青檀诱变育种与种质创新

张林 朱翠翠 王峰 谢宪 孙忠奎

摘 要：采用甲基磺酸乙酯、叠氮化钠、吖啶橙3种诱变剂处理青檀幼苗茎尖生长点。结果表明：化学诱变剂对青檀幼苗成活具有明显的抑制作用，随浓度增大，抑制作用增强，青檀对不同诱变剂的敏感程度不同；甲基磺酸乙酯诱变率最高，叠氮化钠次之，吖啶橙最低；其中甲基磺酸乙酯诱变获得特异单株中黄色叶、花斑叶青檀表现突出。

关键词：青檀；化学诱变剂；诱变育种

中图分类号：S792.99 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.08.034

Abstract： In this study， EMS， sodium azide and acridine orange was used as mutagen at growing point stem apices of Pteroceltis tatarinowii. The result showed that seeding was significantly inhibited by chemical mutagens， the affection increased with increasing concentration. And Pteroceltis tatarinowii was with different sensitivities to different mutagens. For mutagenesis rate， EMS was the highest， followed by sodium azide， while acridine orange was the lowest. Yellow leaves and spotted leaves were outstanding in mutagenesis treated by EMS .

Key words： Pteroceltis tatarinowii Maxim.； chemical mutagens； mutation breeding

青檀（Pteroceltis tatarinowii Maxim.），榆科青檀属落叶乔木，为我国特有的单种属。青檀是珍稀的乡土树种，树形优美，具有极高的生态及观赏价值[1]。青檀是石灰岩山地造林的先锋树种，具有寿命长、耐瘠薄、耐干旱的特点。檀皮是制造宣纸的重要材料[2-3]。

目前，国内对于青檀的研究主要集中在抗性与种质资源调查方面，在青檀育种试验及种质创新方面仅有笔者做过部分研究[4]，青檀育种仍处于初始阶段。因此，对青檀进行化学诱变处理，对于青檀种质创新具有重要意义。与常规育种相比，植物诱变育种能有效缩短植物育种周期。利用化学诱变剂对植物材料进行处理，诱发植物的基因突变，从而使植物形态特征发生变异。通过观察变异植株，选择和培育后代一致且稳定的特异单株，最终获得新品种[5-6]。大量的实践证明，化学诱变剂在创造植物新种质方面具有出色的表现。如甲基磺酸乙酯（EMS）已在杜梨[7]、杉木[8]等植物诱变育种中得到广泛应用，获得多种观赏价值高的优良突变体；叠氮化钠（NaN3）在杉木诱变育种中也取得较高成效，其他诱变剂在植物诱变方面均有报道。

本试验使用甲基磺酸乙酯、叠氮化钠、吖啶橙对青檀进行化学诱变育种，以期得出适合青檀诱变育种的诱变剂及适宜浓度，为乡土树种育种提供理论数据及科学依据。

1 材料和方法

1.1 时间与地点

本试验于2014—2016年在泰山林业科学研究院试验温室中进行。

1.2 试验材料

将2014年9月上旬收集的青檀种子，经沙藏出芽后播种在穴盘内，翌年4月上旬幼苗出土，子叶展平待真叶萌动时，选择生长健壮、无病虫害的幼苗为试验材料。

1.3 试验方法

本试验采用3种诱变剂，分别为甲基磺酸乙酯（0，1.2%，1.5%，1.8%）、叠氮化钠（0，0.05%， 0.07%，0.1%）、吖啶橙（0，0.1%，0.15%，0.2%）。将蘸有不同浓度诱变剂溶液的脱脂棉球放在幼苗的茎尖生长点上，处理48 h。每天早晚各滴1次，每次1～3滴，然后盖上塑料薄膜和遮阳网，每个处理500株，3次重复，整个过程持续保湿并遮光。从第1次滴液开始，到预定时间后去除脱脂棉球，并用清水冲洗，解除药液作用，常规管理。定期观察生长情况，记录幼苗死亡情况，对变异植株统计观察。

1.4 数据处理

数据采用EXCEL、SPSS13.0进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 不同诱变剂对青檀幼苗死亡率的分析

由表1可以看出，诱变处理后青檀幼苗对不同诱变剂刺激的反应不同。3种诱变剂对幼苗的生长起到了明显的抑制作用，随浓度升高，抑制作用增强。在使用甲基磺酸乙酯对青檀幼苗进行处理时，不同浓度之间死亡率具有显著差异。随着浓度的升高，死亡率逐渐上升，当浓度为1.8%时，死亡率最高，为69.33%。使用叠氮化钠、吖啶橙进行诱变处理时，死亡率表现出与甲基磺酸乙酯相同的结果。诱变育种中一般采用植株半致死剂量作为诱变的最佳浓度[9-10]。使用1.5%甲基磺酸乙酯处理时，死亡率56.33%，接近半致死量，因此，半致死剂量应该略低于1.5%。使用0.1%叠氮化钠进行诱变时，死亡率最高，为46.25%，接近半致死量。使用0.2%的吖啶橙进行诱变时，死亡率最高，为61.32%；浓度为0.15%时，死亡率为46.14%，推测半致死剂量在0.15%～0.2%之间。

