蓝花丹EMS诱变研究初报

骆杰　秦红玫

摘要：着眼于利用EMS诱变蓝花丹种子，尝试通过不同处理方式获得诱变材料进行了研究。对诱变处理后的蓝花丹种子成苗情况及相关园艺性状进行了观察和实验分析，结果表明：蓝花丹种子的半致死剂量为0.5%，最佳处理时间为6 h；形态特征的观察发现EMS处理后代中出现了植株矮化、叶片狭长、花色变浅、花径变小或变大、雄蕊数目异常、叶片钙质结晶变少、花被腺点增多等现象；经过进一步的生理指标测定显示形态发生变化的植株丙二醛含量和可溶性糖含量均有不同程度的变化，这可能与抗性变化有一定的关系。

关键词：蓝花丹；甲基磺酸乙酯（EMS）；园艺性状

中图分类号：S685.99

文献标识码：A 文章编号：16749944（2017）09008403

1 引言

蓝花丹（Plumbago auriculata）为白花丹科、白花丹属植物，作为园林新秀之一，花色迷人，花期长，在我国少数地区已经开始引种栽培。蓝花丹除了突出的观赏价值外，也存在着品种单一，部分园艺性状有待改善，种子成本较高等问题。蓝花丹在花、叶性状上有较强的观赏性，其自花不育的特性，也可作为研究植物遗传特性很好的材料。化学诱变育种可以较快的获得变异材料，选育出具更多优良特性的植株，也能克服育种上的局限性，且操作简单、方便、快捷，其诱变结果较为稳定[1]。利用甲基磺酸乙酯（EMS）作为化学诱变剂在很多植物上已取得较好的诱变成果，技术方法较为成熟[1]。通过EMS诱变已经在花生[2]、小麦[3，4]、大麦[5]、谷子[6]、油菜[7]等植物上获得了有益突变体。本研究通过EMS诱变蓝花丹种子，并采用形态观察和生理指标测试相结合的方法对获得的植株进行分析，初步判断其诱变效应，为进一步的育种提供植物材料和参考。

2 材料与方法

2.1 材料

西华师范大学生命科学学院实验室采集的蓝花丹种子。

2.2 方法

2.2.1 EMS处理种子

选择形态饱满，大小一致的蓝花丹种子在0.2%高锰酸钾溶液中浸泡30min后，用清水沖洗干净，将浸泡后的种子分别放置在0.3%、0.4%、0.5%、1.0%、2.0%的EMS中，于4 ℃环境下，分别处理6 h、24 h、36 h，结束后将EMS处理后的种子放在解毒剂中洗涤3～4次，最后再用清水冲洗，用滤纸吸干种子表面的水，最后将处理好的种子种植于培养土中，每个处理30粒种子，对出苗率及幼苗生长情况等统计观察。

2.2.2 实验材料出苗情况的观察

待种子出苗后，每周观察统计出苗数量，测量苗高，以及后期植株的生长发育情况，包括株型、叶型、叶色、花色、花型、雌雄蕊间距（雌雄蕊柱头差异的绝对值）、腺点分泌物等。

2.2.3 生理指标的测定

在形态观察的基础上，对诱变处理后形态变化相对较高的植株采用随机编号，进行可溶性糖（采用朱政[8]的方法）和丙二醛（采用张永峰[11]的方法）的测定，并结合抗逆性进行分析。

3 结果与分析

3.1 EMS处理后种子成苗情况

经过EMS处理的种子出苗时间不一致，与对照相比相对缓慢。通过表1可知道，随着EMS浓度的增大，蓝花丹种子的成苗率逐渐降低，当EMS浓度达到0.5%时，蓝花丹出苗率接近半致死剂量，当浓度到达1.0%时，少部分种子冒出黄色子芽，但是很快就会死亡，当浓度到达2.0%时，种子基本不出芽，达到极限。EMS浓度为0.5%时，不同处理时间的种子成苗率都接近半致死剂量，但处理时间越长幼苗的后期死亡率越高，所以选择处理时间较短的6 h作为最佳处理时间，保证后期幼苗较低的死亡率。

3.2 成苗植株的形态观测

经EMS处理后播种形成的植株多数在后期生长形态上表现出不同类型的变化。从表2可以看出，发生形态变化是多方面的，包括株型、叶型、花器官以及钙质结晶和花被腺点的数量的变化。这些变化的发生具有很大的随机性，观察中发现和EMS浓度及时间没有直接的相关性，并且各种变化的几率也不一致。从统计的结果来看，发生变化的比例是比较大的，70%以上的植株都出现了不同程度、不同种类的变化，这在一定程度上反应了EMS对于植株形态性状的影响较大。

