李娟寧,呂英,趙桂琴,柴繼寬,藺豆豆,王苗苗
(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院,草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室,甘肅省草業(yè)工程實驗室,中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心,甘肅 蘭州 730070;2.內(nèi)蒙古自治區(qū)草原工作站,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)
燕麥(Avenasativa)又稱玉麥、鈴鐺麥,是禾本科燕麥屬一年生草本植物,也是優(yōu)質(zhì)的糧飼兼用作物,在營養(yǎng)、保健和飼用等方面具有較高的價值,全世界5大洲42個國家都有分布[1]。近年來我國對燕麥的需求不斷攀升,進(jìn)一步推動了燕麥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但我國燕麥品種較為單一,滿足不同需求的專用品種少,引進(jìn)品種也因適應(yīng)性、知識產(chǎn)權(quán)等問題難以進(jìn)一步發(fā)揮作用。因此,開展快速有效的育種、創(chuàng)制不同類型的種質(zhì)、培育不同用途燕麥新品種迫在眉睫[2]。目前國內(nèi)燕麥新品種選育主要是常規(guī)方法,如人工雜交[3]、系統(tǒng)選育[4]等,創(chuàng)造的變異有限、工作量大、耗時較長。與這些方法相比較,化學(xué)誘變具有操作簡單、成本低廉、突變性狀穩(wěn)定,可以有效解決種質(zhì)資源單一等優(yōu)點,是創(chuàng)造植物新種質(zhì)和選育新品種的有效方法之一[6]?;瘜W(xué)誘變可使植物形成自然界沒有的或常規(guī)方法較難獲得的新性狀和新基因[10],同時還避免了轉(zhuǎn)基因等分子育種手段在安全性等方面的問題[11]。
在眾多的化學(xué)誘變劑中,甲基磺酸乙酯(EMS)和N-甲基-N-亞硝基脲(MNU)是比較常見的兩種化學(xué)誘變劑,廣泛應(yīng)用于小麥[12]、大麥[13]、玉米[14]、水稻[15]等化學(xué)誘變育種。EMS不同濃度和處理時間對西農(nóng)99、西農(nóng)979、西農(nóng)977和小偃22小麥品種的誘變,發(fā)現(xiàn)相對發(fā)芽率隨著EMS濃度和處理時間的增加而降低,不同處理間差異較大,相對發(fā)芽率為50.00%時4個品種的最佳處理組合分別為1.00%/10 h,1.00%/8 h,1.00%/12 h,1.00%/12 h[16]。0.40% EMS處理浙農(nóng)大3號大麥種子16 h,發(fā)現(xiàn)種子受損嚴(yán)重,發(fā)芽率顯著降低,M1代中部分植株產(chǎn)生致死突變,出苗率較低[17]。0.05%和0.10% MNU處理3個早稻品種(湘早秈33號、R974、R402)和3個晚稻品種(明恢63、R259、湘晚秈13號)12 h,發(fā)現(xiàn)水稻發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)比對照降低,但根長、芽長較對照增加[18]。用0.10% MNU處理14個不同粒型和熟期的黑龍江水稻品種16 h,發(fā)現(xiàn)出苗時間普遍推遲3~4 d,發(fā)芽率較對照顯著降低,其中6個品種的發(fā)芽率與對照差值均達(dá)60.00%以上[19]。不同化學(xué)誘變劑、同一誘變劑不同處理對不同作物或同一作物不同品種的誘變效應(yīng)各不相同。
