EMS誘變對糜子種子出苗及幼苗生長的影響

閆鋒 李清泉 董揚 季生棟

摘要：為了使甲基磺酸乙酯（EMS）誘變在糜子育種中發揮最佳效果，獲得優質的誘變材料，對糜子新品種齊黍2號進行了4種EMS濃度、3種處理時間的誘導處理，并對當代的種子出苗及幼苗生長情況進行研究。結果表明，與對照相比，低劑量EMS處理（0.3%，6 h）對糜子相對出苗、成苗率以及幼苗生長影響差異不顯著，隨著EMS濃度升高及處理時間延長，糜子出苗及幼苗生長逐漸受到抑制，1.2%EMS濃度14 h處理對糜子出苗及幼苗生長影響最嚴重，大大降低相對出苗率、相對成苗率，幼苗生長受到嚴重抑制。以相對成苗率達到半致死劑量為標準，0.9%EMS浸種10 h或0.6%EMS浸種14 h可作為EMS誘變糜子建立突變體庫的適宜條件。

關鍵詞：糜子;種子萌發;幼苗生長;EMS誘變

中圖分類號：S516.01 ??文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2022）10-0094-04

糜子（Panicum miliaceum L.）起源于我國，已經有7 000多年的栽培歷史，具有生育期短、耐瘠薄、耐旱等優點，是我國干旱、半干旱地區重要的特色雜糧作物[1]。糜子在長期的人工選擇及馴化過程中，遺傳基礎愈發狹窄，很多特異資源不斷消失。種質資源是生物多樣性的重要組成部分，是種質創新的重要物質基礎[2]。種質資源創新的方法較多，人工理化誘變是目前改善種質資源匱乏、拓寬遺傳背景的常用方法[3]。甲基磺酸乙酯（EMS）是一種高效、穩定的化學誘變劑，具有突變率高、成本低、操作簡單、突變范圍廣且突變性狀穩定等優點，已被廣泛用于農作物種質資源創新[4]，如玉米[5]、水稻[6]、大豆[7]等作物。

有關EMS誘變在糜子育種中的相關研究較少，張彬等選用1.0%EMS對伊選大紅糜進行誘變，所構建的糜子突變體庫材料變異類型非常豐富，共發現104個形態性狀突變株系，突變頻率為4.5%，包括葉型、葉色、株高、育性、生育期、穗型、粒色等性狀[8]。經查閱文獻，鮮見EMS對糜子誘變效應的相關報導。本試驗以糜子新品種齊黍2號為材料，通過探究不同EMS濃度、浸種時間對糜子種子萌發及幼苗生長產生的影響，從而篩選出適宜糜子的EMS誘變優化條件，以期為糜子突變體庫構建及種質資源創新奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 供試材料與試劑

試驗于2020年在黑龍江省農業科學院齊齊哈爾分院實驗室進行，以本單位選育的糜子品種齊黍2號作為試驗材料。EMS誘變劑購自上海麥克林生化科技有限公司。

1.2 試驗設計

1.2.1 EMS處理方法

選取顆粒飽滿的齊黍2號種子，先用8%NaClO溶液消毒15 min，然后用蒸餾水沖洗2次，浸種8 h吸脹后瀝干水分備用。用 0.1 mol/L 磷酸緩沖液（pH值=7.0）配制體積分數分別為0.3%、0.6%、0.9%和1.2%的EMS溶液，以磷酸緩沖液為對照。每個處理取100粒吸脹種子，置于100 mL錐形瓶中，分別加入50 mL不同濃度的EMS溶液，然后用錫紙包裹嚴實以防止EMS見光分解，在轉速為120 r/min的搖床中分別均勻搖晃6、10、14 h，每個處理3次重復，EMS誘變處理后的種子用自來水沖洗2 h，然后再用蒸餾水漂洗3次。用濾紙吸干種子表面水分后播種于直徑為 8 cm 塑料花盆中（每盆播5粒種子），置于濕度為70%、溫度為28 ℃的人工智能氣候箱中培養，培育期間水分供給保持一致。

1.2.2 種子發芽及幼苗形態指標測定

播種后每天觀察萌發情況并統計各處理出苗數，計算各處理出苗率和相對出苗率，出苗第10天每個處理隨機選取10株幼苗測定苗高、根長。出苗30 d后計算成苗率和相對成苗率。計算公式如下：

出苗率=（出苗總數/供試種子數）×100%;

成苗率=（成活苗總數/供試種子數）×100%;

相對出苗率=（處理的出苗率/對照出苗率）×100%;

相對成苗率=（處理的成苗率/對照成苗率）×100%。

1.2.3 電導率的測定

將每個EMS處理的種子取20粒，蒸餾水漂洗后用濾紙吸干水分，置于小燒杯中，倒入10 mL蒸餾水浸泡，30 min后測定電導率，以蒸餾水為對照。

1.3 數據分析

采用Excel 2007對試驗數據進行統計及作圖，采用DPS 7.05軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 EMS處理對種子浸出液電導率的影響

由圖1可知，在經過EMS處理后，糜子種子浸出液電導率相比對照大幅升高，隨著EMS濃度升高及處理時間延長，電導率也隨之增加，但是增長幅度有所變緩;6、10、14 h這3種浸種時間處理下，電導率均在EMS濃度為1.2%達到最高，分別為0.48、0.58、0.64。在3種浸種時間處理下電導率由大到小依次14 h>10 h>6 h。

