藍花丹EMS誘變研究初報

駱杰　秦紅玫

摘要：著眼于利用EMS誘變藍花丹種子，嘗試通過不同處理方式獲得誘變材料進行了研究。對誘變處理后的藍花丹種子成苗情況及相關園藝性狀進行了觀察和實驗分析，結果表明：藍花丹種子的半致死劑量為0.5%，最佳處理時間為6 h；形態特征的觀察發現EMS處理后代中出現了植株矮化、葉片狹長、花色變淺、花徑變小或變大、雄蕊數目異常、葉片鈣質結晶變少、花被腺點增多等現象；經過進一步的生理指標測定顯示形態發生變化的植株丙二醛含量和可溶性糖含量均有不同程度的變化，這可能與抗性變化有一定的關系。

關鍵詞：藍花丹；甲基磺酸乙酯（EMS）；園藝性狀

中圖分類號：S685.99

文獻標識碼：A 文章編號：16749944（2017）09008403

1 引言

藍花丹（Plumbago auriculata）為白花丹科、白花丹屬植物，作為園林新秀之一，花色迷人，花期長，在我國少數地區已經開始引種栽培。藍花丹除了突出的觀賞價值外，也存在著品種單一，部分園藝性狀有待改善，種子成本較高等問題。藍花丹在花、葉性狀上有較強的觀賞性，其自花不育的特性，也可作為研究植物遺傳特性很好的材料。化學誘變育種可以較快的獲得變異材料，選育出具更多優良特性的植株，也能克服育種上的局限性，且操作簡單、方便、快捷，其誘變結果較為穩定[1]。利用甲基磺酸乙酯（EMS）作為化學誘變劑在很多植物上已取得較好的誘變成果，技術方法較為成熟[1]。通過EMS誘變已經在花生[2]、小麥[3，4]、大麥[5]、谷子[6]、油菜[7]等植物上獲得了有益突變體。本研究通過EMS誘變藍花丹種子，并采用形態觀察和生理指標測試相結合的方法對獲得的植株進行分析，初步判斷其誘變效應，為進一步的育種提供植物材料和參考。

2 材料與方法

2.1 材料

西華師范大學生命科學學院實驗室采集的藍花丹種子。

2.2 方法

2.2.1 EMS處理種子

選擇形態飽滿，大小一致的藍花丹種子在0.2%高錳酸鉀溶液中浸泡30min后，用清水沖洗干凈，將浸泡后的種子分別放置在0.3%、0.4%、0.5%、1.0%、2.0%的EMS中，于4 ℃環境下，分別處理6 h、24 h、36 h，結束后將EMS處理后的種子放在解毒劑中洗滌3～4次，最后再用清水沖洗，用濾紙吸干種子表面的水，最后將處理好的種子種植于培養土中，每個處理30粒種子，對出苗率及幼苗生長情況等統計觀察。

2.2.2 實驗材料出苗情況的觀察

待種子出苗后，每周觀察統計出苗數量，測量苗高，以及后期植株的生長發育情況，包括株型、葉型、葉色、花色、花型、雌雄蕊間距（雌雄蕊柱頭差異的絕對值）、腺點分泌物等。

2.2.3 生理指標的測定

在形態觀察的基礎上，對誘變處理后形態變化相對較高的植株采用隨機編號，進行可溶性糖（采用朱政[8]的方法）和丙二醛（采用張永峰[11]的方法）的測定，并結合抗逆性進行分析。

3 結果與分析

3.1 EMS處理后種子成苗情況

經過EMS處理的種子出苗時間不一致，與對照相比相對緩慢。通過表1可知道，隨著EMS濃度的增大，藍花丹種子的成苗率逐漸降低，當EMS濃度達到0.5%時，藍花丹出苗率接近半致死劑量，當濃度到達1.0%時，少部分種子冒出黃色子芽，但是很快就會死亡，當濃度到達2.0%時，種子基本不出芽，達到極限。EMS濃度為0.5%時，不同處理時間的種子成苗率都接近半致死劑量，但處理時間越長幼苗的后期死亡率越高，所以選擇處理時間較短的6 h作為最佳處理時間，保證后期幼苗較低的死亡率。

3.2 成苗植株的形態觀測

經EMS處理后播種形成的植株多數在后期生長形態上表現出不同類型的變化。從表2可以看出，發生形態變化是多方面的，包括株型、葉型、花器官以及鈣質結晶和花被腺點的數量的變化。這些變化的發生具有很大的隨機性，觀察中發現和EMS濃度及時間沒有直接的相關性，并且各種變化的幾率也不一致。從統計的結果來看，發生變化的比例是比較大的，70%以上的植株都出現了不同程度、不同種類的變化，這在一定程度上反應了EMS對于植株形態性狀的影響較大。

