EMS诱变对缘毛雀麦和直立型扁蓿豆种子萌发的影响

乔 雨，石凤翎，熊 梅，张凯旋

（内蒙古农业大学生态环境学院， 呼和浩特010019）

近年来，随着人工草地种植面积的增加，对缘毛雀麦（Bromus ciliatus L．）和直立型扁蓿豆（Medicago ruthenica（L．）Sojak．cv．Zhilixing）种子需求量也日益增加［1］，但2种牧草均存在不同程度的缺陷。其中缘毛雀麦的抗旱性能一般，直立型扁蓿豆种子和牧草产量相对苜蓿较低，在生产应用过程中表现出一定的局限性。

EMS（甲基磺酸乙酯）是诱变效率较高的一种诱变剂，已在大田作物突变体库构建和种质创新中得到广泛应用［2－7］，如黑龙江省对大面积推广的6个农艺性状优良的大豆种子进行了EMS诱变处理，在其 M 4群体中筛选到抗草甘膦的突变株系，为大豆抗除草剂育种提供了重要种质材料。针对上述2种牧草在生产应用中存在的问题，本试验拟通过EMS诱变处理缘毛雀麦和直立型扁蓿豆种子，以确定其适宜处理剂量，建立2种牧草广谱的突变体库，为牧草抗旱、高产育种提供新种质。

1 材料与方法

1．1 试验材料

供试材料为锡林郭勒缘毛雀麦（Bromus ciliatus L．cv．Xilinguole）和直立型扁蓿豆（Medicago ruthenica（L．）Sojak．cv．Zhilixing），2013年收获于内蒙古农业大学牧草试验站。

1．2 试验方法

1．2．1 EMS处理方法

选取吸胀的缘毛雀麦和直立型扁蓿豆各1 200粒，用0．1mol／L磷酸缓冲液（pH＝7．0）配制0．9%EMS溶液。分别选取100粒吸胀种子，置于100mL锥形瓶中，每一处理加入配好的0．9%EMS溶液60mL，对照（ck）加入60mL磷酸缓冲液。在60r／min、20℃的摇床中处理吸胀种子。在前期试验基础上得到直立型扁蓿豆种子处理24h后相对发芽率为86%，缘毛雀麦种子处理12h后相对发芽率为98%，因此本试验将直立型扁蓿豆种子的处理时间设为45h和48h，缘毛雀麦种子处理时间设为15h和18h。每组试验3次重复，处理后的种子用流水冲洗4h，然后置铺有2层滤纸的培养皿中，于25℃恒温培养箱中进行发芽试验。

1．2．2 测定方法和指标

每天观察种子萌发情况，记载起始发芽时间及逐日发芽个数，并计算以下各指标：

发芽率（%）＝发芽总数／供试种子数×100%。

相对发芽率（%）＝处理的发芽率／对照发芽率×100%。

发芽指数＝∑Gt／Dt，其中Gt为t天的发芽数，Dt为发芽日数。

相对发芽指数＝处理的发芽指数／对照发芽指数×100%。

活力指数＝发芽指数×苗鲜重。

相对活力指数＝处理的活力指数／对照的活力指数×100%。

1．3 数据处理

采用Excel作图，SAS数据处理系统（9．0版）软件进行方差分析。

2 结果与分析

2．1 EMS诱变对缘毛雀麦和直立型扁蓿豆种子发芽进程的影响

EMS诱变对缘毛雀麦种子发芽进程有延迟作用（图1），与对照（ck）相比，缘毛雀麦种子发芽起始时间及高峰期均有所延迟，其中发芽起始时间延迟1～2d，发芽高峰期延迟2～3d；从发芽的第8天开始发芽数明显减少，至第14天仍有少量发芽。直立型扁蓿豆种子发芽快而整齐，EMS诱变处理与否均在第2天达到发芽高峰期，在第7天基本结束。

注：同列不同大写字母表示差异性达到极显著水平（p＜0．01）；同列不同小写字母表示差异性达到显著水平（p＜0．05）。

图1 EMS处理下缘毛雀麦和直立型扁蓿豆发芽率的变化

2．2 不同时间EMS诱变对缘毛雀麦和直立型扁蓿豆种子发芽力的影响

如表1所示，EMS诱变15h后缘毛雀麦种子的相对发芽率、相对发芽指数和相对活力指数与ck无显著差异，但EMS诱变18h后缘毛雀麦种子的相对发芽率、相对发芽指数和相对活力指数均显著下降，说明EMS诱变18h后缘毛雀麦种子萌发受到极显著的抑制作用，其相对发芽率为ck的1／2，达到半致死处理时间。直立型扁蓿豆种子在EMS诱变45h和48h后其相对发芽率、相对发芽指数和相对活力指数均显著下降，其中处理48h后其相对发芽率降至49．7%，达到半致死处理时间，因此直立型扁蓿豆种子适宜处理时间为48h。