在燕麥的化學(xué)誘變研究方面,霍朋杰[20]研究了EMS不同濃度和處理時間對花早2號品種的誘變效果,發(fā)現(xiàn)在EMS濃度和處理時間對燕麥種子發(fā)芽率的影響達(dá)顯著水平(P<0.05)。當(dāng)EMS濃度為0.70%處理15 h時,花早2號的相對發(fā)芽率約為50.00%。張娜等[21]研究表明,用0.80% EMS處理白燕2號燕麥種子8 h,構(gòu)建的突變體庫M2代個體間表現(xiàn)出了豐富的遺傳變異,總變異頻率為7.17%。以不同燕麥品種為材料,用EMS和MNU對燕麥種子進(jìn)行處理,比較2種誘變劑對燕麥種子萌發(fā)和幼苗生長的影響,分析不同品種對誘變處理的反應(yīng),篩選半致死處理,為進(jìn)一步開展燕麥化學(xué)誘變育種提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
試驗在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院實驗室進(jìn)行,供試材料為燕麥品種愛沃、隴燕4號和貝勒2代,均由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院提供。
EMS,由英國Johnson Matthey公司生產(chǎn);MNU由美國SIGMA-ALDRICH公司生產(chǎn),以上試劑均為分析純試劑。
1.3.1 誘變劑處理 EMS處理:設(shè)5個EMS濃度梯度(0.00%、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%,用pH=7的磷酸緩沖溶液配制),6個時間梯度(5,8,11,14,17,20 h),重復(fù)3次,共計90個處理。每個處理選取籽粒飽滿、大小一致的300粒種子分別放入網(wǎng)袋中,在4℃下用蒸餾水浸泡14 h,取出后在室溫下4 h瀝干,放入編號的玻璃瓶,加入50 mL EMS-磷酸緩沖液置于搖床上,黑暗環(huán)境下分別震蕩5、8、11、14、17、20 h,然后裝入新的網(wǎng)袋用流水沖洗4 h后瀝干水分,4℃下靜置12 h待用。對照用磷酸緩沖液處理。
MNU處理:設(shè)4個MNU濃度梯度(0.00%、0.20%、0.25%、0.30%,用pH=7的磷酸緩沖溶液配制),3個時間梯度(8、11、14 h),重復(fù)3次,共36個處理。每個組合選取籽粒飽滿、大小一致的300粒種子分別放入網(wǎng)袋,在4℃下用蒸餾水浸泡12 h,取出后在室溫下4 h瀝干,分別放入編了號的玻璃瓶中,加入50 mL MNU磷酸緩沖液,置于搖床上,輕柔震蕩8、11、14 h,然后裝入新的網(wǎng)袋用流水沖洗4 h后瀝干水分,4℃下靜置12 h待用。對照用磷酸緩沖液處理。
1.3.2 種子萌發(fā) 將經(jīng)誘變劑處理的燕麥種子100粒均勻置于直徑9 cm、墊有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中,然后置于25℃、12 h光照/12 h黑暗、濕度80%恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)芽試驗。統(tǒng)計每天種子發(fā)芽數(shù)[22],第5 d測定發(fā)芽勢,第10 d試驗結(jié)束后測定發(fā)芽率,每處理取10株幼苗測定芽長和根長[23],計算相對致死率。
發(fā)芽勢=高峰時發(fā)芽種子總數(shù)/種子總數(shù)×100%
發(fā)芽率=發(fā)芽種子總數(shù)/種子總數(shù)×100%
相對致死率(%)=(對照組發(fā)芽率-處理組的發(fā)芽率)/對照組的發(fā)芽率×100%[12]
根長和芽長:隨機(jī)選取長勢一致的燕麥幼苗10株,用直尺測量讀數(shù),取平均值
試驗采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理,用SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
