不同浓度EMS对苦荞种子发芽的影响

郭耀东 温日宇 刘建霞 郑联寿 樊丽生 武小平

摘要 [目的]确定荞麦种子发芽的适宜甲基磺酸乙酯（EMS）诱变剂量，为进一步获得荞麦优良性状并培育符合EMS诱变育种需求的新品种打下坚实的基础。 [方法]以山西省当地的苦荞[Fagopyrum tataricum （L.） Gaertn]品种晋荞麦4号种子为材料，用不同浓度梯度（0.3%、0.5%、0.7%、1.0%、1.5%、1.7%）EMS诱变处理不同时间（4、8、12 h），分析苦荞种子发芽率和发芽势。[结果]随着 EMS诱变剂浓度的增加，晋荞麦4号种子发芽势、相对发芽势和发芽率、相对发芽率均呈下降趋势，当EMS浓度为0.3%～1.0%时与对照没有显著差异，当EMS浓度为1.5%和1.7%时与对照差异极显著。EMS处理4、8 h对晋荞麦4号种子发芽率、相对发芽率都没有大的影响，当处理时间为12 h时，与对照有显著差异；对于发芽势和相对发芽势，这3个处理时间没有显著差异。[结论]EMS诱变苦荞的半致死的适宜浓度为1.7%，适宜的处理时间为12 h。

关键词 苦荞；EMS；发芽率；发芽势

中图分类号 S517 文献标识码

A 文章编号 0517-6611（2014）26-08938-02

Effects of Different Concentration EMS on Germination of Tarary Buckwheat[Fagopyrum tataricum （L.） Gaertn] Seeds

GUO Yao-dong et al （Maize Research Institute，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Xinzhou，Shanxi 034000）

Abstract [Objective] The aim was to confirm on the suitable EMS dosage of tarary buckwheat seed gemination，and further lay a solid foundation for obtaining excellent traits of buckwheat and breeding the new varieties meeting EMS mutagenesis breeding.[Method] The seeds of Jinqiaomai No.4，a Shanxi local tarary buckwheat variety，were mutagenized by different concentration（0.3%，0.5%，0.7%，1.0%，1.5%，1.7%） EMS for 4，8 and 12 h，to analyze their gemination rate and gemination vigor.[Result] With the increase of EMS mutagenic agent concentration，the gemination vigor，relative gemination vigor，gemination rate and relative gemination rate of Jinqiaomai No.4 all showed the decrease trend，they had no significant difference with control when EMS concentration was 0.3%-1.0%，while had very significant difference with control when EMS concentration was 1.5% and 1.7%.Using EMS mutagenic agent to mutagenize Jinqiaomai No.4 seeds for 4 and 8 h had no big effects on its gemination rate and relative gemination rate，while when the treatment time was 12 h，they had significant difference with control； For gemination vigor and relative gemination vigor，this three treatment time had no significant difference.[Conclusion] The suitable concentration and time of the median lethal dose of EMS mutagenizing tarary buckwheat seed is 1.7% and 12 h，resp..

Key words Tarary buckwheat； EMS； Germination rate； Germination vigor

目前关于荞麦的研究主要涉及荞麦的遗传多样性、分类学等基础性的生物学方面^[1]。荞麦育种研究始终举足轻重，其中无论是传统的还是现代的育种技术都起到了极其重要的作用。由于普通荞麦产量的一个重要限制因素是繁殖问题，故探究怎样克服这些不良的特性，例如利用EMS诱变改良性状育种，将会是育种学取得突破性进展的关键。

EMS诱变育种研究中一个重要环节是诱变亲本材料及部位的选择，故一般选择便于操作并且对诱变较敏感的器官作为诱变处理的部位。种子是最早也是最常用来作为EMS诱变处理的材料。尽管EMS种子诱变存在众多的受限因素，但也存在着其他材料诱变所不具有的巨大优势^[2]。种子是植物的一个独立器官，从诱变前到处理后较长一段时间，它不仅能保持其活力还能保存诱变来的新基因^[3]。种子诱变不需要在无菌条件下处理，這样很大程度上减少了处理步骤；种子诱变效果虽然不能立即显现，某些新性状也许要在子二代、子三代才能表现出来，但这些诱变来的新性状总能遗传给后代，故可减免后续一些不必要的鉴定工作。为此，笔者采用苦荞种子作为EMS诱变材料，研究不同浓度EMS对苦荞种子发芽的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 植物材料。山西当地苦荞品种晋荞麦4号的种子，由山西省农业科学院作物研究所提供。

1.1.2 试剂及其配置。

（1）EMS母液。甲基磺酸乙酯，纯度>99%，购自北京索莱宝科技公司。

（2）0.2 mol/L磷酸缓冲液（pH 7.0）。磷酸氢二钠（Na₂HPO₄，0.2 mol/L）与磷酸二氢钠（NaH₂PO₄，0.2 mol/L）按61∶39的体积比混合。

（3）硫代硫酸钠（NaS₂O₃·5H₂O，0.1 mol/L）溶液。称取24.8 g NaS₂O₃·5H₂O溶解在500 ml冷却的沸水中，搅拌待完全溶解后，加入0.2 g Na₂CO₃，再加入500 ml冷却的沸水，使其完全溶解。

