楊富軍 王紹倫 高華援 劉海龍 周玉萍 李春潔 朱統國 孫曉蘋 李曉偉

摘要 為明確不同基因型花生最佳甲基硫酸乙酯（EMS）誘變條件，以“四粒紅”和“白沙1016”花生品種為材料，在0.30%、0.90% EMS溶液中浸泡3、5、7和9 h，進行發(fā)芽試驗。結果表明：以致死量達到50%為標準，多粒型花生的最佳處理條件是0.90%EMS溶液誘變7 h，珍珠豆型花生則為0.90%EMS溶液誘變9 h，多粒型花生對EMS響應明顯。在M3、M4代突變系中，多粒型篩選出YD35、YD3、和YD22 3個高產株系，最高增產565 kg/hm2，珍珠豆型篩選出YZ4、YZ2和YZ1 3個高產株系，最高增產570 kg/hm2。

關鍵詞 花生;多粒型;珍珠豆型;EMS誘變;突變系

中圖分類號 S565.2 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）33-11778-04

Analyzing EMS Mutagenesis Conditions of Different Genotypes Peanut and Screening of Mutant Lines

YANG Fu-jun1， WANG Shao-lun1*， GAO Hua-yuan1* et al

（Peanut Research Institute， Jilin Academy of Agricultural Science， Gongzhuling， Jilin 136100）

Abstract In order to clarify the best EMS mutagenesis conditions of different peanut genotypes， with ‘Silihong and‘Baisha1016 as materials， the germination experiments were conducted at 0.30%， 0.90% EMS solution soaking for 3， 5， 7 and 9 h. Lethal to 50% of the standard， the results showed that the optimum treatment conditions of multi-grain type peanut is soaking into 0.90% EMS solution for 7 hours， and the vulgaris type peanut need soaking into 0.90% EMS solution for 9 hours. Multi-grain type peanut was significantly response for EMS. In the M3 and M4 generations mutant lines， multi-grain type peanut had selected three high-yield strains， YD35， YD3 and YD22 ， and the highest incremental was 565 kg/hm2 in yield. Vulgaris type peanut also had screened three high-yield strains， YZ4， YZ2 and YZ1， and the highest incremental was 570 kg/hm2 in yield.

Key words Peanut; Multi-grain type; Vulgaris type; EMS mutagenesis; Mutant lines

基金項目 國家花生產業(yè)技術體系項目（CARS-14）;吉林省科技發(fā)展計劃項目（20120210）;吉林省自然科學基金項目（201215195）。

作者簡介 楊富軍（1986-），男，山東泰安人，研究實習員，碩士，從事花生栽培生理生態(tài)研究。*共同通訊作者，王紹倫，副研究員，從事花生高產栽培理論研究;

高華援，研究員，碩士，從事花生育種研究。

收稿日期 2014-10-30

化學誘變育種方法是一種專一性強、周期短、改良效果明顯的新型育種方法，采用化學誘變劑人為誘導作物發(fā)生突變，產生自然界原來沒有的或一般常規(guī)方法難以獲得的新類型、新性狀、新基因，再通過突變體的多世代篩選和鑒定直接或間接地培育出生產上可以利用的作物新品種[1-4]。在眾多的化學誘變劑中，EMS被認為是應用最好的誘變劑，目前已被廣泛應用于農作物誘變育種，現已育成2 250個品種，主要有水稻、小麥、大麥和大豆等[3，5-8]。

1985年美國的Sivaram等用不同濃度的EMS處理花生種子，比較其誘變效果，獲得了M3高產突變系[9-10]。朱保葛等研究了EMS誘變時間對不同花生品種誘變效應的影響，發(fā)現各處理花生后代性狀的變異頻率和突變系選育效果差異顯著[11];EMS處理后代花生莢果大小發(fā)生明顯改變，籽仁品質也發(fā)生變化，蛋白質和油脂含量分別提高3～5個百分點[9]。前人利用EMS化學誘變技術已育成較多花生新品種[9，10-13]，但針對不同基因型花生EMS最佳誘變條件的選擇以及突變系選育效果的研究尚未見報道。為此，筆者設置不同EMS濃度和誘變時間組合，浸泡多粒型和珍珠豆型花生種子，通過發(fā)芽試驗明確了2種基因型花生的最佳誘變條件，并利用變異株系多世代繁育篩選出了高產、優(yōu)質綜合性狀優(yōu)良的突變株系，旨在為吉林省花生誘變育種奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