2.1.1 EMS對燕麥種子萌發(fā)的影響 對EMS不同處理下燕麥品種的發(fā)芽勢、發(fā)芽率和相對致死率進(jìn)行方差分析(表1),發(fā)現(xiàn)處理濃度、時間和品種及其兩兩交互作用和三者的交互作用均對燕麥種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率和相對致死率有極顯著影響(P<0.01)。品種、濃度、時間、品種×濃度、品種×?xí)r間、濃度×?xí)r間和品種×濃度×?xí)r間所引起的發(fā)芽率的差異平方和分別占總平方和的1.77%、89.51%、6.38%、1.37%、0.16%、0.67%和0.15%,所引起的相對致死率的差異平方和分別占總平方和的3.49%、89.14%、4.95%、1.38%、0.18%、0.72%和0.14%,表明誘變劑濃度是造成發(fā)芽率和相對致死率差異的最主要因子,其次是處理時間。對發(fā)芽勢的影響也是如此。
表1 不同EMS處理下燕麥種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率和相對致死率的方差分析
誘變劑處理對燕麥種子的萌發(fā)有顯著影響,最低EMS濃度(0.25%)也降低了種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率。隨著EMS濃度的進(jìn)一步增大,3個燕麥品種的發(fā)芽勢和發(fā)芽率進(jìn)一步急劇下降。當(dāng)濃度增大至1.00%時,發(fā)芽勢降至0%~36.25%,發(fā)芽率降至0%~45.75%,相對致死率增至49.45%~100%。同一濃度下,隨著處理時間的延長,燕麥種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率也顯著降低(表2)。
表2 不同EMS處理對燕麥種子萌發(fā)的影響
3個品種對同一處理的反應(yīng)也有明顯差異。低濃度(0.25%)處理5 h,愛沃的發(fā)芽率為79.50%,和對照相比差異顯著,相對致死率為8.04%;隴燕4號的發(fā)芽率由對照的80.00%以上降至64.00%,相對致死率達(dá)24.48%;貝勒2代發(fā)芽率77.00%,相對致死率為14.90%。但當(dāng)處理時間延長至20 h時,3個品種的發(fā)芽率差異很小(40.50%~43.75%),相對致死率以貝勒2代為最高(52.34%)。另外,和愛沃相比,隴燕4號和貝勒2代在處理時間從11 h延長至20 h時,發(fā)芽率和相對致死率無顯著變化,而愛沃的發(fā)芽率由76%降至43%,相對致死率從9.52%增至44.86%。
中濃度(0.50%)處理下3個品種的發(fā)芽率變幅相近,處理時間從5 h延長至20 h,各品種的發(fā)芽率降幅均在20.00個百分點左右;但貝勒2代的相對致死率在各個時間點均顯著高于其他2個品種。而當(dāng)EMS濃度進(jìn)一步增至0.75%時,愛沃隨著處理時間的延長發(fā)芽率降幅最小(由44.33%降至37.50%);隴燕4號降幅最大(由44.00%降至31.75%),相對致死率增幅也最大(由49.70%增至62.26%)。
高濃度EMS嚴(yán)重影響了燕麥種子萌發(fā),導(dǎo)致相對致死率急劇增大。1.00% EMS處理下,燕麥種子發(fā)芽率降至45.00%以下,隨著處理時間的延長燕麥種子不能萌發(fā),相對致死率達(dá)100.00%。
另外,3個品種達(dá)到相對致死率50.00%的處理也各不相同。對愛沃而言,0.25% EMS處理17 h、0.75% EMS處理14 h的相對致死率最接近50.00%,分別為49.44%和49.48%。隴燕4號最接近50%相對致死率的處理分別為0.25% EMS處理17 h(相對致死率為49.65%)、0.50% EMS處理14 h(49.85%)、以及0.75% EMS處理5 h(49.79%)。貝勒2代最接近50.00%相對致死率的處理分別為0.25% EMS處理11 h、0.50% EMS處理8 h和0.75% EMS處理5 h,3個處理的相對致死率分別為49.98%、49.86%和49.45%。
