EMS诱变对糜子种子出苗及幼苗生长的影响

闫锋 李清泉 董扬 季生栋

摘要：为了使甲基磺酸乙酯（EMS）诱变在糜子育种中发挥最佳效果，获得优质的诱变材料，对糜子新品种齐黍2号进行了4种EMS浓度、3种处理时间的诱导处理，并对当代的种子出苗及幼苗生长情况进行研究。结果表明，与对照相比，低剂量EMS处理（0.3%，6 h）對糜子相对出苗、成苗率以及幼苗生长影响差异不显著，随着EMS浓度升高及处理时间延长，糜子出苗及幼苗生长逐渐受到抑制，1.2%EMS浓度14 h处理对糜子出苗及幼苗生长影响最严重，大大降低相对出苗率、相对成苗率，幼苗生长受到严重抑制。以相对成苗率达到半致死剂量为标准，0.9%EMS浸种10 h或0.6%EMS浸种14 h可作为EMS诱变糜子建立突变体库的适宜条件。

关键词：糜子;种子萌发;幼苗生长;EMS诱变

中图分类号：S516.01   文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2022）10-0094-04

糜子（Panicum miliaceum L.）起源于我国，已经有7 000多年的栽培历史，具有生育期短、耐瘠薄、耐旱等优点，是我国干旱、半干旱地区重要的特色杂粮作物[1]。糜子在长期的人工选择及驯化过程中，遗传基础愈发狭窄，很多特异资源不断消失。种质资源是生物多样性的重要组成部分，是种质创新的重要物质基础[2]。种质资源创新的方法较多，人工理化诱变是目前改善种质资源匮乏、拓宽遗传背景的常用方法[3]。甲基磺酸乙酯（EMS）是一种高效、稳定的化学诱变剂，具有突变率高、成本低、操作简单、突变范围广且突变性状稳定等优点，已被广泛用于农作物种质资源创新[4]，如玉米[5]、水稻[6]、大豆[7]等作物。

有关EMS诱变在糜子育种中的相关研究较少，张彬等选用1.0%EMS对伊选大红糜进行诱变，所构建的糜子突变体库材料变异类型非常丰富，共发现104个形态性状突变株系，突变频率为4.5%，包括叶型、叶色、株高、育性、生育期、穗型、粒色等性状[8]。经查阅文献，鲜见EMS对糜子诱变效应的相关报导。本试验以糜子新品种齐黍2号为材料，通过探究不同EMS浓度、浸种时间对糜子种子萌发及幼苗生长产生的影响，从而筛选出适宜糜子的EMS诱变优化条件，以期为糜子突变体库构建及种质资源创新奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 供试材料与试剂

试验于2020年在黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院实验室进行，以本单位选育的糜子品种齐黍2号作为试验材料。EMS诱变剂购自上海麦克林生化科技有限公司。

1.2 试验设计

1.2.1 EMS处理方法

选取颗粒饱满的齐黍2号种子，先用8%NaClO溶液消毒15 min，然后用蒸馏水冲洗2次，浸种8 h吸胀后沥干水分备用。用 0.1 mol/L 磷酸缓冲液（pH值=7.0）配制体积分数分别为0.3%、0.6%、0.9%和1.2%的EMS溶液，以磷酸缓冲液为对照。每个处理取100粒吸胀种子，置于100 mL锥形瓶中，分别加入50 mL不同浓度的EMS溶液，然后用锡纸包裹严实以防止EMS见光分解，在转速为120 r/min的摇床中分别均匀摇晃6、10、14 h，每个处理3次重复，EMS诱变处理后的种子用自来水冲洗2 h，然后再用蒸馏水漂洗3次。用滤纸吸干种子表面水分后播种于直径为 8 cm 塑料花盆中（每盆播5粒种子），置于湿度为70%、温度为28 ℃的人工智能气候箱中培养，培育期间水分供给保持一致。

1.2.2 种子发芽及幼苗形态指标测定

播种后每天观察萌发情况并统计各处理出苗数，计算各处理出苗率和相对出苗率，出苗第10天每个处理随机选取10株幼苗测定苗高、根长。出苗30 d后计算成苗率和相对成苗率。计算公式如下：

出苗率=（出苗总数/供试种子数）×100%;

成苗率=（成活苗总数/供试种子数）×100%;

相对出苗率=（处理的出苗率/对照出苗率）×100%;

相对成苗率=（处理的成苗率/对照成苗率）×100%。

1.2.3 电导率的测定

将每个EMS处理的种子取20粒，蒸馏水漂洗后用滤纸吸干水分，置于小烧杯中，倒入10 mL蒸馏水浸泡，30 min后测定电导率，以蒸馏水为对照。

1.3 数据分析

采用Excel 2007对试验数据进行统计及作图，采用DPS 7.05软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 EMS处理对种子浸出液电导率的影响

由图1可知，在经过EMS处理后，糜子种子浸出液电导率相比对照大幅升高，随着EMS浓度升高及处理时间延长，电导率也随之增加，但是增长幅度有所变缓;6、10、14 h这3种浸种时间处理下，电导率均在EMS浓度为1.2%达到最高，分别为0.48、0.58、0.64。在3种浸种时间处理下电导率由大到小依次14 h>10 h>6 h。