供試的花生品種為多粒型花生品種扶余四粒紅、珍珠豆型花生品種白沙1016，均為吉林省主栽花生地方品種。誘變劑是EMS，由美國Sigma公司生產。

1.2 試驗方法

試驗于2010～2013年在吉林省農業(yè)科學院花生研究所實驗室、試驗田進行。

1.2.1

EMS誘變發(fā)芽率試驗。

試驗設有3個因素：因素1為供試基因型花生品種（P），即P1 多粒型（四粒紅）、P2 珍珠豆型（白沙1016）;因素2為濃度（N），設2個濃度，即0.30%、0.90%，以N1、N2表示;因素3為誘變時間（H），設誘變3、5、7、9 h 4個水平，分別用H1、H2、H3、H4表示。試驗共設16個處理，3次重復。

2010年5月14日，每個品種親本材料挑選2 400粒種子，以100粒為單位分成24袋，2個親本共48袋，按處理要求浸泡在EMS處理液中。

5月15日播種，將處理好的M1代種子在田間按小區(qū)種植，每個小區(qū)4壟，小壟單行種植，小區(qū)長3.5 m，壟寬0.6 m，小區(qū)面積8.4 m2，各處理穴距14.8 cm，每穴1粒。試驗采用3因素完全隨機區(qū)組試驗設計，3次重復。田間管理按高產田進行，調查出苗率、植株生長狀況以及植株變異類型，收獲時，每個處理均按突變類型收獲變異單株。

1.2.2

誘變株系多世代篩選試驗。

2011～2013年，將M2～M4代按株系單粒播種成行，每個基因型花生設置3組親本對照。進一步調查變異株系生長情況，選擇典型變異植株，并按株系收獲，統計M2代各處理全區(qū)收獲率、植株突變類型及突變頻率;篩選M3代典型高產突變株系收獲、考種;調查M4代農藝和產量性狀，并進行籽仁品質測定。

1.3 數據處理

采用DPS數據處理軟件對數據進行完全隨機單因素統計，Duncans新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 EMS濃度和誘變時間對2種基因型花生發(fā)芽率的影響

誘變劑EMS濃度對2種基因型花生發(fā)芽率影響顯著（表1），誘變時間一定，發(fā)芽率隨EMS濃度升高而銳減。誘變時間為H1、H2、H3、H4時，濃度由N1提升到N2時，P1發(fā)芽率分別降低20、20、21、30個百分點;P2發(fā)芽率則分別降低15、15、17、24個百分點。EMS誘變時間相同、濃度升高時，P1發(fā)芽率下降幅度明顯大于P2，說明高EMS濃度對P1種子萌發(fā)損傷較大。

誘變劑EMS濃度相同時，2種基因型花生發(fā)芽率均隨誘變時間的延長而逐漸降低。當濃度為N1時，誘變3 h的P1發(fā)芽率為88%，誘變9 h降至69%，降幅達19個百分點;P1發(fā)芽率則由90%降至72%，降幅達18個百分點;濃度為N2時，2種基因型花生的降幅分別為29和27個百分點。在高濃度EMS條件下，誘變時間越長對花生發(fā)芽率影響越顯著，低濃度時則影響相對較小。

表1 不同EMS處理的2種基因型花生發(fā)芽率（2010年）%

2.2 2種基因型花生對誘變劑EMS的響應

由圖1可知，在N1濃度下，2種基因型花生均具備較高的發(fā)芽率，基因型之間差異不明顯;在N2濃度下，P1發(fā)芽率較P2低7～9百分點，其中在N2H4時差異達到最大。P1在N2H3誘變條件下接近半致死劑量，P2則是在N2H4條件下。同時可以看出，P1對EMS誘變劑的響應程度高于P2，高濃度處理時響應更明顯。

圖1 2種基因型花生發(fā)芽率對比（2010年）

2.3 2種基因型花生M1代和M2代保苗率

EMS浸泡處理的花生種子（M1代）按小區(qū)單粒播種，M1代出現出苗慢、苗弱、苗不齊，植株徒長或矮化、叢生、缺綠，成熟期差異明顯，部分植株甚至不能正常成熟等癥狀。由表2可知，各處理均嚴重缺株，P1保苗率為18.3%～52.3%，P2為21.7%～57.3%，P1總收獲株數較P2少85株，僅有838株。另外， 低濃度收獲株數約占總收獲株數的60%。

