南懷林 王耀琴 劉建平 王小兵 張峰

摘要：旨在確定EMS誘變山藥零余子的最佳處理濃度和時(shí)間。以‘晉山藥1號(hào)’的零余子為材料，采用不同濃度EMS溶液和浸泡時(shí)間對(duì)零余子進(jìn)行誘變處理，對(duì)處理后的零余子出苗率、成苗率、變異率進(jìn)行比較。結(jié)果表明：當(dāng)EMS溶液濃度小于0.5%，山藥零余子的浸泡時(shí)間小于18 h，出苗率、成苗率、變異率隨著浸泡時(shí)間延長(zhǎng)趨勢(shì)不變；浸泡時(shí)間大于18 h而小于36 h時(shí)，出苗率隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，而變異率的趨勢(shì)不變。EMS溶液濃度大于0.5%小于0.9%，且浸泡時(shí)間小于24 h，出苗率隨著浸泡時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，變異率隨著浸泡時(shí)間延長(zhǎng)趨勢(shì)上升。EMS溶液濃度等于0.9%，浸泡時(shí)間等于24 h，出苗率約為50%。EMS溶液濃度大于0.9%，浸泡時(shí)間大于30 h，變異率隨著浸泡時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。綜上，EMS誘變山藥零余子的最佳處理濃度為0.9%、浸泡時(shí)間24～30 h。

關(guān)鍵詞：晉山藥1號(hào)零余子；甲基磺酸乙酯（EMS）；誘變；浸泡時(shí)間；出苗率；成苗率；變異率

中圖分類號(hào)：S131+3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A論文編號(hào)：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

山藥（Dioscorea opposita）為薯蕷科薯蕷屬的一種根莖作物，全國(guó)大部分地方都有種植，但以產(chǎn)于山西省汾陽(yáng)、平遙、太谷一帶的為佳，俗稱“長(zhǎng)山藥”[1]，是重要的藥、食兼用的經(jīng)濟(jì)作物[2]。近年來(lái)山藥育種研究深受重視[3-4]，目前山藥品種的選育多采用系統(tǒng)選育法，如：‘蘇蕷1號(hào)’[5]、‘紅廟山藥1號(hào)’[6]的選育，缺乏山藥種質(zhì)資源的創(chuàng)新。而人工化學(xué)誘變可顯著提高變異率，從而定向地創(chuàng)造和篩選變異體。EMS（甲基磺酸乙酯）是目前在植物誘變育種中應(yīng)用最高效、廣泛、安全的化學(xué)誘變劑之一。其誘變不僅可以產(chǎn)生豐富類型的突變體，而且可以不經(jīng)過(guò)遺傳轉(zhuǎn)化，即可獲得一些不同性狀的優(yōu)良種質(zhì)。由于其作用主要是誘發(fā)點(diǎn)突變，不易造成染色體畸變，且穩(wěn)定性好，因而被廣泛用于構(gòu)建突變類型[7-10]。關(guān)于EMS化學(xué)誘變育種技術(shù)在山藥中的應(yīng)用較少，只有陳芝華等[11]用EMS對(duì)山藥愈傷組織誘變，研究了不同濃度EMS，不同時(shí)間處理對(duì)山藥愈傷組的影響。

為了更有效地開(kāi)展山藥育種，創(chuàng)造新的種質(zhì)資源。本研究選擇栽培上常用的山藥品種‘晉山藥1號(hào)’的零余子（生長(zhǎng)于山藥莖蔓葉腋處，多用于加快繁殖種薯）為材料，研究EMS對(duì)山藥零余子出苗率、成苗率、變異率的影響，以探討其對(duì)山藥零余子的誘變效應(yīng)，以期為進(jìn)一步開(kāi)展山藥化學(xué)誘變育種提供參考和依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

田間試驗(yàn)于2018年4—10月在山西省農(nóng)科院經(jīng)濟(jì)作物研究所試驗(yàn)地進(jìn)行。

1.2試驗(yàn)材料

1.2.1供試品種‘晉山藥1號(hào)’，2017年種植于山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所試驗(yàn)地，收獲零余子后保存。試驗(yàn)前零余子進(jìn)行暴曬3～5天。

1.2.2 EMS為Sigma品牌。先取酒精100 mL，將50 g EMS顆粒完全溶入酒精后，依次取出6、10、14、18、22、30 mL溶液，分別加蒸餾水到1000 g，配成0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%和1.5%的EMS溶液。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)設(shè)置EMS溶液的濃度分別為0%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%和1.5%。選擇粒大飽滿（一般選擇粒徑在1.2～1.5 cm以上、單體質(zhì)量1.2～1.5 g以上、深褐色的）、形狀整齊、顏色較深、外表光滑、頂芽完整、無(wú)病蟲(chóng)害的零余子[12]。分放于小紗袋中，每袋50粒，分別放置于7個(gè)塑料盆中，分別加入不同濃度的EMS溶液分別浸泡6、12、18、24、30、36、48 h，然后將EMS溶液倒掉，用流水沖洗3 h，除去殘留的EMS溶液。分別采用以上EMS的濃度和不同的浸泡時(shí)間，組成49個(gè)處理。試驗(yàn)重復(fù)2次。