2.2 EMS处理对糜子出苗进程的影响

EMS处理对糜子出苗进程有延迟和抑制作用（图2），15个处理中有13个处理在第3天破土出苗;出苗最晚的是EMS 0.9%和1.2%浓度下浸种14 h这2个处理，均在第4天出苗。3个对照的出苗高峰均在第4天，随后出苗速度变缓;在EMS浓度为0.3%下浸种6、10、14 h这3个处理的出苗高峰在第6天，随着时间推移出苗速度也逐渐变缓;其余处理出苗高峰并不明显。播种第7天所有处理出苗率趋于稳定，至第9天所有处理基本出苗完毕。

2.3 EMS处理对糜子出苗率和成苗率的影响

由表1可知，EMS处理对糜子种子萌发产生了抑制作用，并随EMS浓度升高及处理时间的延长，相对出苗率和相对成苗率均呈下降趋势。低浓度下，0.3%EMS处理6 h的相对出苗率和相对成苗率与对照差异不显著，其他EMS处理的相对出苗率和相对成苗率均显著低于对照（P<0.05）。1.2%EMS处理14 h的相对出苗率和相对成苗率在所有处理中均最低，种子萌发受到严重抑制。通常以半致死剂量作为适宜处理剂量。本试验中 观察不同处理的幼苗致死情况，0.9%处理10 h和0.6%处理14 h的相对成苗率分别为50.04%和52.43%，接近半致死剂量，可作为EMS诱变糜子建立突变体库的适宜浓度和时间。

2.4 EMS处理对糜子幼苗生长的影响

2.4.1 EMS处理对糜子苗高的影响

由图3可知，在0.3%、0.6%的EMS浓度下浸种6 h以及0.3%EMS浓度下浸种10 h处理的糜子幼苗高度与对照差异不显著。随着EMS浓度的增加及浸种时间延长，糜子幼苗生长逐渐受到抑制，当EMS浓度>0.6%，浸种时间>10 h时，糜子幼苗高均显著低于对照，1.2%EMS浓度下浸种14 h的苗高最低（5.70 cm），比对照（0，14 h）低36.67%。

2.4.2 EMS处理对糜子根长的影响

由图4可知，糜子幼苗根长的变化规律与苗高大体一致，总体来看糜子根长随着EMS浓度升高及处理时间延长逐渐减小。在0.6%、0.9%EMS浸种6 h处理以及0、0.6%EMS浸种10 h处理条件下，糜子根长与对照差异不显著;当EMS浓度>0.6%，浸种时间>10 h时，糜子根长显著低于对照。1.2%EMS浓度下浸种14 h的根长最低（6.20 cm），比对照（0，14 h）低34.74%。

3 讨论

3.1 EMS处理对糜子种子萌发的影响

张忠武等用EMS处理豇豆种子后，其细胞遭受一定程度损害，导致细胞内物质渗漏，种子浸出液电导率上升[9]。云娜等用EMS处理对蒙农红豆草荚果出苗进程有延迟和抑制作用[10]。本试验结果显示，齐黍2号经过EMS处理后，与对照相比种子浸出液电导率上升，出苗进程延缓，相对出苗率及相对成苗率显著降低，且随着EMS处理浸种时间延长和浓度加大，糜子种子萌发受抑制程度加深，这与上述研究结果一致。

3.2 EMS处理对糜子幼苗生长的影响

郭晓珊等用6种浓度EMS对番茄种子进行处理，结果显示EMS对不同基因型的加工番茄的胚根和胚轴的生长有显著抑制作用[11]。伊风艳等用9种浓度EMS对苜蓿种子进行处理，结果显示低浓度EMS对苜蓿幼苗高无显著影响，随着EMS处理浓度的升高，幼苗生长逐渐被抑制[12]。本试验结果显示，在0.3%、0.6%的EMS浓度下浸种6 h以及0.3%EMS浓度下浸种10 h，糜子幼苗高度与根长与对照差异不显著。随着EMS浓度的增加及浸种时间延长，糜子幼苗生长逐渐受到抑制，1.2%EMS浓度下浸种14 h对齐黍2号生长一致程度最严重，苗高（5.70 cm）和根长（6.20 cm）在所有EMS处理中最低。

3.3 EMS处理糜子种子半致死剂量的选择

适宜的诱变条件是诱变育种的关键，不同物种间或同一物种的不同品种间对诱变剂的敏感性不同，故选择适宜的诱变浓度十分重要。半致死剂量是衡量敏感性的主要指标，也是诱变育种适宜剂量的参考[13]。本试验中，根据相对成苗率试验结果分析，认为EMS对齐黍2号的适宜诱变条件为0.9%EMS溶液处理10h或0.6%EMS溶液处理14 h，不同于烤烟（0.35%～0.52%，16 h）[14]、火龙果（0.5%～0.6%，1～3 d）[15]的适宜诱变条件，进一步印证了不用作物对EMS的敏感程度不同。由于本试验只对齐黍2号这1个糜子品种进行了试验，其分析结果是否具有普遍性、指导性有待进一步研究验证。

4 结论

随着EMS浓度升高及处理时间延长，电导率也随之增加，在EMS浓度为1.2%达到最高;EMS处理可对糜子种子萌发及幼苗生长产生抑制作用，出苗高峰延迟，随着EMS浓度升高及处理时间的延长，苗高、根长、相对出苗率和相对成苗率均呈下降趋势。本试验中，0.9%处理10 h和0.6%处理14 h的相对成苗率分别为50.04%和52.43%，接近半致死剂量，可作为EMS诱变糜子建立突变体库的适宜浓度和时间。

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