不同處理M1代結果數的差異直接影響M2代播種粒數。各處理M2種子按株系單粒播種，播種粒數及收獲株數見表2。2種基因型花生M2代植株的收獲率較M1代均顯著提高，P1保苗率上升至68.7%～72.7%，P2上升至69.8%～73.4%;高濃度EMS誘變M2代的保苗率較M1代增幅達30.2～53.2個百分點。

表2 2種基因型花生M1代和M2代收獲株數及保苗率（2010、2011年）

2.4 2種基因型花生M2代突變類型及突變頻率

由表3可知，在EMS化學誘變作用下，2種基因型花生M2代群體中總變異株數差異不大，P1為436株，P2為420株;突變類型集中表現為株高、熟期、分枝數和種皮顏色的變化，而各類型突變頻率則因品種基因型不同而大小各異。P1的M2代總突變頻率為17.9%，各處理突變頻率在10.4%～28.4%;P2的M2代總突變頻率為15.8%，各處理突變頻率在9.2%～25.2%。P1各處理M2代群體中矮化型突變率是增高型的1.50～6.00倍，總突變株數分別為112和44株;早熟突變率是晚熟的0.25～3.00倍，總突變株數分別為84和80株;群體中分枝數增加有68株，分枝數減少有12株;種皮變色的有36株。P2各處理M2代群體中矮化型突變率是增高型的1.50～7.00倍，總突變株數分別為148和56株;早熟突變率是晚熟的0.20～2.00倍，總突變株數分別為32和72株;分枝增加有84株，減少有28株。總體來看，突變頻率較高的類型主要是植株矮化、晚熟和分枝增加。

2.5 2種基因型花生M3代收獲株系及種子數

由表4可知，P1收獲株系45個，后代種子總計1 055粒，其中株系YD35、YD3和YD22的種子數最多，分別有69、57和50粒，其余株系收獲種子數分布區(qū)間集中在11～20和21～30粒;P2收獲株系46個，后代種子數總計1 087粒，其中株系YZ4、YZ2和YZ1的種子數較多，分別有45、44和38粒，另各有16個株系收獲的種子數在11～20和21～30粒范圍內。

表3 不同處理組合花生M2代性狀突變類型及頻率（2011年）

表4 2種基因型花生M3代收獲株系及種子數（2012年）

2.6 M4代高產株系花生農藝和產量性狀的表現

由表5可知，2種基因型花生誘變M4代高產株系與親本在農藝、產量性狀上的差異因基因型不同而不同。在P1誘變M4代中，YD22 和YD35的株高明顯降低，其中 YD35降低9.2 cm，YD35的分枝數、單株結果數、果重、出仁率和產量較親本均顯著提高，較親本增產565 kg/hm2，達到極顯著水平。在P2誘變M4代中，3個高產株系株高較親本矮，而與產量提升相關的分枝數、單株結果數和出仁率等指標有不同程度的提高，其中YZ2和YZ4增產效果極顯著，分別較親本增產390和570 kg/hm2。

2.7 M4代高產株系籽仁品質

由表6可知，2種基因型花生M4代高產株系籽仁內主要物質成分和油內脂肪酸組成與親本相比均發(fā)生明顯變化。在P1誘變M4代中，YD35的含油量高于親本，達到50.33%;YD2和 YD22的含油量低于親本，而含糖量則高于親本，其中YD2含糖量達4.04%;3個高產株系的蛋白質含量均低于親本;YD22和 YD35的油酸/亞油酸略高于親本。在P2誘變M4代中，YZ2和YZ4的含油量高于親本，分別為50.15%和50.65%;YZ1和YZ2 的蛋白質含量高于親本，分別達到26.64%和26.71%;3個株系糖類含量都低于親本;變異株系YZ1和 YZ4的油酸/亞油酸高于親本，油脂品質得到改善。

3 討論與結論

化學誘變育種作為豐富作物種質資源、選育新品種的重要手段之一[12-15]。在誘變育種時，確定適宜的誘變劑濃度和誘變時間難度較大，濃度過大或是誘變時間過長對試驗種子的毒害越大，其M1代發(fā)芽率降低;濃度過低或是誘變時間過短，誘變效果差，突變概率降低。該研究表明，不同基因型花生對EMS誘變的響應存在顯著差異，產生變異的類型和變異頻率亦各不相同。多粒型花生的最佳處理條件是0.90% EMS溶液誘變7 h，珍珠豆型花生則為0.90% EMS溶液誘變9 h。因此，珍珠豆型花生達到半致死效應時，較多粒型花生所需誘變時間更長;且在不同誘變條件下，珍珠豆型花生M1代的發(fā)芽率均高于多粒型花生。在誘變M2代中，2種基因型花生發(fā)芽率均較M1代明顯提高，基因型之間發(fā)芽率的高低差異也顯著縮小;但植株徒長或矮化、生育期延長（晚熟）或縮短（早熟）、分枝數增加或減少及種皮變色等性狀變異類型，由于基因型不同表現出不同變異頻率，其中植株矮化和晚熟為主要變異表現類型。

