芝麻染色体加倍突变体的鉴定及生物学性状分析

摘要：为探索染色体加倍对芝麻染色体核型和生物学特征的影响，本研究对通过EMS诱变创制获得的97个染色体加倍突变体开展流式细胞仪倍性鉴定、染色体组验证、核型特征分析，并选取其中1份种质（M1-O1）与其二倍体（豫芝11号）进行生物学性状比较分析。染色体观察结果显示，与二倍体相比，四倍体突变体的染色体数目由26条增加至52条；染色体组型为3B，对称性较二倍体降低。生物学性状比较显示，四倍体突变体较二倍体花期延长11 d，生育期延长15 d，株高增加31.20 cm，茎粗增加0.63 cm，花冠长和宽分别增加0.28 cm和0.44 cm，蒴果宽和厚分别增加0.25 cm和0.39 cm，而单蒴粒数仅为10粒，较二倍体降低86.11％，结实率极差，且单株产量显著降低，降幅达83.82％。四倍体突变体籽粒油脂含量降低至37.54％，较二倍体下降14.85个百分点，而蛋白质含量为23.53％，较二倍体增加2 63个百分点；油酸含量提高12.43个百分点，亚油酸含量则下降11.24个百分点，油酸和亚油酸比值由0.88提高到1.54。本研究结果可为芝麻重要性状遗传研究及四倍体种质利用提供重要信息和理论支持。

关键词：芝麻；EMS诱变；四倍体突变体；染色体核型；生物学性状

中图分类号：S565.3 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2024）09-0034-09

芝麻（SesarrLum， indicum L，2n=26）属胡麻科胡麻属，是我国重要的优质油料作物和特色农产品。芝麻籽粒富含脂肪和蛋白质，并含有大量的粗纤维、矿物质和多种维生素及抗氧化物质木酚素，具有抗氧化、延缓衰老、降低胆固醇等保健作用。栽培种芝麻为二倍体，抗病耐渍性相对较差。为提高芝麻品种的抗病抗逆性，前人曾通过人工诱变和染色体加倍获得四倍体芝麻，并将之作为桥梁材料用于芝麻远缘杂交育种和优异新种质创制。因此，开展芝麻染色体加倍突变体和多倍体育种研究具有重要意义。

1940年，Richhariah和Persai首次利用秋水仙素水溶液处理芝麻种子，成功诱导出多倍体植株。国内外学者陆续创制获得大量四倍体栽培种芝麻突变体，并进行了形态学和细胞学研究。与二倍体植株相比，染色体加倍后植株营养体较大，开花晚，成熟迟，分枝能力下降，结实性差，千粒重增加。为揭示芝麻四倍体染色体核型和生物学性状特征，加快芝麻四倍体的研究与利用，本研究对通过EMS诱变创制获得的97个四倍体突变体进行染色体组及形态特征和生育进程比较分析，明确芝麻四倍体突变体的生物学性状特性，以期为芝麻重要性状遗传研究和四倍体利用提供理论和数据支撑。

1材料与方法

1.1试验材料

本试验以我国主要育成芝麻品种豫芝11号（2n=2x=26）为对照，以从EMS诱变豫芝11号的M1代中筛选出的97个四倍体突变体为材料。所有材料均保存在河南省农业科学院芝麻研究中心芝麻种质资源库。

1.2试验方法

1.2.1四倍体突变体流式细胞仪倍性检测 从豫芝11号EMS诱变的M1代中，通过表型观察选出102份疑似四倍体突变体。参考李春兰、汪艳等的方法，各待测样本分别取0.5 g幼嫩叶片放于2 mL离心管中，加入细胞裂解液1 mL，玻璃棒快速捣碎。用300目滤网过滤到2 mL离心管中，800 r/min离心5 min，弃上清后加入1 mL细胞裂解液，使沉淀充分悬浮，加入碘化丙锭染色液100 uL混匀，黑暗下染色10 min，用美国BDFACS Calibur流式细胞仪检测并绘图。

1.2.2四倍体突变体染色体倍性观察 对通过流式细胞技术确定为染色体加倍突变体的97个单株（M1-01～M1-97）分别取少许饱满种子，萌发后进行根尖染色体鉴定。染色体制备参考赵瑞红、刘栋等的方法。切取约4-5 mm根尖组织（含分生区部位），制作染色体涂片，晾干用于染色体观察。

1.2.3四倍体突变体核型分析 用德国徕卡荧光显微镜DM2500（10×和40x）观察染色体。挑取30个染色体中期形态清晰且分散较好的染色体组，用德国徕卡DM6000B生物显微镜100x油镜下拍照。选取质量较好的20组染色体照片，用染色体分析系统CW4000（德国）测定供试材料的染色体短臂、长臂及总长等参数。参照李懋学等的方法计算臂比值、核型公式、染色体相对组成、核型不对称系数（长臂总长与全组染色体总长的比值）、相对长度系数（染色体长度与全组染色体平均长度的比值）等核型参数。