陈星灼，张星星，陈俊锟，陈建军，吴彦利，王 涛，秦信蓉*

(1.贵州省油菜研究所，贵州 贵阳 550006；2.重庆市渝东南农业科学院，重庆 408000)

0 引言

【研究意义】油菜(BrassicanapusL.)是我国种植面积最大、分布最广的油料作物。由于长期对油菜驯化和定向选择，其遗传基础面临渐趋狭窄的问题[1]。利用化学试剂诱发植株发生遗传变异是一种能丰富遗传基础的育种技术，对农作物品种培育具有直接或间接的生产价值[2]。其中，利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变是一种技术成熟、高效简便、成本较低的诱变方法[3]，具有点突变比例较高、染色体畸变少等优点，且EMS诱变产生的表型变异体后代分离的基因数量较少，便于筛选和利用[4]。当今，国际食用植物油价不断上涨，国内产需缺口越来越大，研究EMS诱变对油菜生长的影响，培育高产优质油菜新品种对保障国家粮食安全具有深远意义。【前人研究进展】目前，EMS诱变育种技术已广泛应用于油菜[5]、水稻[6]、玉米[7]、大豆[8]、谷子[9]等作物上，可在一定程度上改良作物的部分品质和性状。黄永娟等[10]利用EMS诱变获得了甘蓝型油菜的高油酸突变体；HANS-JOACHIM等[11]通过EMS诱变获得了甘蓝型油菜的低芥酸突变体；李昕等[12]利用EMS诱变获得了甘蓝型油菜的矮秆突变体。【研究切入点】EMS诱变甘蓝型油菜研究多集中于对某一方面的影响进行分析，有关综合分析EMS诱变对甘蓝型油菜发芽率和多种农艺性状变异的影响研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】用不同浓度EMS诱变处理甘蓝型油菜种子，以发芽率的半致死量(LD50)作为筛选标准，对诱变后油菜植株的主要农艺性状进行分析，从而获得适宜的诱变条件，以期为构建甘蓝型油菜突变体库、丰富基础资源材料和进一步改良油菜品种提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试油菜品种为甘蓝型油菜品系9226，由贵州省油菜研究所选育。

1.2 方法

1.2.1 EMS处理 选取适量完整饱满的甘蓝型油菜成熟种子，在20℃条件下用0.1 mol/L、pH 7.0的磷酸缓冲液浸泡12 h。用吸水纸吸干表面水分，转入剪掉管盖的2 mL离心管。每个离心管放100粒种子，分别添加浓度为0(CK)、0.4%、0.8%、1.4%、1.8%和2.0%的EMS磷酸缓冲液，于20℃下处理8 h，每处理3次重复，全程在通风橱下进行。处理完成后将离心管中的EMS磷酸缓冲液倒入10% NaS2O3溶液中，进行中止反应无害化处理，再将盛有种子的离心管浸没于流水冲洗4 h。取出冲洗干净的种子用吸水纸吸干水分，转入垫有双层滤纸的培养皿均匀铺开，加入5 mL纯净水湿润滤纸，放入光照培养箱培养。光照培养箱设置温度25℃，光照培养7 d，每天6:00—9:00打开光照，其余时间关闭光照。以发芽率的半致死量(LD50)作为筛选标准，在培养第7天统计发芽率，确定诱变甘蓝型油菜的最佳EMS浓度。

1.2.2 田间观察与统计 将EMS诱变处理后的种子(M1)单粒点播于田间，田间管理按一般试验田进行。通过观察M1植株外观性状表现，根据性状变异对M1单株进行大致分类并连续多代套袋自交至M4，得到农艺性状稳定的突变体株系，以正常甘蓝型油菜(未经EMS诱变)为对照(CK)，进行考种分析，考察指标包括株高、第一有效分支部位高度、一次有效分支数、主花序有效长度、主花序角果数、全株有效角果数、角果长度和每角粒数等。

1.3 数据统计与分析

采用DPS V 17.1和Excel 2010对数据进行统计分析与绘图。

2 结果与分析

2.1 不同浓度EMS诱变处理甘蓝型油菜的种子发芽率

由表1可知，油菜种子发芽率随EMS浓度的增加而降低。与CK相比，EMS浓度为0.4%时，油菜种子发芽率下降6百分点；浓度为0.8%时，下降16百分点；浓度为1.4%时，下降42百分点，接近半致死率；浓度为1.8%时，下降54百分点；浓度为2.0%时，降幅最大，达63百分点。因此，选取1.4%EMS溶液处理后获得的诱变种子播种于大田。

表1 不同浓度EMS诱变处理甘蓝型油菜种子的发芽率Table 1 Seed germination rate of B. napus with different concentrations of EMS

2.2 EMS突变体株系的农艺性状

从表2看出，甘蓝型油菜种子经诱变处理后植株的农艺性状指标存在丰富变异。M4的突变体株系株高、第一有效分枝部位高度、一次有效分枝数、主花序有效长度、主花序角果数、全株有效角果数、角果长度和每角粒数分别为131.67～216.00 cm、43.33～131.00 cm、4～11个、36～82 cm、36.67～153.60个、126.00～934.40个、3.89～9.00 cm和9.60～27.92粒，均值分别为183.08 cm、89.09 cm、6.70个、56.73 cm、74.90个、376.95个、5.84 cm和17.67粒。变异系数依次为全株有效角果数>主花序角果数>每角粒数>第一有效分枝部位高度=一次有效分枝数>角果长度>主花序有效长度>株高。变异系数大于0.2的有全株有效角果数、主花序角果数、每角粒数、第一有效分枝部位高度、一次有效分枝数和角果长度，表明其受EMS诱变影响较大，变异类型丰富，以全株有效角果数最高，诱变影响最为突出；变异系数小于0.1的有主花序有效长度和株高，说明其受诱变影响较小。