2012年，篩選出M3代株系91個，其中多粒型誘變株系45個，得到高產株系3個，最高產單株收獲種子69粒;珍珠

豆型誘變株系46個，得到高產株系3個，最高產單株收獲種

表5 M4代高產株系與親本在農藝、產量性狀上的差異（2013年）

注：同一基因型同列后不同大、小寫字母分別表示株系間在0.01、0.05水平差異顯著。

表6 M4高產株系花生籽仁內主要物質成分和油內脂肪酸組成（2013年）

%

子45粒。該研究對6個高產株系M4代就農藝性狀和籽仁品質等方面與親本進行對比分析，發(fā)現該6個株系莢果產量之所以顯著提高，究其原因是變異株單株結果數增加、果重和出仁率明顯提高;在籽仁品質方面，YD35和YZ4的含油量、YZ2的蛋白含量和YD2的糖類含量均較親本得到提高;YD22和YZ4脂肪酸中的油酸/亞油酸比得到提高，油脂穩(wěn)定性和品質得到改善。

試驗品種四粒紅（多粒型）和白沙1016（珍珠豆型）均是種植幾十年以上的老品種，由于其適宜當地氣候條件、品質獨特，在花生貿易中占有重要地位，一直是吉林省主栽地方品種，但產量水平低，品種生產潛力有限。該研究針對這一情況進行一系列EMS化學誘變試驗，初步確定了適宜的誘變條件，為吉林省花生誘變育種提供了理論依據;成功選育的6個高產株系在品質方面各有特點，適合篩選油用和食用花生新品種，并為選育適宜北方高寒地帶的油用型和食用型花生品種提供理論基礎和技術支持，同時有助于突破北方高寒地帶的花生種質資源基礎狹窄和利用率低的局面，加速東北高緯度花生產區(qū)種質資源創(chuàng)新。

參考文獻

[1]BIRD R，MCK M，NEUFFER G.Induced mutations in maize[M]//JANICK J.Plant Breeding Reviews （5）.New York：Van NostrandReinhold，1987：139-180.

[2] 馬惠平，趙永亮，楊光宇.誘變技術在作物育種中的應用[J].遺傳，1998，20（6）：41-43.

[3] 王元東，趙久然，郭景倫，等.誘變育種在創(chuàng)造玉米新種質中的應用[J].北京農業(yè)科學，1999，17（2）：12-16.

[4] 柳學余.農作物化學誘變育種[M].南京：東南大學出版社，1992.

[5] 杜連恩，魏玉昌，可福存，等.大豆化學誘變育種及其規(guī)律的研究[J].華北農學報，1989，4（2）：39-43.

[6] 趙永亮，宋同明.玉米化學誘變研究進展[J].河北農學報，1996，11（4）：24-28.

[7] 許耀奎，顧光煒，鄔信康.作物誘變育種[M].上海：上海科學技術出版社，1985.

[8] 安學麗.不同誘變劑與不同誘變方法對玉米誘變效應的研究[D].重慶：西南農業(yè)大學，2003.

[9] 王傳堂，楊新道，陳殿緒，等.化學誘變獲得花生超大果和小果突變體[J].花生學報，2002（4）：5-8.

[10] 殷冬梅.楊秋云.楊海棠，等.花生突變體的EMS誘變及分子檢測[J].中國農學通報2009，25（5）：53-56.

[11] 朱保葛，路子顯，耿玉軒，等.烷化劑EMS誘發(fā)花生性狀變異的效果及高產突變系的選育[J].中國農業(yè)科學，1997，30（6）：87-89.

[12] 李尚霞，萬書波，封海勝，等.花生品質及改良途徑淺析[J].花生學報，2003，32（2）：29-32.

[13] 吳蘭榮，李正超，秋慶樹.我國花生誘變育種技術應用研究概況[J].核農學報，2002，16（5）：334-336.

[14] 禹山林，王傳堂.中國花生品種及其系譜[M].上海：上?？茖W技術出版社.2009

[15] 唐月異，王傳堂，高華援，等.花生種子吸脹期間耐低溫性及其與品質性狀的相關研究[J].核農學報，2011，25（3）：436-442.