2.1.2 EMS對燕麥幼苗生長的影響 EMS不僅嚴(yán)重抑制燕麥種子萌發(fā),還極大地影響了燕麥幼苗的生長。燕麥品種、EMS濃度和處理時間、兩兩互作以及三者的互作對燕麥幼苗根長和芽長的影響都達(dá)到了極顯著水平(P<0.01)。3個因素中,EMS濃度的影響最大,其次是處理時間,品種的影響相對較小。在各個互作中,也以濃度和處理時間的互作對各指標(biāo)的影響最大(表3)。
表3 EMS處理下燕麥幼苗根長和芽長的方差分析
低濃度的EMS有促進(jìn)燕麥幼苗生長的作用,高濃度則顯著抑制了燕麥生長,其根長和芽長急劇降低 (表4)。和對照相比,0.50%以內(nèi)的EMS顯著促進(jìn)了燕麥的根長和芽長,0.75% EMS處理下總體較對照稍有下降,1.00% EMS處理則嚴(yán)重抑制了燕麥生長,根長和芽長急劇降低,甚至種子不能萌發(fā)。
不同品種在同一濃度下隨著處理時間的延長,生長的變化情況各異。愛沃的根長在0.25%和0.50% EMS處理下的各個時間點之間沒有顯著差異,為7.66~8.45 cm;芽長則發(fā)生了顯著變化,最長為9.92 cm,最短為7.37 cm,相差34.60%。隴燕4號芽長的變化趨勢與之類似,但根長(8.92~9.97 cm)變幅只有11.77%。貝勒2代根長和芽長的變幅都較小。當(dāng)EMS濃度增至0.75%時,隨著處理時間的延長,燕麥幼苗的根長和芽長均顯著縮短。3個品種中,隴燕4號的根長和芽長降幅最大,分別由處理5 h時的8.12 cm和8.64 cm降至20 h時的6.60 cm和7.15 cm。另外,和隴燕4號(18.72%)、貝勒2代(17.28%)相比,愛沃的根長變幅最小,只有8.65%(表4)。
表4 不同EMS處理對燕麥幼苗根長和芽長的影響
2.2.1 MNU對燕麥種子萌發(fā)的影響 對MNU不同處理組合下燕麥種子萌發(fā)指標(biāo)進(jìn)行方差分析,結(jié)果表明,品種、濃度、處理時間及其兩兩互作和三者互作均極顯著(P<0.01)影響了燕麥種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率和相對致死率(表5)。在所有變異來源中,濃度所引起的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和相對致死率的差異平方和占總平方和的比例最大,分別為62.76%、63.71%和64.45%;其次為品種,占比分別為21.15%、19.27%和20.72%;處理時間居第3,所引起的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和相對致死率的差異平方和占總平方和的比例分別為8.89%,9.21%和7.74%。
表5 不同MNU處理下燕麥種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率和相對致死率的方差分析
MNU處理顯著降低了燕麥種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率。隨著處理濃度的增加,燕麥種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率急劇下降,相對致死率顯著上升。0.25%濃度下,3個燕麥品種的發(fā)芽率由原來的92.67%~98.67%下降至40.00%~85.00%。當(dāng)MNU濃度增至0.30%時,發(fā)芽率進(jìn)一步降至20.00%~54.75%。同一濃度下,隨著處理時間的延長,燕麥種子發(fā)芽率總體呈下降趨勢(表6)。
表6 不同MNU誘變處理下燕麥種子萌發(fā)指標(biāo)
品種對MNU處理的反應(yīng)不盡相同。低濃度(0.20%)處理8 h,愛沃的發(fā)芽率為94.33%,和對照無顯著差異,相對致死率僅為2.07%;而貝勒2代的發(fā)芽率已由對照的96.33%降至72.50%,相對致死率達(dá)24.74%;隨著處理時間延長至14 h,愛沃仍有80.33%的發(fā)芽率,相對致死率為15.88%,貝勒2代發(fā)芽率已降至48.00%,相對致死率升至48.21%。隴燕4號在0.20%的濃度下隨處理時間的延長其變化劇烈,發(fā)芽率由8 h時的85.67%降至14 h的45.00%,相對致死率由13.18%增至52.97%。
