張林 朱翠翠 王峰 謝憲 孫忠奎

摘 要：采用甲基磺酸乙酯、疊氮化鈉、吖啶橙3種誘變劑處理青檀幼苗莖尖生長點。結(jié)果表明：化學誘變劑對青檀幼苗成活具有明顯的抑制作用，隨濃度增大，抑制作用增強，青檀對不同誘變劑的敏感程度不同；甲基磺酸乙酯誘變率最高，疊氮化鈉次之，吖啶橙最低；其中甲基磺酸乙酯誘變獲得特異單株中黃色葉、花斑葉青檀表現(xiàn)突出。

關(guān)鍵詞：青檀；化學誘變劑；誘變育種

中圖分類號：S792.99 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.08.034

Abstract： In this study， EMS， sodium azide and acridine orange was used as mutagen at growing point stem apices of Pteroceltis tatarinowii. The result showed that seeding was significantly inhibited by chemical mutagens， the affection increased with increasing concentration. And Pteroceltis tatarinowii was with different sensitivities to different mutagens. For mutagenesis rate， EMS was the highest， followed by sodium azide， while acridine orange was the lowest. Yellow leaves and spotted leaves were outstanding in mutagenesis treated by EMS .

Key words： Pteroceltis tatarinowii Maxim.； chemical mutagens； mutation breeding

青檀（Pteroceltis tatarinowii Maxim.），榆科青檀屬落葉喬木，為我國特有的單種屬。青檀是珍稀的鄉(xiāng)土樹種，樹形優(yōu)美，具有極高的生態(tài)及觀賞價值[1]。青檀是石灰?guī)r山地造林的先鋒樹種，具有壽命長、耐瘠薄、耐干旱的特點。檀皮是制造宣紙的重要材料[2-3]。

目前，國內(nèi)對于青檀的研究主要集中在抗性與種質(zhì)資源調(diào)查方面，在青檀育種試驗及種質(zhì)創(chuàng)新方面僅有筆者做過部分研究[4]，青檀育種仍處于初始階段。因此，對青檀進行化學誘變處理，對于青檀種質(zhì)創(chuàng)新具有重要意義。與常規(guī)育種相比，植物誘變育種能有效縮短植物育種周期。利用化學誘變劑對植物材料進行處理，誘發(fā)植物的基因突變，從而使植物形態(tài)特征發(fā)生變異。通過觀察變異植株，選擇和培育后代一致且穩(wěn)定的特異單株，最終獲得新品種[5-6]。大量的實踐證明，化學誘變劑在創(chuàng)造植物新種質(zhì)方面具有出色的表現(xiàn)。如甲基磺酸乙酯（EMS）已在杜梨[7]、杉木[8]等植物誘變育種中得到廣泛應(yīng)用，獲得多種觀賞價值高的優(yōu)良突變體；疊氮化鈉（NaN3）在杉木誘變育種中也取得較高成效，其他誘變劑在植物誘變方面均有報道。

本試驗使用甲基磺酸乙酯、疊氮化鈉、吖啶橙對青檀進行化學誘變育種，以期得出適合青檀誘變育種的誘變劑及適宜濃度，為鄉(xiāng)土樹種育種提供理論數(shù)據(jù)及科學依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 時間與地點

本試驗于2014—2016年在泰山林業(yè)科學研究院試驗溫室中進行。

1.2 試驗材料

將2014年9月上旬收集的青檀種子，經(jīng)沙藏出芽后播種在穴盤內(nèi)，翌年4月上旬幼苗出土，子葉展平待真葉萌動時，選擇生長健壯、無病蟲害的幼苗為試驗材料。

1.3 試驗方法

本試驗采用3種誘變劑，分別為甲基磺酸乙酯（0，1.2%，1.5%，1.8%）、疊氮化鈉（0，0.05%， 0.07%，0.1%）、吖啶橙（0，0.1%，0.15%，0.2%）。將蘸有不同濃度誘變劑溶液的脫脂棉球放在幼苗的莖尖生長點上，處理48 h。每天早晚各滴1次，每次1～3滴，然后蓋上塑料薄膜和遮陽網(wǎng)，每個處理500株，3次重復，整個過程持續(xù)保濕并遮光。從第1次滴液開始，到預定時間后去除脫脂棉球，并用清水沖洗，解除藥液作用，常規(guī)管理。定期觀察生長情況，記錄幼苗死亡情況，對變異植株統(tǒng)計觀察。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用EXCEL、SPSS13.0進行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同誘變劑對青檀幼苗死亡率的分析

