山药零余子EMS诱变处理的研究

南怀林 王耀琴 刘建平 王小兵 张峰

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

中图分类号：S131+3文献标志码：A论文编号：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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