0.25%MNU濃度下,3個品種發(fā)芽率的變化趨勢與低濃度下相似,依然是愛沃的發(fā)芽率最高且隨處理時間延長無明顯下降,貝勒2代的發(fā)芽率最低。隴燕4號對處理時間的延長最敏感,從8 h時的82.33%降至14 h時的40.67%。相對致死率也發(fā)生了相應(yīng)變化,愛沃的最低,貝勒2代的最高。
當(dāng)MNU濃度進(jìn)一步增加至0.30%時,燕麥種子的發(fā)芽率降至最低(20.00%~54.75%)。3個品種中愛沃的降幅最大,相對致死率增至42.67%~59.01%;貝勒2代的發(fā)芽率為20.00%~30.33%,相對致死率高達(dá)68.51%~78.80%。隴燕4號在8 h處理下發(fā)芽率(54.33%)高于愛沃(48.00%),相對致死率(44.94%)低于愛沃(50.17%),11 h處理下無明顯差異,14 h下發(fā)芽率顯著低于愛沃,相對致死率高于愛沃。
愛沃對誘變劑處理的耐受性較好,發(fā)芽率隨濃度的增加和處理時間的延長下降比較緩慢,貝勒2代最為敏感,相對致死率最高。另外,3個品種達(dá)到相對致死率50.00%的處理也各不相同。愛沃的最相近處理為0.30%/8 h(相對致死率50.17%),貝勒2代的為0.20%/11 h(相對致死率50.43%),隴燕4號的最相近處理為0.20%/11 h和0.25%/11 h(相對致死率分別為50.07%和49.64%)。
2.2.2 MNU誘變對燕麥幼苗生長的影響 MNU處理顯著影響了燕麥幼苗的生長(表7)。在燕麥品種、EMS濃度和處理時間、兩兩互作以及三者的互作等變異來源中,濃度對燕麥幼苗根長和芽長的影響最大,其所引起的根長、芽長的差異平方和占總平方和的比例分別為93.26%和93.72%,是最主要的影響因素。另外還可以看出,處理時間對根長無明顯影響,但極顯著影響芽長。在所有的交互作用中,只有濃度和時間的互作對根長和芽長的影響達(dá)顯著水平,其余互作并無影響。
表7 MNU誘變劑處理下燕麥根長和芽長的方差分析
與MNU對發(fā)芽率的抑制作用不同,一定濃度的 MNU有促進(jìn)燕麥根、芽生長的作用(表8)。MNU濃度增加到0.20%時,燕麥的根長和芽長均較對照有顯著增加。隨著MNU濃度進(jìn)一步增至0.25%,燕麥幼苗的根長和芽長進(jìn)一步明顯增加。最高濃度下,燕麥生長受抑,根長芽長降低,且大多低于對照。另外,同一濃度下,隨著處理時間的延長,根長和芽長的變化不盡相同。0.20%濃度下,隨著處理時間由8 h延長至14 h,燕麥的根長和芽長都明顯增加;0.25%濃度下,隨著處理時間的延長,燕麥幼苗的根長未發(fā)生明顯變化,芽長顯著降低;當(dāng)MNU濃度增大至0.30%時,根長和芽長隨處理時間的延長均顯著降低。
表8 MNU處理下燕麥種子根和芽生長
不同燕麥品種的幼苗生長對MNU處理的反應(yīng)基本相似。中低濃度下根長和芽長的增幅比較接近,高濃度(0.30%)下隨處理時間的延長,貝勒2代根長降低最多(28.01%),芽長降低了17.53%;愛沃的芽長僅降低了7.54%。
化學(xué)誘變劑由于作用機(jī)理、使用濃度和處理時間不同,在不同作物或同一作物不同品種上的誘變效應(yīng)也各異。EMS是目前應(yīng)用最為廣泛的化學(xué)誘變劑,在各類作物上都取得了很好的誘變效果[12]。在牧草上,用不同濃度的EMS處理羊草種子“吉生4號”,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其對羊草種子萌發(fā)具有顯著抑制作用,隨著濃度的增加,羊草種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)等呈降低趨勢;1.50% EMS處理后羊草種子相對發(fā)芽率降到51.68%,1.80% EMS處理的發(fā)芽率比對照降低67.50%,發(fā)芽指數(shù)降低了44.00%[24]。