2.2 EMS處理對糜子出苗進程的影響

EMS處理對糜子出苗進程有延遲和抑制作用（圖2），15個處理中有13個處理在第3天破土出苗;出苗最晚的是EMS 0.9%和1.2%濃度下浸種14 h這2個處理，均在第4天出苗。3個對照的出苗高峰均在第4天，隨后出苗速度變緩;在EMS濃度為0.3%下浸種6、10、14 h這3個處理的出苗高峰在第6天，隨著時間推移出苗速度也逐漸變緩;其余處理出苗高峰并不明顯。播種第7天所有處理出苗率趨于穩定，至第9天所有處理基本出苗完畢。

2.3 EMS處理對糜子出苗率和成苗率的影響

由表1可知，EMS處理對糜子種子萌發產生了抑制作用，并隨EMS濃度升高及處理時間的延長，相對出苗率和相對成苗率均呈下降趨勢。低濃度下，0.3%EMS處理6 h的相對出苗率和相對成苗率與對照差異不顯著，其他EMS處理的相對出苗率和相對成苗率均顯著低于對照（P<0.05）。1.2%EMS處理14 h的相對出苗率和相對成苗率在所有處理中均最低，種子萌發受到嚴重抑制。通常以半致死劑量作為適宜處理劑量。本試驗中 觀察不同處理的幼苗致死情況，0.9%處理10 h和0.6%處理14 h的相對成苗率分別為50.04%和52.43%，接近半致死劑量，可作為EMS誘變糜子建立突變體庫的適宜濃度和時間。

2.4 EMS處理對糜子幼苗生長的影響

2.4.1 EMS處理對糜子苗高的影響

由圖3可知，在0.3%、0.6%的EMS濃度下浸種6 h以及0.3%EMS濃度下浸種10 h處理的糜子幼苗高度與對照差異不顯著。隨著EMS濃度的增加及浸種時間延長，糜子幼苗生長逐漸受到抑制，當EMS濃度>0.6%，浸種時間>10 h時，糜子幼苗高均顯著低于對照，1.2%EMS濃度下浸種14 h的苗高最低（5.70 cm），比對照（0，14 h）低36.67%。

2.4.2 EMS處理對糜子根長的影響

由圖4可知，糜子幼苗根長的變化規律與苗高大體一致，總體來看糜子根長隨著EMS濃度升高及處理時間延長逐漸減小。在0.6%、0.9%EMS浸種6 h處理以及0、0.6%EMS浸種10 h處理條件下，糜子根長與對照差異不顯著;當EMS濃度>0.6%，浸種時間>10 h時，糜子根長顯著低于對照。1.2%EMS濃度下浸種14 h的根長最低（6.20 cm），比對照（0，14 h）低34.74%。

3 討論

3.1 EMS處理對糜子種子萌發的影響

張忠武等用EMS處理豇豆種子后，其細胞遭受一定程度損害，導致細胞內物質滲漏，種子浸出液電導率上升[9]。云娜等用EMS處理對蒙農紅豆草莢果出苗進程有延遲和抑制作用[10]。本試驗結果顯示，齊黍2號經過EMS處理后，與對照相比種子浸出液電導率上升，出苗進程延緩，相對出苗率及相對成苗率顯著降低，且隨著EMS處理浸種時間延長和濃度加大，糜子種子萌發受抑制程度加深，這與上述研究結果一致。

3.2 EMS處理對糜子幼苗生長的影響

郭曉珊等用6種濃度EMS對番茄種子進行處理，結果顯示EMS對不同基因型的加工番茄的胚根和胚軸的生長有顯著抑制作用[11]。伊風艷等用9種濃度EMS對苜蓿種子進行處理，結果顯示低濃度EMS對苜蓿幼苗高無顯著影響，隨著EMS處理濃度的升高，幼苗生長逐漸被抑制[12]。本試驗結果顯示，在0.3%、0.6%的EMS濃度下浸種6 h以及0.3%EMS濃度下浸種10 h，糜子幼苗高度與根長與對照差異不顯著。隨著EMS濃度的增加及浸種時間延長，糜子幼苗生長逐漸受到抑制，1.2%EMS濃度下浸種14 h對齊黍2號生長一致程度最嚴重，苗高（5.70 cm）和根長（6.20 cm）在所有EMS處理中最低。

3.3 EMS處理糜子種子半致死劑量的選擇

適宜的誘變條件是誘變育種的關鍵，不同物種間或同一物種的不同品種間對誘變劑的敏感性不同，故選擇適宜的誘變濃度十分重要。半致死劑量是衡量敏感性的主要指標，也是誘變育種適宜劑量的參考[13]。本試驗中，根據相對成苗率試驗結果分析，認為EMS對齊黍2號的適宜誘變條件為0.9%EMS溶液處理10h或0.6%EMS溶液處理14 h，不同于烤煙（0.35%～0.52%，16 h）[14]、火龍果（0.5%～0.6%，1～3 d）[15]的適宜誘變條件，進一步印證了不用作物對EMS的敏感程度不同。由于本試驗只對齊黍2號這1個糜子品種進行了試驗，其分析結果是否具有普遍性、指導性有待進一步研究驗證。

4 結論

隨著EMS濃度升高及處理時間延長，電導率也隨之增加，在EMS濃度為1.2%達到最高;EMS處理可對糜子種子萌發及幼苗生長產生抑制作用，出苗高峰延遲，隨著EMS濃度升高及處理時間的延長，苗高、根長、相對出苗率和相對成苗率均呈下降趨勢。本試驗中，0.9%處理10 h和0.6%處理14 h的相對成苗率分別為50.04%和52.43%，接近半致死劑量，可作為EMS誘變糜子建立突變體庫的適宜濃度和時間。

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