山药零余子EMS诱变处理的研究

　　摘要：旨在確定EMS诱变山药零余子的最佳处理浓度和时间。以‘晋山药1号’的零余子为材料，采用不同浓度EMS溶液和浸泡时间对零余子进行诱变处理，对处理后的零余子出苗率、成苗率、变异率进行比较。结果表明：当EMS溶液浓度小于0.5%，山药零余子的浸泡时间小于18 h，出苗率、成苗率、变异率随着浸泡时间延长趋势不变;浸泡时间大于18 h而小于36 h时，出苗率随着浸泡时间的延长呈现上升趋势，而变异率的趋势不变。EMS溶液浓度大于0.5%小于0.9%，且浸泡时间小于24 h，出苗率随着浸泡时间延长呈现下降趋势，变异率随着浸泡时间延长趋势上升。EMS溶液浓度等于0.9%，浸泡时间等于24 h，出苗率约为50%。EMS溶液浓度大于0.9%，浸泡时间大于30 h，变异率随着浸泡时间延长呈现下降趋势。综上，EMS诱变山药零余子的最佳处理浓度为0.9%、浸泡时间24～30 h。

　　关键词：晋山药1号零余子;甲基磺酸乙酯(EMS);诱变;浸泡时间;出苗率;成苗率;变异率

　　引言

　　山药(Dioscorea opposita)为薯蓣科薯蓣属的一种根茎作物，全国大部分地方都有种植，但以产于山西省汾阳、平遥、太谷一带的为佳，俗称“长山药”[1]，是重要的药、食兼用的经济作物[2]。近年来山药育种研究深受重视[3-4]，目前山药品种的选育多采用系统选育法，如：‘苏蓣1号’[5]、‘红庙山药1号’[6]的选育，缺乏山药种质资源的创新。而人工化学诱变可显著提高变异率，从而定向地创造和筛选变异体。EMS(甲基磺酸乙酯)是目前在植物诱变育种中应用最高效、广泛、安全的化学诱变剂之一。其诱变不仅可以产生丰富类型的突变体，而且可以不经过遗传转化，即可获得一些不同性状的优良种质。由于其作用主要是诱发点突变，不易造成染色体畸变，且稳定性好，因而被广泛用于构建突变类型[7-10]。关于EMS化学诱变育种技术在山药中的应用较少，只有陈芝华等[11]用EMS对山药愈伤组织诱变，研究了不同浓度EMS，不同时间处理对山药愈伤组的影响。

　　为了更有效地开展山药育种，创造新的种质资源。本研究选择栽培上常用的山药品种‘晋山药1号’的零余子(生长于山药茎蔓叶腋处，多用于加快繁殖种薯)为材料，研究EMS对山药零余子出苗率、成苗率、变异率的影响，以探讨其对山药零余子的诱变效应，以期为进一步开展山药化学诱变育种提供参考和依据。

　　1材料与方法

　　1.1试验时间、地点

　　田间试验于2018年4—10月在山西省农科院经济作物研究所试验地进行。

　　1.2试验材料

　　1.2.1供试品种‘晋山药1号’，2017年种植于山西省农业科学院经济作物研究所试验地，收获零余子后保存。试验前零余子进行暴晒3～5天。

　　1.2.2 EMS为Sigma品牌。先取酒精100 mL，将50 g EMS颗粒完全溶入酒精后，依次取出6、10、14、18、22、30 mL溶液，分别加蒸馏水到1000 g，配成0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%和1.5%的EMS溶液。

　　1.3试验方法

　　1.3.1试验设计设置EMS溶液的浓度分别为0%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%和1.5%。选择粒大饱满(一般选择粒径在1.2～1.5 cm以上、单体质量1.2～1.5 g以上、深褐色的)、形状整齐、颜色较深、外表光滑、顶芽完整、无病虫害的零余子[12]。分放于小纱袋中，每袋50粒，分别放置于7个塑料盆中，分别加入不同浓度的EMS溶液分别浸泡6、12、18、24、30、36、48 h，然后将EMS溶液倒掉，用流水冲洗3 h，除去残留的EMS溶液。分别采用以上EMS的浓度和不同的浸泡时间，组成49个处理。试验重复2次。