3.3 对成苗的植株进行了生理指标统计分析

对部分形态变化较大的植株进行随机编号，测定可溶性糖和丙二醛含量，结果见图1。从图1可看出，这些植株的丙二醛和可溶性糖都有不同程度的差异，并且部分植株的差异非常明显。可溶性糖含量除1号和4号植株略低于对照外，其余植株均有不同程度的升高，尤其是7号、12号、14号和19号植株升高明显，7号植株含量最高，由此可见在测试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变化较为相似一致，1～6号植株、8～9号植株与对照无明显差别，其余植株均有不同程度的升高，尤其是7号、12～16、19号植株升高明显，19号植株含量最高，由此可见在测试的植株中丙二醛含量升高的比例较大。

碳、氮代谢是植物主要的代谢过程，在一定程度上其含量的高低决定了植物品质的好坏，生长状况的优劣程度。可溶性糖含量的高低在一定程度上反应了植株的抗寒性[8]，丙二醛、可溶性糖对细胞内的渗透压起调节作用[9～11]，且氨基酸是蛋白质等含氮化合物合成与分解过程的中间产物[12]。从丙二醛，可溶性糖含量高低可初步判断该变异植株的变异程度的高低，以及该植株的碳、氮代谢的强弱，进一步论证变异植株的生长发育的相对稳定性高低。图1初步表明1号到6号植株抗逆性未发生明显变化，7号、10～16号、18～21、23～24号植株变异程度较高，代谢较强，变异相对稳定性相对于其他植株更高，尤其是其中的7号、12号、19号变化非常明显。

3.4 成苗植株形态指标和生理指标的对比分析

通過实验结果分析得知生理指标与对照有差异的变异植株在形态上也反应出不同程度的变化，形态变异较大的有7号，8号，10号，11号，17号，20号，24号。其中丙二醛含量最高的7号植株表现出提早分枝的现象，在基部即有分枝且分枝不均，且幼嫩的叶片上可见钙质结晶；丙二醛含量小幅度升高的10号植株株型矮小，且叶片倾向于卵圆形。可溶性糖含量有少量变化的8号植株株型较矮，且叶卵形；11号植株株型矮小，叶形狭长，叶绿素分布不均，花色蓝紫色（更偏向于紫色），腺点凸起短小，花柱包裹较紧可致人工授粉不易；丙二醛含量和可溶性糖含量两者均明显变化的17号和20号。17号植株株型矮小，枝条细弱，叶小且叶绿素分布不均。20号植株高大，枝条粗壮，叶色翠绿，表现出良好的长势；两个生理指标均有小幅度变化的24号植株枝条细弱，叶绿素分布不均，株型矮小。可见丙二醛和可溶性糖的含量在一定程度上反应了植株碳氮代谢的水平，变异程度的高低。由于观察时间较短， 12～16号，18～21号，23号植株形态上暂未观察出明显变化。

4 讨论

一般诱变材料常经过第二代或更多代的培育再进行选育。由于蓝花丹自交不育、高度杂合，诱变后直接通过第一代进行选育。实验中利用解毒剂尽可能地降低了EMS造成植株后代的生理损伤，从而避免由生理损伤导致的性状变化影响对第一代诱变植株性状变异的判断。

通过实验得知，EMS在蓝花丹诱变上是有效的，可作为蓝花丹的诱变育种的方法之一。实验中出现了变异程度较高的花色偏白、分枝提早、木质化程度较高等的矮小变异植株，为丰富蓝花丹的园艺性状提供了可能。得到的雄蕊数目改变的变异植株，为蓝花丹以后的可育性研究提供了材料，丰富了蓝花丹的种质资源。丙二醛和可溶性糖的含量变化间接表明诱变处理对蓝花丹的抗性具有一定的改良作用。关于EMS诱变蓝花丹的分子机制还有待进一步研究，利用EMS诱变、选育蓝花丹新品种的工作有待进一步开展。

参考文献：

[1]崔清志，刘晓虹，陈惠明.EMS诱变技术研究进展[J].湖南农业科学，2013（5）：7～9，13.

[2]殷冬梅，杨秋云，杨海棠，等.花生突变体的EMS诱变及分子检测[J].中国农学通报，2009（5）：53～56.

[3]赵天祥，孔秀英，周荣华，等.EMS诱变六倍体小麦偃展4110的形态突变体鉴定与分析[J].中国农业科学，2009（3）：755～764.

[4]李卫华，胡志伟，褚洪雷，等.EMS对小麦产量性状和农艺性状诱变效应的研究[J].种子，2011（2）：41～44.