由表1可以看出，誘變處理后青檀幼苗對不同誘變劑刺激的反應(yīng)不同。3種誘變劑對幼苗的生長起到了明顯的抑制作用，隨濃度升高，抑制作用增強。在使用甲基磺酸乙酯對青檀幼苗進行處理時，不同濃度之間死亡率具有顯著差異。隨著濃度的升高，死亡率逐漸上升，當濃度為1.8%時，死亡率最高，為69.33%。使用疊氮化鈉、吖啶橙進行誘變處理時，死亡率表現(xiàn)出與甲基磺酸乙酯相同的結(jié)果。誘變育種中一般采用植株半致死劑量作為誘變的最佳濃度[9-10]。使用1.5%甲基磺酸乙酯處理時，死亡率56.33%，接近半致死量，因此，半致死劑量應(yīng)該略低于1.5%。使用0.1%疊氮化鈉進行誘變時，死亡率最高，為46.25%，接近半致死量。使用0.2%的吖啶橙進行誘變時，死亡率最高，為61.32%；濃度為0.15%時，死亡率為46.14%，推測半致死劑量在0.15%～0.2%之間。

在用3種誘變劑對青檀幼苗進行誘變處理時，除吖啶橙外，甲基磺酸乙酯與疊氮化鈉誘變處理皆獲得變異單株。其中，使用濃度為1.5%的甲基磺酸乙酯進行誘變處理，得到12棵變異植株，變異率為2.4%，變異效果更好；疊氮化鈉僅有少量的變異單株；吖啶橙未得到變異植株。因此，在本試驗中，使用濃度1.5%的EMS誘變青檀葉色變異效果最佳。

2.2 3種誘變劑對青檀幼苗的誘變效果

甲基磺酸乙酯誘變處理共得到23株變異幼苗，可分為兩種變異類型，第一種為葉片黃化，葉形未發(fā)生變異（圖1），第二種表現(xiàn)為花斑葉，葉片上有黃色斑塊，邊緣顏色比中間淡（圖2）。疊氮化鈉處理青檀幼苗得到3株突變體，可分為兩種變異類型，第一種表現(xiàn)為葉片上有白斑（圖3），第二種表現(xiàn)為葉緣白化，且存在一定程度的卷曲（圖4）。在本試驗中吖啶橙未得到變異幼苗，說明吖啶橙不適合青檀葉色誘變處理。在表現(xiàn)效果上，甲基磺酸乙酯誘變效果更好，獲得的突變體觀賞價值更高，穩(wěn)定性好。

3 討 論

甲基磺酸乙酯作為一種高效、穩(wěn)定的化學誘變劑，通過直接修飾堿基的化學機構(gòu)而改變植物遺傳物質(zhì)的化學性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于各種植物的誘變研究。其產(chǎn)生的突變類型很多，具有突變頻率較高、突變譜穩(wěn)定等優(yōu)點，且多為點突變。張曉勤等[11]利用EMS誘變處理大麥，產(chǎn)生豐富的表型變異突變體，其中產(chǎn)生16株白化和黃化突變體，另外，還有白條葉和累病斑突變體。安學麗等 [12]用EMS處理玉米種子，M1代出現(xiàn)大量的畸變株，其中有畸變形狀表現(xiàn)為葉片上有黃色、白色條紋或黃色斑塊。顏志勤[8]采用不同濃度EMS誘變劑處理杉木種子，出現(xiàn)3種類型變異：子葉卷曲型、花葉型和葉片白化型。本研究采用不同濃度的EMS處理青檀幼苗生長點后，得到大量葉色變異突變體，與前人對其它植物研究的效果基本一致。突變體在形態(tài)方面表現(xiàn)出黃葉、花葉效果，這對觀賞植物的育種具有重要的影響。