本研究也得到了類似結(jié)果,EMS處理顯著降低了燕麥種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率,濃度效應(yīng)非常明顯。當(dāng)EMS濃度增大至1.00%時,發(fā)芽率降至0%~45.75%,相對致死率增至49.45%~100%。同一濃度下隨著處理時間的延長,燕麥種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率也顯著降低。通過不同EMS濃度和處理時間誘變無芒隱子草種子,發(fā)現(xiàn)隨EMS濃度的增加和處理時間的增長,無芒隱子草種子發(fā)芽率顯著降低[25]。以“川草2號”老芒麥為材料,利用不同濃度(0.20%、0.40%、0.60%、0.80%、1.00%、1.20%和1.60%)的EMS溶液分別處理老芒麥種子8 h和16 h,發(fā)現(xiàn)隨著EMS濃度和處理時間的增加,老芒麥的起始發(fā)芽日和發(fā)芽高峰日推后,發(fā)芽勢和發(fā)芽率下降趨勢明顯[26]。采用0.90% EMS處理15 h對緣毛雀麥種子萌發(fā)無顯著影響,但延長處理3 h后則有顯著抑制作用;直立型扁蓿豆種子在處理45 h時相對發(fā)芽率顯著下降[27]。
MNU不同濃度處理燕麥種子后,發(fā)芽率顯著降低,相對致死率上升。0.25%濃度下,燕麥的發(fā)芽率由原來的92.67%~98.67%下降至40%~85%。當(dāng)MNU濃度增至0.30%時,發(fā)芽率降至20.00%~54.75%。另外,同一處理濃度下隨著處理時間的延長,燕麥種子發(fā)芽率總體呈下降趨勢。在水稻上也得到了類似結(jié)果,用0.05%和0.10% MNU處理水稻12 h,發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)比對照顯著降低[28]。用0.10% MNU處理水稻種子16 h,發(fā)現(xiàn)水稻的發(fā)芽率較對照顯著降低,出苗時間推遲3~4 d[29]。
EMS和MNU的作用機(jī)理類似。EMS帶有活性烷基,可以轉(zhuǎn)移到電子密度比較高的分子上,置換堿基中的氧原子,當(dāng)堿基烷化后,就會導(dǎo)致DNA在復(fù)制時錯配[30]。MNU也是通過作用于核酸底物,對DNA上的鳥嘌呤起烷化作用,引起復(fù)制紊亂[34]。二者在抑制燕麥種子萌發(fā)方面具有極顯著的濃度效應(yīng)。不同化學(xué)誘變劑對不同燕麥品種的誘變效應(yīng)不同,中低濃度(0.25%~0.75%) EMS處理下,愛沃的耐受性較好,發(fā)芽率較高,相對致死率最低,而貝勒2代最敏感,相對致死率最高。MNU處理也得到類似結(jié)果,中低濃度(0.20%~0.25%)下愛沃發(fā)芽率一直較高,貝勒2代最低。高濃度下各品種反應(yīng)一致,發(fā)芽率急劇下降,相對致死率顯著上升。不同種類和濃度的化學(xué)誘變劑對燕麥種子的發(fā)芽刺激作用相同,低濃度促進(jìn)種子的萌發(fā),而高濃度顯著抑制種子萌發(fā)。探究其原因,一方面可能是EMS和MNU化學(xué)誘變劑對燕麥種子胚的誘變傷害較輕,不像物理誘變的抑制或損傷效果強(qiáng)烈。另一方面可能是低濃度短時間的EMS和MNU化學(xué)誘變劑能夠加速吸水后的燕麥種子細(xì)胞呼吸和新陳代謝作用,吸水后的燕麥種子在高濃度的化學(xué)誘變劑 EMS和MNU浸種,長時間的浸泡處理下可能產(chǎn)生了負(fù)作用,打斷了種子的正常呼吸代謝過程,從而抑制了燕麥種子的發(fā)芽萌動。
