結(jié)球菊苣EMS誘變技術(shù)

摘要：為創(chuàng)制結(jié)球菊苣新種質(zhì)，本研究建立了結(jié)球菊苣EMS誘變技術(shù)體系。結(jié)果表明，在EMS濃度0.8%、處理6 h時，相對發(fā)芽率接近半致死率，誘導(dǎo)效果最好，種子發(fā)芽生長狀況良好，被確定為結(jié)球菊苣EMS誘變最佳處理條件。研究結(jié)果為結(jié)球菊苣突變體庫構(gòu)建及新品種選育提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：結(jié)球菊苣；EMS；誘變技術(shù)

EMS" mutagenesis" technology" for" leaf" chicory

LANG Hong1，" ZHAO Yunhao1，" ZHU Lixin1，" ZHAO Xinyang1，" JIANG Mingliang1*

（1School of Agriculture， Jilin Agricultural Science and Technology University， Jilin Jilin 132101）

Abstract： In order to create new germplasm of leaf chicory， this article established an EMS mutagenesis technology system for leaf chicory. The results showed that at an EMS concentration of 0.8% and treatment for 6 h， the relative germination rate was close to the half lethal rate， and the induction effect was the best. The seed germination and growth conditions were good， and it was determined as the optimal treatment condition for EMS mutagenesis of leaf chicory. This study established an EMS mutagenesis technology system for leaf chicory， and the research results provide a reference for the construction of a leaf chicory mutant library and the breeding of new varieties.

Keywords： leaf chicory; EMS; mutagenesis technology

結(jié)球菊苣（Cichorium intybus L.）也叫紅菊苣，是菊科菊苣屬植物菊苣的結(jié)球變種，主要的食用部位是葉球[1]。結(jié)球菊苣富含脂肪、蛋白質(zhì)、維生素、花青素及多種苦味成分等，具有開胃健脾及清肝利膽等功效[2]。結(jié)球菊苣是一種半耐寒性鮮食保健蔬菜，開發(fā)前景廣闊，其生物學(xué)特征及栽培技術(shù)已被深入研究，適應(yīng)性強(qiáng)，兼具有抗蟲性和抗病性[3-5]。目前，結(jié)球菊苣種質(zhì)資源較少，育種進(jìn)程緩慢，較難突破當(dāng)前育種效率。由此，采用誘變技術(shù)創(chuàng)制結(jié)球菊苣突變體能加速種質(zhì)創(chuàng)新。EMS是一種效果明顯且高效的化學(xué)誘變劑，被廣泛應(yīng)用到各種作物的遺傳育種中[6]。EMS誘變操作簡單，產(chǎn)生的變異可穩(wěn)定遺傳，是構(gòu)建突變體庫的理想方法[7-8]。截至目前，關(guān)于結(jié)球菊苣EMS誘變技術(shù)的相關(guān)研究還鮮有報道。本研究利用不同濃度EMS和不同誘變時間對結(jié)球菊苣進(jìn)行處理，建立結(jié)球菊苣EMS誘變技術(shù)體系，為結(jié)球菊苣種質(zhì)資源創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗材料選擇結(jié)球菊苣自交系‘JKH-6’，材料源于吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院農(nóng)學(xué)院園藝系蔬菜課題組。EMS誘變劑（貨號E808775）購自上海麥克林公司，其它試劑為國產(chǎn)分析純。

1.2 EMS誘變處理

EMS溶液用磷酸緩沖液（PB，pH=7.0）配制，設(shè)置EMS處理組和對照組（表1）。每個處理選擇50粒飽滿的結(jié)球菊苣種子，處理方法參考前人的研究進(jìn)行[6-7]。每個處理設(shè)置三次生物學(xué)重復(fù)。

1.3 發(fā)芽指標(biāo)調(diào)查與計算

相對發(fā)芽勢 = （EMS處理組發(fā)芽勢/對應(yīng)CK組發(fā)芽勢）×100%，其中，發(fā)芽勢 = （第3 d發(fā)芽數(shù)/總處理種子數(shù)）×100%；