1.3.2播種方式及田間管理試驗(yàn)地前茬為山藥，南北行，株距10 cm，行距40 cm。按常規(guī)進(jìn)行田間管理[13-15]。

1.3.3數(shù)據(jù)分析根據(jù)零余子出苗數(shù)計(jì)算種子發(fā)芽率，成苗株以直觀統(tǒng)計(jì)為主，植株的變異株（葉、生育期、塊莖）以直觀統(tǒng)計(jì)為主。計(jì)算分別見(jiàn)公式（1）～（3）。

2結(jié)果與分析

2.1不同EMS濃度和不同浸泡時(shí)間對(duì)出苗率的影響

本試驗(yàn)為兩因素重復(fù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，為了研究誘變劑濃度和浸泡時(shí)間對(duì)出苗率影響，對(duì)其進(jìn)行折線圖比較。由圖1可知：EMS濃度為0%時(shí)，浸泡時(shí)間大于18 h，出苗率隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)趨勢(shì)上升；在EMS溶液濃度低于0.5%，浸泡時(shí)間大于18 h，出苗率隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)趨勢(shì)上升，而EMS溶液濃度大于或等于0.5%時(shí)，出苗率隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)趨勢(shì)下降；當(dāng)EMS溶液濃度大于0.5%時(shí)，折線圖明顯拉開(kāi)，說(shuō)明誘變劑對(duì)山藥零余子產(chǎn)生誘變響應(yīng)。由上分析可知：開(kāi)始影響山藥零余子的浸泡時(shí)間為18 h；EMS對(duì)山藥零余子產(chǎn)生誘變響應(yīng)濃度為0.5%。

2.2不同EMS濃度和不同浸泡時(shí)間對(duì)成苗率的影響

本試驗(yàn)為兩因素重復(fù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，為了研究誘變劑濃度和浸泡時(shí)間對(duì)成苗率影響，對(duì)其進(jìn)行折線圖比較。由圖2可知：在EMS溶液濃度低于0.5%，浸泡時(shí)間大于18 h，成苗率隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)趨勢(shì)上升，而EMS溶液濃度大于或等于0.5%時(shí)，浸泡時(shí)間大于18 h，成苗率隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)趨勢(shì)下降；當(dāng)EMS溶液濃度為0.7%、浸泡時(shí)間30 h或EMS溶液濃度為0.9%浸泡時(shí)間為24 h，成苗率約為50%（按照成苗率近似一半計(jì)算，半致死EMS濃度和浸泡時(shí)間，即為適宜的誘變處理[16-17]）。由上分析可知：當(dāng)EMS溶液濃度為0.7%、浸泡時(shí)間30 h或EMS溶液濃度為0.9%浸泡時(shí)間為24 h，為適宜的山藥零余子成苗EMS誘變處理。

2.3不同EMS濃度和不同浸泡時(shí)間對(duì)變異率的影響

本試驗(yàn)為兩因素重復(fù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，為了研究誘變劑濃度和浸泡時(shí)間對(duì)變異率影響，對(duì)其進(jìn)行折線圖比較。由圖3可知：在浸泡6 h時(shí)，變異率隨著EMS濃度的增加趨勢(shì)上升，而當(dāng)浸泡時(shí)間大于6 h時(shí)，變異率隨著EMS濃度的增加趨勢(shì)先上升而后下降；同樣當(dāng)EMS濃度為0.5%時(shí)，變異率隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)趨勢(shì)上升，而當(dāng)EMS濃度為大于0.5%時(shí)，變異率隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)趨勢(shì)先上升而后下降。當(dāng)EMS濃度為0.9%時(shí)、浸泡時(shí)間為30 h，變異率最高。由上分析可知：當(dāng)EMS濃度為0.9%、浸泡時(shí)間為30 h時(shí)，誘變山藥零余子的變異率最高。

3結(jié)論與討論

誘變材料、EMS誘變濃度、處理時(shí)間是影響其誘變效果的主要因素。確定EMS的濃度和處理時(shí)間時(shí)間，通常以半致死劑量條件作為最適條件[16-17]。濃度過(guò)高時(shí)對(duì)誘變材料損傷大，易導(dǎo)不發(fā)芽；濃度過(guò)低時(shí)損傷雖小，但誘變效果也會(huì)降低。根據(jù)本研究的結(jié)果，山藥零余子半致死EMS濃度為0.9%，山藥零余子適宜的EMS處理濃度為0.9%L。適宜的浸泡時(shí)間應(yīng)使受處理材料完全被誘變劑浸透，浸泡時(shí)間越長(zhǎng)，誘變劑在材料中的滲透程度越強(qiáng)，造成材料的生理?yè)p傷越大。本研究表明，在半致死濃度處理下，最高誘變率的處理時(shí)間為30 h，但考慮處理時(shí)間對(duì)出苗率的影響，選擇適宜的浸泡時(shí)間為24～30 h?？傊驹囼?yàn)結(jié)果為用酒精先溶EMS后，再配成適宜的濃度誘變山藥零余子最佳處理為EMS濃度0.9%、浸泡時(shí)間24～30 h。這與陳芝華等[11]認(rèn)為EMS誘變山藥愈傷組織的適宜誘變方法為0.1%EMS濃度處理48 h相差較大。這可能由于山藥零余子含薯蕷皂苷元、尿囊素較高[18-19]，以及用酒精配制EMS溶液的原因。因山藥為無(wú)性繁殖，本研究?jī)H調(diào)查了M1代群體的相關(guān)性狀，來(lái)計(jì)算變異率，是否有影響，還有待進(jìn)一步的研究。

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