　　1.3.2播种方式及田间管理试验地前茬为山药，南北行，株距10 cm，行距40 cm。按常规进行田间管理[13-15]。

　　1.3.3数据分析根据零余子出苗数计算种子发芽率，成苗株以直观统计为主，植株的变异株(叶、生育期、块茎)以直观统计为主。计算分别见公式(1)～(3)。

　　2结果与分析

　　2.1不同EMS浓度和不同浸泡时间对出苗率的影响

　　本试验为两因素重复试验设计，为了研究诱变剂浓度和浸泡时间对出苗率影响，对其进行折线图比较。由图1可知：EMS浓度为0%时，浸泡时间大于18 h，出苗率随着浸泡时间的延长趋势上升;在EMS溶液浓度低于0.5%，浸泡时间大于18 h，出苗率随着浸泡时间的延长趋势上升，而EMS溶液浓度大于或等于0.5%时，出苗率随着浸泡时间的延长趋势下降;当EMS溶液浓度大于0.5%时，折线图明显拉开，说明诱变剂对山药零余子产生诱变响应。由上分析可知：开始影响山药零余子的浸泡时间为18 h;EMS对山药零余子产生诱变响应浓度为0.5%。

　　2.2不同EMS浓度和不同浸泡时间对成苗率的影响

　　本试验为两因素重复试验设计，为了研究诱变剂浓度和浸泡时间对成苗率影响，对其进行折线图比较。由图2可知：在EMS溶液浓度低于0.5%，浸泡时间大于18 h，成苗率随着浸泡时间的延长趋势上升，而EMS溶液浓度大于或等于0.5%时，浸泡时间大于18 h，成苗率随着浸泡时间的延长趋势下降;当EMS溶液浓度为0.7%、浸泡时间30 h或EMS溶液浓度为0.9%浸泡时间为24 h，成苗率约为50%(按照成苗率近似一半计算，半致死EMS浓度和浸泡时间，即为适宜的诱变处理[16-17])。由上分析可知：当EMS溶液浓度为0.7%、浸泡时间30 h或EMS溶液浓度为0.9%浸泡时间为24 h，为适宜的山药零余子成苗EMS诱变处理。

　　2.3不同EMS浓度和不同浸泡时间对变异率的影响

　　本试验为两因素重复试验设计，为了研究诱变剂浓度和浸泡时间对变异率影响，对其进行折线图比较。由图3可知：在浸泡6 h时，变异率随着EMS浓度的增加趋势上升，而当浸泡时间大于6 h时，变异率随着EMS浓度的增加趋势先上升而后下降;同样当EMS浓度为0.5%时，变异率随著浸泡时间的延长趋势上升，而当EMS浓度为大于0.5%时，变异率随着浸泡时间的延长趋势先上升而后下降。当EMS浓度为0.9%时、浸泡时间为30 h，变异率最高。由上分析可知：当EMS浓度为0.9%、浸泡时间为30 h时，诱变山药零余子的变异率最高。

　　3结论与讨论

　　诱变材料、EMS诱变浓度、处理时间是影响其诱变效果的主要因素。确定EMS的浓度和处理时间时间，通常以半致死剂量条件作为最适条件[16-17]。浓度过高时对诱变材料损伤大，易导不发芽;浓度过低时损伤虽小，但诱变效果也会降低。根据本研究的结果，山药零余子半致死EMS浓度为0.9%，山药零余子适宜的EMS处理浓度为0.9%L。适宜的浸泡时间应使受处理材料完全被诱变剂浸透，浸泡时间越长，诱变剂在材料中的渗透程度越强，造成材料的生理损伤越大。本研究表明，在半致死浓度处理下，最高诱变率的处理时间为30 h，但考虑处理时间对出苗率的影响，选择适宜的浸泡时间为24～30 h。总之，本试验结果为用酒精先溶EMS后，再配成适宜的浓度诱变山药零余子最佳处理为EMS浓度0.9%、浸泡时间24～30 h。这与陈芝华等[11]认为EMS诱变山药愈伤组织的适宜诱变方法为0.1%EMS浓度处理48 h相差较大。这可能由于山药零余子含薯蓣皂苷元、尿囊素较高[18-19]，以及用酒精配制EMS溶液的原因。因山药为无性繁殖，本研究仅调查了M1代群体的相关性状，来计算变异率，是否有影响，还有待进一步的研究。

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文章名称： 山药零余子EMS诱变处理的研究

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