（4）不同浓度EMS溶液配置。见表1。

1.2 方法

1.2.1 EMS处理荞麦种子 。

（1）EMS浓度及诱变时间设置。

用浓度分别为0.3%、0.5%、0.7%、1.0%、1.5%、1.7%的EMS溶液，分别处理晋荞麦4号种子4、8、12 h，以不添加为对照（CK），共计21个处理。

（2）选种与浸种。

将种子浸在有水的烧杯中，适中搅拌，将浮于上层的空粒、破粒、草子和杂质一并剔除，选用大而饱满整齐一致的苦荞种子约5 000粒，从而提高种子的发芽率和发芽势。将选好的苦荞种子在大烧杯中用清水淹没浸泡，在25 ℃下浸泡约14 h。

（3）种子的EMS处理。

将上述处理过的种子铺平，均放入贴好标签的24个培养皿（其中有21个处理，3个对照）中，每个培养皿中放100粒苦荞种子，然后在21个处理组中按照标签各加入相应浓度的EMS 13 ml，3个对照组中各加入13 ml清水。与此完全相同再做24个即1组重复。把所有培养皿放入25 ℃恒温培养箱中培养。

（4）诱变处理的终止。

EMS处理达到设置时间后，倒掉培养皿中剩余的EMS，加入10 ml 0.1 mol/L Na₂S₂O₃洗涤，3次重复，再用清水冲洗3次，将清洗后的种子放在铺有两张定性滤纸的培养皿中，使其分布均匀，加入适量的水，使种子保持完全湿润，放在25 ℃恒温培养箱中培养观察。

（5）发芽种子的移栽。等种子发芽后将其转移到土壤中培养。

1.2.2 测定指标与方法。

（1）发芽率。7 d内供试种子的发芽百分数。

（2）相对发芽率。7 d内试验组占对照组的发芽百分数。

（3）发芽势。3 d内供试种子的发芽百分数。

（4）相对发芽势。3 d内试验组占对照组的发芽百分数。

1.3 数据统计分析 采用新复极差测试，运用SPSS软件对各因素进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 EMS对晋荞麦4号种子发芽的影响

2.1.1 不同浓度EMS对晋荞麦4号种子发芽的影响。从表1可以看出，随着 EMS诱变剂处理浓度的增加，晋荞麦4号种子的发芽势和发芽率呈下降趋势。但在EMS浓度为0.3%～1.0%时，与对照没有显著差异，但当EMS浓度达到1.5%和1.7%时，晋荞麦4号种子的发芽势由对照的85.0%降到46.7%和27.3%，发芽率由对照的96.0%降到68.0%和45.3%，与对照差异极显著，说明在这两个浓度下，晋荞麦4号种子的发芽势和发芽率受EMS抑制极大。

同时，随着EMS浓度的增加，晋荞麦4号种子的相对发芽率和相对发芽势也呈下降趋势。当浓度在0.3%～1.0%时，晋荞麦4号种子的相对发芽势与对照差异不显著，但当浓度达到1.5%时，晋荞麦4号种子的相对发芽势由对照的1.00降低到0.55，与对照有极显著差异；当浓度在0.3%～1.0%时，晋荞麦4号种子的相对发芽率与对照没有显著差异，当浓度达到1.5%和1.7%时，晋荞麦4号种子的相对发芽率由对照组的1.00降低到0.71和0.47。因此认为1.7%EMS溶液是甜荞诱变的最佳浓度。

3 结论与讨论

确定合适浓度范围的诱变剂量是诱变育种试验成功与否的关键，不同植物都有其各自的一定浓度范围的适宜剂量，只有在适宜的剂量范围内，物种才能保持其优良性状并产生更多的新的变异^[4-5]。

该试验选用山西当地的晋荞麦4号（苦）种子，进行了不同浓度EMS溶液不同时间的诱变育种试验，结果表明，诱变剂EMS对晋荞麦4号种子发芽率有显著影响，当EMS溶液浓度达到1.7%时，相对发芽率降低到0.46，接近0.50，因此认为1.7%是其半致死浓度，也是诱变的最佳浓度^[4]；另外，诱变时间应该在8 h以上。

该试验的另一个重要环节是菌种的控制，通过试验发现，荞麦种子萌发过程中很容易染菌，适宜的生长环境使菌种滋生繁衍，并通过感染抑制荞麦种子的正常萌发。故试验前对培养皿的消毒必须到位，且观察和统计数据的过程中必须防止菌种的过渡侵染。

参考文献

[1]蒋忠丽，耿晓文，王国华.浅谈苦荞麦的应用价值及栽培技术[J].杂粮作物，2006，26（6）：437-438.

[2] 王慧，杨媛，杨明君，等.晋北地区旱作苦荞麦品种选筛[J].山西农业科学，2013（4）：321-323.

[3] 杨汉民，刘玉章，王子淑，等.细胞生物学实验[M].北京：高等教育出版社，1997：82-83.

[4] 安學丽，蔡一林，王久光，等.化学诱变及其在农作物育种上应用[J].核农学报，2003，17（3）：239-242.

[5] 王燕飞，陈丽君，刘华君，等.我国甜菜诱变育种方法研究进展[J].中国糖料，2008（4）：66-68.