3 讨 论

EMS是一种稳定、高效的诱发点突变的诱变剂，而且是通过直接修饰碱基的化学结构而改变DNA的性质［8］。EMS处理的材料有体细胞、花粉、小孢子、细胞、干燥种子和成熟花粉等，处理部位不同所获得的诱变效应也存在一定的差异［9］。本试验选择吸胀种子，与干燥种子相比，吸胀种子可以使EMS充分均匀地渗入到种子胚中。在EMS浓度选择上，由于高浓度的EMS毒性太强，同时在溶液中较难分布均匀［10］，通过对几种牧草种子前期试验研究，初步确定0．9%～1．2%EMS对缘毛雀麦和直立型扁蓿豆种子萌发有明显抑制作用，因此本试验采用对缘毛雀麦和直立型扁蓿豆吸胀种子进行低浓度长时间的处理，以获得理想的诱变效果。

试验中发现，0．9%EMS对缘毛雀麦种子的发芽进程有延迟作用，结果与在蒙农红豆草［11］和麻疯树［12］的研究类似。

在化学诱变研究中，选择适宜的浓度和时间是获得较好诱变效果的关键［11］，通常以半致死量为选择标准［3］。用此标准确定了小麦［5］、甜菜［3］、番茄种子［2］等EMS诱变的适宜剂量，获得了利用价值较高的突变体材料。本试验也利用此方法，确定了在0．9%EMS浓度下缘毛雀麦和直立型扁蓿豆种子的适宜处理时间分别为18h和48h。

4 结 论

采用0．9%EMS处理缘毛雀麦和直立型扁蓿豆吸胀种子，其中缘毛雀麦发芽进程延迟，以相对发芽率达半致死剂量为标准，确定了2种牧草种子的适宜处理时间分别为18h和48h。

［1］杨静，石凤翎，张晓丽．缘毛雀麦各类型同工酶比较分析［J］．中国草地，2002，24（5）：46－48．

［2］崔霞，梁燕．EMS诱变番茄种子及悬浮细胞半致死浓度的确定［A］．中国园艺学会．中国园艺学会2012年学术年会论文摘要集［C］．中国园艺学会，2012，39：2 677．

［3］姜莉，李卫华，王维成，等．不同浓度EMS对甜菜种子诱变致死率的影响［J］．中国糖料，2013（1）：28－29．

［4］郭耀东，温日宇，刘建霞，等．不同浓度EMS对苦荞种子发芽的影响［J］．安徽农业科学，2014，42（26）：8 938－8 939．

［5］张晓勤，薛大伟，周伟辉，等．用甲基磺酸乙酯（EMS）诱变的大麦浙农大3号突变体的筛选和鉴定［J］．浙江大学学报（农业与生命科学版），2011，37（2）：169－174．

［6］张俐俐，谷维，雷勃钧，等．应用化学诱变法筛选抗草甘膦大豆突变株系［J］．大豆科学，2009，28（5）：938－940．

［7］王丕武，刘宗昭，杜丽梅，等．大豆EMS诱变群体 M 2代主要性状遗传变异及相关研究［J］．吉林农业大学学报，1991，13（1）：1－5．

［8］徐晋麟，徐沁，陈淳．现代遗传学原理［M］．北京：科学出版社 ，2001：647．

［9］降云峰，刘永忠，李万星，等．甲基磺酸乙酯诱变技术在大豆育种上的应用［J］．园艺与种苗，2012（6）：12－15．

［10］李伟，智慧，王永芳，等．谷子EMS诱变的处理条件分析［J］．河北农业科学，2010，14（11）：77－79．

［11］云娜，石凤翎，王晓龙，等．EMS诱变对蒙农红豆草出苗和幼苗生长的影响［J］．中国草地学报，2014，36（3）：5－9．

［12］徐刚，尹春英，牟东岭．甲基磺酸乙酯（EMS）处理对麻疯树（Jatropha curcas L．）萌 发 种 子 的 生 理 效 应 ［J］．种 子，2010，29（10）：49－53．

［13］房永雨，谢锐，于肖夏，等．秋水仙素处理高丹草杂种F1种子诱变效果分析［J］．中国草地学报，2013，35（6）：40－45．