電導(dǎo)率由大到小依次14 h>10 h>6 h。

2.2 EMS處理對(duì)糜子出苗進(jìn)程的影響

EMS處理對(duì)糜子出苗進(jìn)程有延遲和抑制作用（圖2），15個(gè)處理中有13個(gè)處理在第3天破土出苗;出苗最晚的是EMS 0.9%和1.2%濃度下浸種14 h這2個(gè)處理，均在第4天出苗。3個(gè)對(duì)照的出苗高峰均在第4天，隨后出苗速度變緩;在EMS濃度為0.3%下浸種6、10、14 h這3個(gè)處理的出苗高峰在第6天，隨著時(shí)間推移出苗速度也逐漸變緩;其余處理出苗高峰并不明顯。播種第7天所有處理出苗率趨于穩(wěn)定，至第9天所有處理基本出苗完畢。

2.3 EMS處理對(duì)糜子出苗率和成苗率的影響

由表1可知，EMS處理對(duì)糜子種子萌發(fā)產(chǎn)生了抑制作用，并隨EMS濃度升高及處理時(shí)間的延長(zhǎng)，相對(duì)出苗率和相對(duì)成苗率均呈下降趨勢(shì)。低濃度下，0.3%EMS處理6 h的相對(duì)出苗率和相對(duì)成苗率與對(duì)照差異不顯著，其他EMS處理的相對(duì)出苗率和相對(duì)成苗率均顯著低于對(duì)照（P<0.05）。1.2%EMS處理14 h的相對(duì)出苗率和相對(duì)成苗率在所有處理中均最低，種子萌發(fā)受到嚴(yán)重抑制。通常以半致死劑量作為適宜處理劑量。本試驗(yàn)中 觀察不同處理的幼苗致死情況，0.9%處理10 h和0.6%處理14 h的相對(duì)成苗率分別為50.04%和52.43%，接近半致死劑量，可作為EMS誘變糜子建立突變體庫(kù)的適宜濃度和時(shí)間。

2.4 EMS處理對(duì)糜子幼苗生長(zhǎng)的影響

2.4.1 EMS處理對(duì)糜子苗高的影響

由圖3可知，在0.3%、0.6%的EMS濃度下浸種6 h以及0.3%EMS濃度下浸種10 h處理的糜子幼苗高度與對(duì)照差異不顯著。隨著EMS濃度的增加及浸種時(shí)間延長(zhǎng)，糜子幼苗生長(zhǎng)逐漸受到抑制，當(dāng)EMS濃度>0.6%，浸種時(shí)間>10 h時(shí)，糜子幼苗高均顯著低于對(duì)照，1.2%EMS濃度下浸種14 h的苗高最低（5.70 cm），比對(duì)照（0，14 h）低36.67%。

2.4.2 EMS處理對(duì)糜子根長(zhǎng)的影響

由圖4可知，糜子幼苗根長(zhǎng)的變化規(guī)律與苗高大體一致，總體來(lái)看糜子根長(zhǎng)隨著EMS濃度升高及處理時(shí)間延長(zhǎng)逐漸減小。在0.6%、0.9%EMS浸種6 h處理以及0、0.6%EMS浸種10 h處理?xiàng)l件下，糜子根長(zhǎng)與對(duì)照差異不顯著;當(dāng)EMS濃度>0.6%，浸種時(shí)間>10 h時(shí)，糜子根長(zhǎng)顯著低于對(duì)照。1.2%EMS濃度下浸種14 h的根長(zhǎng)最低（6.20 cm），比對(duì)照（0，14 h）低34.74%。

3 討論

3.1 EMS處理對(duì)糜子種子萌發(fā)的影響

張忠武等用EMS處理豇豆種子后，其細(xì)胞遭受一定程度損害，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)滲漏，種子浸出液電導(dǎo)率上升[9]。云娜等用EMS處理對(duì)蒙農(nóng)紅豆草莢果出苗進(jìn)程有延遲和抑制作用[10]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，齊黍2號(hào)經(jīng)過EMS處理后，與對(duì)照相比種子浸出液電導(dǎo)率上升，出苗進(jìn)程延緩，相對(duì)出苗率及相對(duì)成苗率顯著降低，且隨著EMS處理浸種時(shí)間延長(zhǎng)和濃度加大，糜子種子萌發(fā)受抑制程度加深，這與上述研究結(jié)果一致。

3.2 EMS處理對(duì)糜子幼苗生長(zhǎng)的影響

郭曉珊等用6種濃度EMS對(duì)番茄種子進(jìn)行處理，結(jié)果顯示EMS對(duì)不同基因型的加工番茄的胚根和胚軸的生長(zhǎng)有顯著抑制作用[11]。伊風(fēng)艷等用9種濃度EMS對(duì)苜蓿種子進(jìn)行處理，結(jié)果顯示低濃度EMS對(duì)苜蓿幼苗高無(wú)顯著影響，隨著EMS處理濃度的升高，幼苗生長(zhǎng)逐漸被抑制[12]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，在0.3%、0.6%的EMS濃度下浸種6 h以及0.3%EMS濃度下浸種10 h，糜子幼苗高度與根長(zhǎng)與對(duì)照差異不顯著。隨著EMS濃度的增加及浸種時(shí)間延長(zhǎng)，糜子幼苗生長(zhǎng)逐漸受到抑制，1.2%EMS濃度下浸種14 h對(duì)齊黍2號(hào)生長(zhǎng)一致程度最嚴(yán)重，苗高（5.70 cm）和根長(zhǎng)（6.20 cm）在所有EMS處理中最低。

3.3 EMS處理糜子種子半致死劑量的選擇

適宜的誘變條件是誘變育種的關(guān)鍵，不同物種間或同一物種的不同品種間對(duì)誘變劑的敏感性不同，故選擇適宜的誘變濃度十分重要。半致死劑量是衡量敏感性的主要指標(biāo)，也是誘變育種適宜劑量的參考[13]。本試驗(yàn)中，根據(jù)相對(duì)成苗率試驗(yàn)結(jié)果分析，認(rèn)為EMS對(duì)齊黍2號(hào)的適宜誘變條件為0.9%EMS溶液處理10h或0.6%EMS溶液處理14 h，不同于烤煙（0.35%～0.52%，16 h）[14]、火龍果（0.5%～0.6%，1～3 d）[15]的適宜誘變條件，進(jìn)一步印證了不用作物對(duì)EMS的敏感程度不同。由于本試驗(yàn)只對(duì)齊黍2號(hào)這1個(gè)糜子品種進(jìn)行了試驗(yàn)，其分析結(jié)果是否具有普遍性、指導(dǎo)性有待進(jìn)一步研究驗(yàn)證。

4 結(jié)論

隨著EMS濃度升高及處理時(shí)間延長(zhǎng)，電導(dǎo)率也隨之增加，在EMS濃度為1.2%達(dá)到最高;EMS處理可對(duì)糜子種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用，出苗高峰延遲，隨著EMS濃度升高及處理時(shí)間的延長(zhǎng)，苗高、根長(zhǎng)、相對(duì)出苗率和相對(duì)成苗率均呈下降趨勢(shì)。本試驗(yàn)中，0.9%處理10 h和0.6%處理14 h的相對(duì)成苗率分別為50.04%和52.43%，接近半致死劑量，可作為EMS誘變糜子建立突變體庫(kù)的適宜濃度和時(shí)間。

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