不同誘變劑對不同燕麥品種的半致死處理也不相同。通常認(rèn)為,半致死濃度是誘變處理的合適濃度,可作為誘變敏感性指標(biāo)[35]。EMS處理下,愛沃的半致死最佳處理組合是0.25%/17 h和0.75%/14 h;隴燕4號的是0.25%/17 h、0.50%/14 h和0.75%/5 h;貝勒2代的分別為0.25%/11 h、0.50%/8 h和0.75%/5 h。而羊草對EMS的耐受性遠(yuǎn)強(qiáng)于燕麥,其半致死處理為1.50%/16 h[24]。還有研究發(fā)現(xiàn),用EMS誘變無芒隱子草,其半致死處理為0.80%/16 h[25]。老芒麥的EMS半致死處理也是0.80%/16 h[26]。而緣毛雀麥和直立型扁蓿豆的分別為0.90%/18 h和0.90%/48 h[27]?;磽P金花菜的EMS半致死處理分別為0.70%/9 h和0.90%/6 h[36]??梢姴煌敛莸腅MS半致死處理各不相同,但總的規(guī)律是低濃度長時間或高濃度短時間。MNU處理下,愛沃的半致死處理為0.30%/8 h,貝勒2代的為0.20%/11 h,隴燕4號的為0.20%/11 h。研究發(fā)現(xiàn)利用MNU誘變湘早秈33號、To974和R402早稻種子的半致死處理為0.10%/12 h;明恢63、R259和湘早秈13號晚稻種子半致死處理為0.05%/12 h[37]。
誘變劑除了抑制燕麥種子萌發(fā)外,對幼苗的生長也有顯著影響。在品種,誘變劑濃度和處理時間、兩兩互作以及三者的互作等變異來源中,濃度對燕麥幼苗根長和芽長的影響也最大。EMS在低濃度下有促進(jìn)燕麥幼苗生長的作用,高濃度則顯著抑制了幼苗生長,其根長和芽長急劇降低。0.50%以內(nèi)的EMS顯著促進(jìn)了燕麥的根長和芽長,0.75% EMS處理下總體較對照稍有下降,1.00% EMS處理則嚴(yán)重抑制了燕麥生長,根長和芽長急劇變短乃至種子不能萌發(fā)。而在羊草上,EMS處理對羊草幼苗生長只有明顯的抑制作用,表現(xiàn)為根長、芽長降低,沒有促進(jìn)作用[24]。EMS誘變處理對淮揚金花菜的根長也有抑制效應(yīng),但低濃度EMS處理后淮揚金花菜保持了較高的越冬率,高濃度則降低了金花菜的越冬率[36]。
MNU對燕麥幼苗生長的影響與EMS類似,也出現(xiàn)低濃度促進(jìn)、高濃度抑制的現(xiàn)象。MNU濃度為0.20%時,燕麥的根長和芽長均較對照有顯著增加。隨著MNU濃度進(jìn)一步增至0.25%,燕麥幼苗的根長和芽長進(jìn)一步明顯增加。最高濃度下,燕麥生長受抑,根長芽長降低,且大多低于對照。采用0.05%和0.10% MNU處理湘早稻和晚稻品種12 h,0.05%濃度處理具有提高水稻種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數(shù)以及促進(jìn)晚稻種子根和幼芽生長的作用,與對照相比,經(jīng)誘變處理后早稻品種種子根長和芽長的生長量的變幅大于晚稻品種[28]。用1.00 mmol/L MNU處理水稻兩性生殖細(xì)胞40 min,發(fā)現(xiàn)M1代出苗率、成株率均與MNU濃度及處理時間呈負(fù)相關(guān)[38]。由于誘變劑的損傷和削弱性,EMS和MNU在低濃度下有促進(jìn)燕麥幼苗生長的作用,高濃度則顯著抑制了燕麥幼苗生長。探究其原因可能是吸水后的燕麥種子在低濃度的化學(xué)誘變劑的刺激下,燕麥種子中分解酶對種子中貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)快速分解,轉(zhuǎn)運到胚,供胚利用,種皮加速軟化,有利于胚根和胚芽突破種皮;而高濃度的誘變劑則可能產(chǎn)生毒害作用。
(1) 誘變劑處理顯著影響了燕麥種子萌發(fā)和幼苗生長,其中誘變劑濃度的效應(yīng)遠(yuǎn)大于處理時間的效應(yīng)。
(2) EMS和MNU均顯著抑制了燕麥種子萌發(fā),但對幼苗生長則表現(xiàn)出低濃度促進(jìn)、高濃度抑制的效應(yīng)。
(3) 不同燕麥品種對誘變劑的反應(yīng)不盡相同。愛沃的耐受性最好,貝勒2代對誘變劑處理最敏感。同一燕麥品種在不同誘變劑下的半致死處理各不相同。