甲基磺酸乙酯（EMS）对大叶白蜡种子多倍体诱导的影响

甲基磺酸乙酯（EMS）对大叶白蜡种子多倍体诱导的影响

王鑫1 ,冯磊2 ,卢慧颖1 ,张妍妍1,吴国峰*3

1.黑龙江省林业科学研究所，黑龙江  哈尔滨 150000；2.黑龙江省林业科学院，黑龙江  哈尔滨 150000； 3.黑龙江大学，黑龙江  哈尔滨 150081；

摘要：研究不同浓度甲基磺酸乙酯在不同浸种时间条件下对大叶白蜡（Fraxinus rhynchophylla）种子多倍体诱导的影响。结果表明，一定浓度及处理时间的EMS溶液诱导浸泡法诱导大叶白蜡种子成苗率较高，低浓度以及短时间处理不会改变细胞倍性，而过高浓度及过长时间则会影响成苗率甚至种子全部死亡。但是成功改变植株的倍性变化概率极低，本次研究仅诱导出嵌合体植株14株，四倍体植株没有成功诱导出。浸泡12h和EMS溶液1.2%浓度的处理诱导嵌合体概率较高，成功率为1.2%。

关键词：大叶白蜡；甲基磺酸乙酯（EMS）；多倍体

大叶白蜡（Fraxinus rhynchophylla），菊亚纲玄参目木犀科白蜡树属植物，落叶乔木，树高8-15米，喜光，耐寒。对土壤要求不严。主要分布于我国黄河流域各省以及东北三省，俄罗斯、朝鲜也有分布。大叶白蜡具有适应性强，抗性好，树形优美等特征，且在城市环境下也具有较强适应性，具有耐盐碱、抗涝、抗有害气体和病虫害的特点，目前在北方大部分城市均有其踪迹，已成为我国重要的城市绿化和生态用材林树种之一，需求量日益增加[1-2]。

目前对于白蜡抗逆性的研究已有很多报道，分子、基因方向的研究越来越多，而白蜡的遗传改良主要集中于传统选优、杂交育种等方面，迄今未见有关白蜡多倍体诱导的研究报道。而国内外有关倍性育种的实践证明，多倍体在材积生长量、木材品质以及抗性方面具有更大的潜力。对于新品种选育及育种工作的发展进步具有重大意义[3-4]。因此通过白蜡的倍性育种技术改变白蜡的品质，将成为我省白蜡育种工作的重要研究方向之一。

本研究利用甲基磺酸乙酯（EMS）对大叶白蜡种子进行多倍体诱导，以期为下一阶段大叶白蜡多倍体的繁育提供理论和技术支持。

1.材料与方法

1.1 试验材料

大叶白蜡种子2020年9月份采摘于黑龙江省内优良种源，种子经处理后于2020年11月下旬进行倍性诱导处理。2021年3月上旬将播种的幼苗进行倍性检测，同时进行苗期的生长量和成活率统计。

1.2 试验方法

1.2.1 种子预处理

将采集到的白蜡种子分别进行低温保存，2020年11月选取饱满无杂质种子，用高锰酸钾灭菌2h后用清水反复干净，装入种子袋置于温室中悬挂通风阴干，备用。

1.2.2种子倍性诱导

EMS溶液浓分别为0.4%，0.7%，1.0%，1.2%，1.5%，将种子按每500粒分装在种子袋中,放入两倍体积的处理液，持续处理时间分别为6h， 8h，12h，24h。溶液浓度设置5个水平，处理时间设置4个水平，构成20个不同的处理组合。同时建立清水CK对照组。

1.2.3 播种

在温室中，将种子按处理组合播种在灭菌后的穴盘里并在表面撒上一薄层蛭石，盖以遮阴网以保持湿度，出苗期保持土壤湿度为80%，温室温度25°C。

1.2.4 成活率及倍性检测

待播种育苗后，统计大叶白蜡的成苗数，并进一步计算成苗率（成苗数/处理数）。

2021年3月上旬，利用流式细胞仪检测杂种子代倍性，测试样品的DNA含量（DI）是以二倍体为对照的相对值，判定标准为：DI=1.5±0.1 (1.40-1.60)为三倍体，DI=2.0±0.1(1.90-2.10)为四倍体等。

2 结果与分析

2.1  不同处理下成苗情况

种子诱导播种育苗后，调查结果如表1-1，随着EMS溶液浸泡时间和浓度的提高，白蜡成苗率成下降的趋势。不同浸泡时间和EMS溶液浓度下成苗率差异极显著。此外，在处理时间24溶液浓度1.5%处理下，成苗率为0，此处理已为致死剂量。

表1-1 不同处理下白蜡成苗数

2.2   EMS溶液诱导成苗倍性检测情况

成苗后的大叶白蜡种苗叶片进行倍性检测，其中二倍体流式细胞仪检测如图1-1所示，而嵌合体(2x+4x)如图1-2和1-3，嵌合体(4x+8x)如图1-4。

图1-1 二倍体倍性分析图

图1-2嵌合体（2x+4x）倍性分析图

图1-3 嵌合体(2x+4x)倍性分析图

图1-4 嵌合体(4x+8x)倍性分析图

经过检测，未产生多倍体，各处理产生嵌合体的结果如表1-2所示，其中产生倍性变化的处理时间为8、12、24h，浓度分别为1.0%、1.2%、1.5%。其中浸泡12小时一共有12株种苗产生倍性变化占全部14株的85.71%，这三个处理成苗率分别为33.4%、26.4%和15%，其中最佳处理组合为浸泡12小时1.2%浓度。共诱导出嵌合体种苗6株，占总体42.86%，诱导成功率为1.2%。

表1-2诱导出嵌合体大叶白蜡植株数

3结论与讨论

从研究结果分析，与CK对比，一定浓度及处理时间的EMS溶液诱导浸泡法诱导大叶白蜡种子成苗率较高，低浓度以及短时间处理不会改变细胞倍性，而过高浓度及过长时间则会影响成苗率甚至种子全部死亡。但是成功改变植株的倍性变化概率极低，本次研究仅诱导出嵌合体植株14株，四倍体植株没有成功诱导出，但是从不同处理结果看，浸泡12h和EMS溶液1.2%浓度的处理诱导概率较高，成功率为1.2%，而且这一处理的成苗率较高，说明这一处理为大叶白蜡EMS溶液最佳处理。因此后续研究应该采用这一处理，通过大幅度增加种子数量，提高诱导成功的植株数量，以期获得大叶白蜡多倍体植株。

参考文献

[1]史开奇.大叶白蜡选优及苗木繁育[J].林业科技通讯.2015(09)

[2] 陈宇，郭宇兰.大叶白蜡引种栽培试验初步研究[J].中国林副特产.2019(03)

[3] 马松亚，杨梅.倍性育种在林木遗传育种中的研究进展[J].现代农业科技.2016(10)

[4] 黄群策，孙敬三.植物多倍性在作物育种中的展望[J].科技导报.1997(07)

基金项目：黑龙江省省属科研院所科研业务费项目（CZKYF2020A003）

作者简介：王鑫（1982年—），女，硕士研究生，助理研究员，研究方向：林木遗传育种。*通讯作者：吴国峰。