在用3种诱变剂对青檀幼苗进行诱变处理时，除吖啶橙外，甲基磺酸乙酯与叠氮化钠诱变处理皆获得变异单株。其中，使用浓度为1.5%的甲基磺酸乙酯进行诱变处理，得到12棵变异植株，变异率为2.4%，变异效果更好；叠氮化钠仅有少量的变异单株；吖啶橙未得到变异植株。因此，在本试验中，使用浓度1.5%的EMS诱变青檀叶色变异效果最佳。

2.2 3种诱变剂对青檀幼苗的诱变效果

甲基磺酸乙酯诱变处理共得到23株变异幼苗，可分为两种变异类型，第一种为叶片黄化，叶形未发生变异（图1），第二种表现为花斑叶，叶片上有黄色斑块，边缘颜色比中间淡（图2）。叠氮化钠处理青檀幼苗得到3株突变体，可分为两种变异类型，第一种表现为叶片上有白斑（图3），第二种表现为叶缘白化，且存在一定程度的卷曲（图4）。在本试验中吖啶橙未得到变异幼苗，说明吖啶橙不适合青檀叶色诱变处理。在表现效果上，甲基磺酸乙酯诱变效果更好，获得的突变体观赏价值更高，稳定性好。

3 讨 论

甲基磺酸乙酯作为一种高效、稳定的化学诱变剂，通过直接修饰碱基的化学机构而改变植物遗传物质的化学性质，被广泛应用于各种植物的诱变研究。其产生的突变类型很多，具有突变频率较高、突变谱稳定等优点，且多为点突变。张晓勤等[11]利用EMS诱变处理大麦，产生丰富的表型变异突变体，其中产生16株白化和黄化突变体，另外，还有白条叶和累病斑突变体。安学丽等 [12]用EMS处理玉米种子，M1代出现大量的畸变株，其中有畸变形状表现为叶片上有黄色、白色条纹或黄色斑块。颜志勤[8]采用不同浓度EMS诱变剂处理杉木种子，出现3种类型变异：子叶卷曲型、花叶型和叶片白化型。本研究采用不同浓度的EMS处理青檀幼苗生长点后，得到大量叶色变异突变体，与前人对其它植物研究的效果基本一致。突变体在形态方面表现出黄叶、花叶效果，这对观赏植物的育种具有重要的影响。

作为常用的化学诱变剂，颜志勤[8]在使用叠氮化钠对杉木进行诱变处理时，发现叠氮化钠对杉木苗形态学上的影响主要表现在子叶和真叶上，出现两种类型的变异：叶片完全白化型，针叶一半白化一半正常型。在本试验中青檀叶片也出现了不同程度的白化效果，与叠氮化钠对杉木的诱变效果相似。但在本试验中，使用0.1%叠氮化钠时死亡率最高，为46.25%，接近半致死量，因此，仍需要进一步使用叠氮化钠对青檀进行诱变试验。

吖啶橙可以镶嵌于两个相邻的碱基对之间，当DNA进行复制时，会使DNA增加或缺失碱基，造成移码突变[13]。在本试验中，吖啶橙诱变的青檀植株中，死亡率随浓度上升而升高，但并没有引起明显的变异效果，初步确定吖啶橙不适用于诱变青檀叶色变异。

4 结 论

通过试验得出，使用化学诱变剂对青檀进行诱变育种是可行的。但不同诱变剂对青檀的诱变效果不同，青檀对不同诱变剂的敏感程度不同。使用甲基磺酸乙酯对青檀进行诱变处理，获得两种变异类型：黄色叶、花斑叶，半致死剂量在1.2%～1.5%之间；使用叠氮化钠诱变处理青檀幼苗，得到2种类型：叶片上呈现白斑；叶缘白化卷曲，半致死剂量在0.1%以上；而吖啶橙没有引起明显的青檀叶色变异。通过诱变试验初步认为，甲基磺酸乙酯诱变获得特异后代的机率更高，叠氮化钠次之。由于本试验初次采用化学诱变剂，后期还需通过进一步的试验探索适合青檀的诱变育种方法，筛选优良突变体，为青檀品种改良与种质创新提供技术支持。

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