表2 EMS诱变突变体株系(M4)的农艺性状Table 2 Agronomic traits of M4 (EMS mutagenic lines)

2.3 EMS诱变突变体株系的相关性

由表3可知，部分农艺性状间具有紧密联系。其中，株高与第一有效分支部位高度呈极显著正相关，相关系数为0.635；与主花序有效长度和角果长度呈显著正相关，相关系数分别为0.294和0.289。第一有效分支部位高度与每角粒数呈极显著正相关，相关系数为0.435；与全株有效角果数和主花序有效长度分别呈极显著负相关和显著负相关，相关系数分别为-0.392和-0.291。一次有效分支数与全株有效角果数呈极显著正相关，相关系数为0.703。每角粒数与全株有效角果数和角果长度分别呈极显著负相关和极显著正相关，相关系数分别为-0.400和0.456。

表3 EMS诱变突变体株系的相关系数Table 3 Correlation coefficients of EMS mutagenic lines

2.4 EMS诱变突变体株系的聚类

由图1和表4可知，在欧式距离3.75处可将CK和突变体株系分为3个类群，Ⅰ类包含23个突变体株系，进一步分为ⅠA(12个)和ⅠB(11个)亚类，其株高和主花序有效长度均为最低，分别为181.84 cm和54.88 cm。Ⅱ类包含2个突变体株系，其株高、主花序有效长度和主花序角果数均为最高，分别为187.50 cm、63.00 cm和82.20个；角果长度最低，为5.40 cm。Ⅲ类包含18个突变体株系，分为ⅢA(5个)和ⅢB(13个)亚类，CK聚类在ⅢB中，其第一有效分支部高、角果长度和每角粒数最高，分别为94.80 cm、6.36 cm和19.30粒；一次有效分枝数、主花序角果数和全株有效角果数最低，分别为5.80 cm、66.58个和220.11个。Ⅳ类包含4个突变体株系，分为ⅣA(3个)和ⅣB(1个)，其一次有效分支数和全株有效角果数最大，分别为9.59个和867.73个；第一有效分枝部高和每角粒数最小，分别为62.63 cm和14.42个。

图1 EMS诱变突变体株系的聚类树Fig.1 Cluster tree of EMS mutagenic lines

表4 EMS诱变突变体各类群株系的农艺性状指标Table 4 Indexes of various agronomic traits of EMS mutagenic lines

3 讨论

通过EMS诱变可获得种类丰富的甘蓝型油菜突变体，并根据其突变体农艺性状的变异情况进行筛选和分类，从而构建油菜突变体库，对育种材料的创制、构建桥梁亲本和种质创新具有重要意义。EMS处理后，植物的组织器官皆可能发生表型突变，但突变频率有所差异[13]。前人研究表明，EMS处理浓度越高，突变体株系的花、叶片和株型等性状突变频率越高，在构建EMS突变体库时，诱变浓度可参照半致死剂量[13-15]。研究结果表明，甘蓝型油菜种子用EMS诱变的最佳处理浓度为1.4%，并获得多个突变体株系，与陈碧云等[13-15]的研究结果有所差别，可能是由于所用试材不同而导致。不同试验材料经过EMS诱变后的突变体性状变异存在差异，廖晓英等[15]通过EMS诱变野生甘蓝型油菜玻里马胞质雄性不育系的保持系，获得矮秆突变体，其主花序角果数、一次有效分枝数、每角粒数、角果长度、千粒重和单株产量显著低于对照；李浩杰等[16]发现，通过EMS诱变获得的变异株系的角果长度、全株有效角果数、粒重和角粒数等性状显著或极显著高于对照。试验结果显示，变异株系的全株有效角果数、主花序角果数、每角粒数、第一有效分枝、一次有效分枝数和角果长度等受EMS诱变影响较大，变异类型丰富，与杨建胜等[17]的研究结果相似。但其株高受诱变影响较小，可能与诱变材料特性和EMS浓度导致部分材料不能正常萌发有关。试验利用EMS诱变甘蓝型油菜品系9226种子，获得株高降低、角果增长、角果数增多和一次有效分枝数增多的4类材料，同时获得少许花色变异、主花序长度增长和角果粒数增多的突变体，可为建立甘蓝型油菜突变体库和丰富育种材料提供参考。但其采用的诱变材料较为单一，未能更好地消除材料差异对EMS处理最适条件的影响，今后可丰富EMS诱变处理材料，扩大材料类型，在获得突变体材料基础上结合分子手段进一步对EMS产生的诱变影响进行遗传分析。

4 结论

甘蓝型油菜在不同浓度EMS处理下产生的效应不同。EMS诱变最佳浓度为1.4%，在此条件下，发芽率接近半致死量，且能适应EMS的损害。获得变异株系的农艺性状指标存在丰富变异，变异系数依次为全株有效角果数>主花序角果数>每角粒数>第一有效分枝部高度=一次有效分枝数>角果长度>主花序有效长度>株高；全株有效角果数变异系数最高，为0.50，其诱变影响最为突出。部分农艺性状间具有紧密联系，呈显著或极显著相关。变异株系分为株高降低(Ⅰ类)、角果数增多(Ⅱ类)、角果增长(Ⅲ类)和一次有效分枝数增多(Ⅳ类)4类。