山藥零余子EMS誘變處理的研究

南懷林 王耀琴 劉建平 王小兵 張峰

摘要：旨在確定EMS誘變山藥零余子的最佳處理濃度和時間。以‘晉山藥1號’的零余子為材料，采用不同濃度EMS溶液和浸泡時間對零余子進行誘變處理，對處理后的零余子出苗率、成苗率、變異率進行比較。結果表明：當EMS溶液濃度小于0.5%，山藥零余子的浸泡時間小于18 h，出苗率、成苗率、變異率隨著浸泡時間延長趨勢不變；浸泡時間大于18 h而小于36 h時，出苗率隨著浸泡時間的延長呈現(xiàn)上升趨勢，而變異率的趨勢不變。EMS溶液濃度大于0.5%小于0.9%，且浸泡時間小于24 h，出苗率隨著浸泡時間延長呈現(xiàn)下降趨勢，變異率隨著浸泡時間延長趨勢上升。EMS溶液濃度等于0.9%，浸泡時間等于24 h，出苗率約為50%。EMS溶液濃度大于0.9%，浸泡時間大于30 h，變異率隨著浸泡時間延長呈現(xiàn)下降趨勢。綜上，EMS誘變山藥零余子的最佳處理濃度為0.9%、浸泡時間24～30 h。

關鍵詞：晉山藥1號零余子；甲基磺酸乙酯（EMS）；誘變；浸泡時間；出苗率；成苗率；變異率

中圖分類號：S131+3文獻標志碼：A論文編號：cjas20191000235

EMS Mutagenesis of Chinese Yam Tuber

Nan Huailin， Wang Yaoqin， Liu Jianping， Wang Xiaobing， Zhang Feng

（Institute of Economic Crops， Shanxi Academy of Agricultural Sciences， Fenyang， Shanxi 032200）

Abstract： The aim is to determine the optimal concentration and time of EMS mutation for Chinese yam tuber. Taking the tuber of‘Jinshan 1’as material， tuber mutagenesis was carried out by using different concentrations of EMS solution and soaking time. The emergence rate， seedling rate and variation rate of tuber were compared. The results showed that when the concentration of EMS solution was lower than 0.5% and the soaking time was shorter than 18 h， the emergence rate， seedling rate and variation rate remained unchanged with the prolongation of soaking time； when the soaking time was between 18 h and 36 h， the emergence rate increased with the prolongation of soaking time， but the variation rate remained unchanged. When the concentration of EMS solution was 0.5%-0.9% and the soaking time was less than 24 h， the emergence rate decreased and the variation rate increased with the prolongation of soaking time. When the concentration of EMS solution was 0.9% and soaking time was 24 h， the emergence rate was about 50% . When the concentration of EMS solution was more than 0.9% and the soaking time was longer than 30 h， the variation rate decreased with the prolongation of soaking time. Taken together， the optimal EMS solution is 0.9% and the best soaking time is 24-30 h for Chinese yam tuber.

Keywords： Tuber of‘Jin Shan Yao No.1’； EMS； Mutagenesis； Soaking Time； Emergence Rate； Seedling Rate； Variation Rate

0引言

山藥（Dioscorea opposita）為薯蕷科薯蕷屬的一種根莖作物，全國大部分地方都有種植，但以產于山西省汾陽、平遙、太谷一帶的為佳，俗稱“長山藥”[1]，是重要的藥、食兼用的經濟作物[2]。近年來山藥育種研究深受重視[3-4]，目前山藥品種的選育多采用系統(tǒng)選育法，如：‘蘇蕷1號’[5]、‘紅廟山藥1號’[6]的選育，缺乏山藥種質資源的創(chuàng)新。而人工化學誘變可顯著提高變異率，從而定向地創(chuàng)造和篩選變異體。EMS（甲基磺酸乙酯）是目前在植物誘變育種中應用最高效、廣泛、安全的化學誘變劑之一。其誘變不僅可以產生豐富類型的突變體，而且可以不經過遺傳轉化，即可獲得一些不同性狀的優(yōu)良種質。由于其作用主要是誘發(fā)點突變，不易造成染色體畸變，且穩(wěn)定性好，因而被廣泛用于構建突變類型[7-10]。關于EMS化學誘變育種技術在山藥中的應用較少，只有陳芝華等[11]用EMS對山藥愈傷組織誘變，研究了不同濃度EMS，不同時間處理對山藥愈傷組的影響。

為了更有效地開展山藥育種，創(chuàng)造新的種質資源。本研究選擇栽培上常用的山藥品種‘晉山藥1號’的零余子（生長于山藥莖蔓葉腋處，多用于加快繁殖種薯）為材料，研究EMS對山藥零余子出苗率、成苗率、變異率的影響，以探討其對山藥零余子的誘變效應，以期為進一步開展山藥化學誘變育種提供參考和依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗時間、地點

田間試驗于2018年4—10月在山西省農科院經濟作物研究所試驗地進行。

1.2試驗材料

1.2.1供試品種‘晉山藥1號’，2017年種植于山西省農業(yè)科學院經濟作物研究所試驗地，收獲零余子后保存。試驗前零余子進行暴曬3～5天。

1.2.2 EMS為Sigma品牌。先取酒精100 mL，將50 g EMS顆粒完全溶入酒精后，依次取出6、10、14、18、22、30 mL溶液，分別加蒸餾水到1000 g，配成0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%和1.5%的EMS溶液。