相對發(fā)芽率 = （EMS處理組第5 d發(fā)芽數(shù)/對應(yīng)CK組第5 d發(fā)芽數(shù)）×100%；

相對發(fā)芽指數(shù) = （EMS處理組發(fā)芽指數(shù)/對應(yīng)CK組發(fā)芽指數(shù)）×100%，其中，發(fā)芽指數(shù) = ∑Gt/Dt，Gt代表t天內(nèi)種子發(fā)芽數(shù)，Dt代表發(fā)芽日數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)處理和表的制作使用Microsoft Office Excel v2010進(jìn)行，圖的繪制使用GraphPad Prism v8.0.2進(jìn)行。統(tǒng)計分析利用IBM SPSS Statistics v26.0進(jìn)行，不同字母代表顯著性差異（p lt; 0.05），顯著性分析基于One-way ANOVA和Duncan’s multiple range test。所有數(shù)據(jù)是三次生物重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)值來表示。

2 材料與方法

2.1 不同EMS誘變處理對結(jié)球菊苣相對發(fā)芽勢的影響

在相同處理時間下，對照組的相對發(fā)芽勢均較高（圖1）。在0.3%EMS濃度時，相對發(fā)芽勢隨處理時間的延長而升高。隨著EMS處理濃度的升高，相對發(fā)芽勢逐漸降低。在高濃度EMS條件下，處理時間越長，相對發(fā)芽勢越低。

2.2 不同EMS誘變處理對結(jié)球菊苣相對發(fā)芽率的影響

不同EMS處理組合對結(jié)球菊苣相對發(fā)芽率的影響較為顯著（圖2）。相對發(fā)芽率在EMS處理濃度為0.3%和0.4%時變化幅度較小，當(dāng)EMS濃度超過0.5%時，相對發(fā)芽率的下降趨勢隨著處理時間的增加逐漸增強(qiáng)。相對發(fā)芽率在0.8%和1.0%EMS濃度時均顯著低于CK組。值得注意的是，T14處理組的相對發(fā)芽率約為49%，接近半致死率，是潛在的最佳EMS誘變處理組合。

2.3 不同EMS誘變處理對結(jié)球菊苣相對發(fā)芽指數(shù)的影響

不同EMS誘變處理組合對結(jié)球菊苣相對發(fā)芽指數(shù)的影響較大，表現(xiàn)出逐步下降的趨勢（圖3）。處理濃度為0.3%EMS時，隨著處理時間的增加，相對發(fā)芽指數(shù)有上升趨勢。除T1至T5處理組外，其他處理組的相對發(fā)芽指數(shù)均顯著低于CK組。

2.4 結(jié)球菊苣最適宜EMS誘變處理組合的確定

綜合以上結(jié)果表明，T14處理組（0.8%EMS處理6 h）的種子相對發(fā)芽率約為50%，接近半致死率，相對發(fā)芽勢約為21%，相對發(fā)芽指數(shù)約為27%，誘變后種子發(fā)芽生長較好（圖4）。因此，最終確定EMS濃度為0.8%、處理時間為6 h是結(jié)球菊苣最適宜EMS誘變處理組合。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

EMS已被證明主要誘導(dǎo)單基點突變，在一個植物系中可以誘導(dǎo)數(shù)百到數(shù)千個遺傳突變，大多數(shù)植物中都能采用EMS誘變技術(shù)[9]。例如，研究者利用EMS誘變創(chuàng)制了含約8 000個M2代大白菜植株的突變?nèi)后w，這將有助于基因挖掘與新品種選育[10]。本研究中，篩選到最適宜的EMS誘變條件為0.8%EMS處理6 h。前人研究表明，0.8%EMS處理6 h可作為鷹嘴紫云英種子的最佳誘變組合，相對發(fā)芽率為51.67%[11]，這一結(jié)果對本研究結(jié)論提供了有力支撐。此外，1%EMS處理12 h的組合被確認(rèn)為加工番茄的最佳誘變條件[12]，西瓜種子突變的最適誘導(dǎo)條件為2.0%EMS浸種24 h[13]，這些結(jié)果與本文的結(jié)果相異，表明不同物種間的最適EMS誘變濃度和處理時間相差較大，可能是由于不同植物對EMS誘變處理的耐受性不同。

3.2 結(jié)論

本研究成功建立了結(jié)球菊苣EMS誘變技術(shù)體系，為后期結(jié)球菊苣種質(zhì)資源創(chuàng)新提供良好基礎(chǔ)，也為結(jié)球菊苣新品種選育提供一定的參考。

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