3.3 對成苗的植株進行了生理指標統計分析

對部分形態變化較大的植株進行隨機編號，測定可溶性糖和丙二醛含量，結果見圖1。從圖1可看出，這些植株的丙二醛和可溶性糖都有不同程度的差異，并且部分植株的差異非常明顯。可溶性糖含量除1號和4號植株略低于對照外，其余植株均有不同程度的升高，尤其是7號、12號、14號和19號植株升高明顯，7號植株含量最高，由此可見在測試的植株中可溶性糖含量升高的植株比例很大。丙二醛含量和可溶性糖含量的變化較為相似一致，1～6號植株、8～9號植株與對照無明顯差別，其余植株均有不同程度的升高，尤其是7號、12～16、19號植株升高明顯，19號植株含量最高，由此可見在測試的植株中丙二醛含量升高的比例較大。

碳、氮代謝是植物主要的代謝過程，在一定程度上其含量的高低決定了植物品質的好壞，生長狀況的優劣程度。可溶性糖含量的高低在一定程度上反應了植株的抗寒性[8]，丙二醛、可溶性糖對細胞內的滲透壓起調節作用[9～11]，且氨基酸是蛋白質等含氮化合物合成與分解過程的中間產物[12]。從丙二醛，可溶性糖含量高低可初步判斷該變異植株的變異程度的高低，以及該植株的碳、氮代謝的強弱，進一步論證變異植株的生長發育的相對穩定性高低。圖1初步表明1號到6號植株抗逆性未發生明顯變化，7號、10～16號、18～21、23～24號植株變異程度較高，代謝較強，變異相對穩定性相對于其他植株更高，尤其是其中的7號、12號、19號變化非常明顯。

3.4 成苗植株形態指標和生理指標的對比分析

通過實驗結果分析得知生理指標與對照有差異的變異植株在形態上也反應出不同程度的變化，形態變異較大的有7號，8號，10號，11號，17號，20號，24號。其中丙二醛含量最高的7號植株表現出提早分枝的現象，在基部即有分枝且分枝不均，且幼嫩的葉片上可見鈣質結晶；丙二醛含量小幅度升高的10號植株株型矮小，且葉片傾向于卵圓形。可溶性糖含量有少量變化的8號植株株型較矮，且葉卵形；11號植株株型矮小，葉形狹長，葉綠素分布不均，花色藍紫色（更偏向于紫色），腺點凸起短小，花柱包裹較緊可致人工授粉不易；丙二醛含量和可溶性糖含量兩者均明顯變化的17號和20號。17號植株株型矮小，枝條細弱，葉小且葉綠素分布不均。20號植株高大，枝條粗壯，葉色翠綠，表現出良好的長勢；兩個生理指標均有小幅度變化的24號植株枝條細弱，葉綠素分布不均，株型矮小。可見丙二醛和可溶性糖的含量在一定程度上反應了植株碳氮代謝的水平，變異程度的高低。由于觀察時間較短， 12～16號，18～21號，23號植株形態上暫未觀察出明顯變化。

4 討論

一般誘變材料常經過第二代或更多代的培育再進行選育。由于藍花丹自交不育、高度雜合，誘變后直接通過第一代進行選育。實驗中利用解毒劑盡可能地降低了EMS造成植株后代的生理損傷，從而避免由生理損傷導致的性狀變化影響對第一代誘變植株性狀變異的判斷。

通過實驗得知，EMS在藍花丹誘變上是有效的，可作為藍花丹的誘變育種的方法之一。實驗中出現了變異程度較高的花色偏白、分枝提早、木質化程度較高等的矮小變異植株，為豐富藍花丹的園藝性狀提供了可能。得到的雄蕊數目改變的變異植株，為藍花丹以后的可育性研究提供了材料，豐富了藍花丹的種質資源。丙二醛和可溶性糖的含量變化間接表明誘變處理對藍花丹的抗性具有一定的改良作用。關于EMS誘變藍花丹的分子機制還有待進一步研究，利用EMS誘變、選育藍花丹新品種的工作有待進一步開展。

參考文獻：

[1]崔清志，劉曉虹，陳惠明.EMS誘變技術研究進展[J].湖南農業科學，2013（5）：7～9，13.

[2]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（5）：53～56.

[3]趙天祥，孔秀英，周榮華，等.EMS誘變六倍體小麥偃展4110的形態突變體鑒定與分析[J].中國農業科學，2009（3）：755～764.

[4]李衛華，胡志偉，褚洪雷，等.EMS對小麥產量性狀和農藝性狀誘變效應的研究[J].種子，2011（2）：41～44.