1.3試驗方法

1.3.1試驗設計設置EMS溶液的濃度分別為0%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%和1.5%。選擇粒大飽滿（一般選擇粒徑在1.2～1.5 cm以上、單體質量1.2～1.5 g以上、深褐色的）、形狀整齊、顏色較深、外表光滑、頂芽完整、無病蟲害的零余子[12]。分放于小紗袋中，每袋50粒，分別放置于7個塑料盆中，分別加入不同濃度的EMS溶液分別浸泡6、12、18、24、30、36、48 h，然后將EMS溶液倒掉，用流水沖洗3 h，除去殘留的EMS溶液。分別采用以上EMS的濃度和不同的浸泡時間，組成49個處理。試驗重復2次。

1.3.2播種方式及田間管理試驗地前茬為山藥，南北行，株距10 cm，行距40 cm。按常規(guī)進行田間管理[13-15]。

1.3.3數(shù)據(jù)分析根據(jù)零余子出苗數(shù)計算種子發(fā)芽率，成苗株以直觀統(tǒng)計為主，植株的變異株（葉、生育期、塊莖）以直觀統(tǒng)計為主。計算分別見公式（1）～（3）。

2結果與分析

2.1不同EMS濃度和不同浸泡時間對出苗率的影響

本試驗為兩因素重復試驗設計，為了研究誘變劑濃度和浸泡時間對出苗率影響，對其進行折線圖比較。由圖1可知：EMS濃度為0%時，浸泡時間大于18 h，出苗率隨著浸泡時間的延長趨勢上升；在EMS溶液濃度低于0.5%，浸泡時間大于18 h，出苗率隨著浸泡時間的延長趨勢上升，而EMS溶液濃度大于或等于0.5%時，出苗率隨著浸泡時間的延長趨勢下降；當EMS溶液濃度大于0.5%時，折線圖明顯拉開，說明誘變劑對山藥零余子產生誘變響應。由上分析可知：開始影響山藥零余子的浸泡時間為18 h；EMS對山藥零余子產生誘變響應濃度為0.5%。

2.2不同EMS濃度和不同浸泡時間對成苗率的影響

本試驗為兩因素重復試驗設計，為了研究誘變劑濃度和浸泡時間對成苗率影響，對其進行折線圖比較。由圖2可知：在EMS溶液濃度低于0.5%，浸泡時間大于18 h，成苗率隨著浸泡時間的延長趨勢上升，而EMS溶液濃度大于或等于0.5%時，浸泡時間大于18 h，成苗率隨著浸泡時間的延長趨勢下降；當EMS溶液濃度為0.7%、浸泡時間30 h或EMS溶液濃度為0.9%浸泡時間為24 h，成苗率約為50%（按照成苗率近似一半計算，半致死EMS濃度和浸泡時間，即為適宜的誘變處理[16-17]）。由上分析可知：當EMS溶液濃度為0.7%、浸泡時間30 h或EMS溶液濃度為0.9%浸泡時間為24 h，為適宜的山藥零余子成苗EMS誘變處理。

2.3不同EMS濃度和不同浸泡時間對變異率的影響

本試驗為兩因素重復試驗設計，為了研究誘變劑濃度和浸泡時間對變異率影響，對其進行折線圖比較。由圖3可知：在浸泡6 h時，變異率隨著EMS濃度的增加趨勢上升，而當浸泡時間大于6 h時，變異率隨著EMS濃度的增加趨勢先上升而后下降；同樣當EMS濃度為0.5%時，變異率隨著浸泡時間的延長趨勢上升，而當EMS濃度為大于0.5%時，變異率隨著浸泡時間的延長趨勢先上升而后下降。當EMS濃度為0.9%時、浸泡時間為30 h，變異率最高。由上分析可知：當EMS濃度為0.9%、浸泡時間為30 h時，誘變山藥零余子的變異率最高。

3結論與討論

誘變材料、EMS誘變濃度、處理時間是影響其誘變效果的主要因素。確定EMS的濃度和處理時間時間，通常以半致死劑量條件作為最適條件[16-17]。濃度過高時對誘變材料損傷大，易導不發(fā)芽；濃度過低時損傷雖小，但誘變效果也會降低。根據(jù)本研究的結果，山藥零余子半致死EMS濃度為0.9%，山藥零余子適宜的EMS處理濃度為0.9%L。適宜的浸泡時間應使受處理材料完全被誘變劑浸透，浸泡時間越長，誘變劑在材料中的滲透程度越強，造成材料的生理損傷越大。本研究表明，在半致死濃度處理下，最高誘變率的處理時間為30 h，但考慮處理時間對出苗率的影響，選擇適宜的浸泡時間為24～30 h?？傊?，本試驗結果為用酒精先溶EMS后，再配成適宜的濃度誘變山藥零余子最佳處理為EMS濃度0.9%、浸泡時間24～30 h。這與陳芝華等[11]認為EMS誘變山藥愈傷組織的適宜誘變方法為0.1%EMS濃度處理48 h相差較大。這可能由于山藥零余子含薯蕷皂苷元、尿囊素較高[18-19]，以及用酒精配制EMS溶液的原因。因山藥為無性繁殖，本研究僅調查了M1代群體的相關性狀，來計算變異率，是否有影響，還有待進一步的研究。

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