作為常用的化學誘變劑，顏志勤[8]在使用疊氮化鈉對杉木進行誘變處理時，發(fā)現(xiàn)疊氮化鈉對杉木苗形態(tài)學上的影響主要表現(xiàn)在子葉和真葉上，出現(xiàn)兩種類型的變異：葉片完全白化型，針葉一半白化一半正常型。在本試驗中青檀葉片也出現(xiàn)了不同程度的白化效果，與疊氮化鈉對杉木的誘變效果相似。但在本試驗中，使用0.1%疊氮化鈉時死亡率最高，為46.25%，接近半致死量，因此，仍需要進一步使用疊氮化鈉對青檀進行誘變試驗。

吖啶橙可以鑲嵌于兩個相鄰的堿基對之間，當DNA進行復制時，會使DNA增加或缺失堿基，造成移碼突變[13]。在本試驗中，吖啶橙誘變的青檀植株中，死亡率隨濃度上升而升高，但并沒有引起明顯的變異效果，初步確定吖啶橙不適用于誘變青檀葉色變異。

4 結(jié) 論

通過試驗得出，使用化學誘變劑對青檀進行誘變育種是可行的。但不同誘變劑對青檀的誘變效果不同，青檀對不同誘變劑的敏感程度不同。使用甲基磺酸乙酯對青檀進行誘變處理，獲得兩種變異類型：黃色葉、花斑葉，半致死劑量在1.2%～1.5%之間；使用疊氮化鈉誘變處理青檀幼苗，得到2種類型：葉片上呈現(xiàn)白斑；葉緣白化卷曲，半致死劑量在0.1%以上；而吖啶橙沒有引起明顯的青檀葉色變異。通過誘變試驗初步認為，甲基磺酸乙酯誘變獲得特異后代的機率更高，疊氮化鈉次之。由于本試驗初次采用化學誘變劑，后期還需通過進一步的試驗探索適合青檀的誘變育種方法，篩選優(yōu)良突變體，為青檀品種改良與種質(zhì)創(chuàng)新提供技術(shù)支持。

參考文獻：

[1]陳有民.園林樹木學[M].北京：中國林業(yè)出版社，2007：328.

[2]李金昌，王秀濱，邢示輝. 青檀的綜合開發(fā)利用研究[J]. 中國水土保持，1996（5）：37-38.

[3]高慧，徐斌，邵卓平.青檀樹皮的化學組成與細胞壁結(jié)構(gòu)[J].經(jīng)濟林研究，2007，25（4）：28-33.

[4]張林，王峰，孫忠奎，等.青檀多倍體誘變試驗初報[J].中國農(nóng)學通報，2015，31（13）：1-4.

[5]郭建秋，雷全奎，楊小蘭，等.植物突變體庫的構(gòu)建及突變體檢測研究進展[J].河南農(nóng)業(yè)科學，2010 （6）：150-155.

[6]馬惠平，趙永亮，楊光宇.誘變技術(shù)在作物育種中的應(yīng)用[J].遺傳，1998，20（6）：41-43.

[7]慎家輝，秦安，李甲明，等.甲基磺酸乙酯誘變杜梨種子突變的鑒定與分析[J].浙江農(nóng)林大學學報，2014，31（6）：892-897.

[8]顏志勤.三種化學誘變劑在杉木育種中的應(yīng)用研究[D].福州：福建農(nóng)林大學，2013.

[9]王園珍.甘藍型油菜不同誘變方式誘變后代的遺傳變異評價[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學，2007.

[10]陳學林，李衛(wèi)鋒，王丹，等.我國菊花核技術(shù)誘變育種研究進展[J].福建林業(yè)科技，2007，34（4）：259-263.

[11]張曉勤，薛大偉，周偉輝，等.用甲基磺酸乙酯（EMS）誘變的大麥浙農(nóng)大3號突變體的篩選和鑒定[J].浙江大學學報（農(nóng)業(yè)與生命科學版），2011，37（2）：169-174.

[12]安學麗，蔡一林，王久光，等.甲基磺酸乙酯（EMS）對玉米自交系誘變效應(yīng)的研究[J].玉米科學，2003，11（3）：74-75， 84.

[13]耿旭.枯草桿菌安舒克栓酶隨機突變、篩選及其部分性質(zhì)研究[D].上海：華東師范大學，2005.