化学诱变剂EMS诱发花生荚果性状变异的研究

1、文章编号:100224093(2008022*化学诱变剂EMS诱发花生荚果性状变异的研究3王传堂1,2,唐月异1,徐建志1,王秀贞1,杨年华3,刘光臻1,杨新道1(1.山东省花生研究所,山东青岛266100;2.中国海洋大学,山东青岛266003;3.烟台市牟平区农业局,山东烟台264100摘要:对化学诱变剂EMS处理花生所获得的高世代品系的研究发现,处理后代荚果和种子外观性状与内在品质性状均出现明显变异。种子蛋白质含量和油份含量最高可分别提高3和5个百分点,油亚比最高可提高0.79。表明花生品质遗传改良中EMS具有一定的应用潜力。关键词:花生;EMS;荚果;性状变异中图分类号:S565.20

2、3Q78文献标识码:AE M S2i n d uc e d Va r ia t i o n s i n P o d C h a r a c t e r s o f P e a n utWA N G Chuan2tang1,2,TA N G Yue2yi1,XU Jian2zhi1,WA N G Xiu2zhen1,YA N G Nian2hua3,L IU Guang2zhen1,YA N G Xin2dao1(1.S han don g Pean ut Research I nsti t ute,Qi n g d ao266100,Chi na;2.Ocean U ni versi t y

3、of Chi na,Qi n g d ao266100,Chi na;3.M ou p i n g A ricul t u ral B u ra u of Y ant ai,Y ant ai264100,Chi naAbstract:EMS(et hane met hyl sulfo natet reat ment of peanut resulted in remar kable variatio ns in po d lengt h in3of t he4cultivar s used.EMS was fo und usef ul in raising oil co ntent in3of

4、 t he4culti2 var s,where an increase of>5%was po ssible.EMS might al so increase p rotein co ntent by as high as 3%,but significant difference in p rotein co ntent bet ween t he advanced breeding lines bred t hro ugh EMS t reat ment and relevant wild t ype was only recorded in8130and it s derivat

5、ives.Si milarly,for oleic acid to linoleic acid ratio,no ot her lines were significantly different f ro m t he wild t ype except for G2 derivatives.EMS is t herefo re co nsidered to be of so me val ue in peanut qualit y i mp rovement.K ey words:peanut;EMS;po d;character variatio n植物育种中应用化学诱变已为时不短。实践

6、表明,用于选育高产作物品种,化学诱变的效果十分突出。使用化学诱变剂,目前已获得高油、高蛋白或高赖氨酸玉米突变体和早熟、高油酸大豆突变体(安学丽等2003,Gunsto ne2006。花生上,A shri and Goldin(1965报道D ES (diet hyl sulfate具有诱变活性。随后A shri (1970用D ES浸泡花生种子,鉴定出隐性致死单花生学报2008,37(2:59J ou rnal of Peanut S cience,Vol.37,No.2,20083收稿日期:2007212230基金项目:山东省农业科学院高新技术创新基金项目(2006Y CX013;科技部“8

7、63”项目(2006AA10A114;国家自然科学基金(30300224和山东省农业科学院青年基金(2007Y QN007作者简介:王传堂(19682,男,山东莱阳人,山东省花生研究所研究员,主要从事花生野生种利用、分子标记和基因工程研究。基因突变。Ashri and Herzog(1972进一步研究了不同花生品种种子对DES和E MS(et hane m et hyl sulfonat e处理的生理敏感性差异。S i vara m et al (1985和朱保葛等(1997用E MS处理花生种子均育成高产品系。以前的研究报道了花生外观性状的变异,但很少提及化学诱变剂对花生内在品质性状有何影响

8、(Jung et al2000,万书波2005,W ang et al 2006。采用叠氮化钠处理花生品系L7-1获得了超大果型和小果型突变体(王传堂等2002,并应用近红外光谱学技术(N I RS对其进行了品质分析(W ang et al2006。本研究则对E MS花生诱变获得的品系的荚果性状进行了观察、测量,以探明E MS在花生品质改良中的应用效果。1材料与方法1.1材料本研究所用花生高世代品系是由EMS处理鲁花11号、花育16号、8130和G2等4个大粒品种(系得到的。花生品系G2是由栽培种与光叶野生花生杂交育成的。花生样品取自山东省花生研究所莱西试验站诱变品系鉴定圃(2006年春播,地

9、膜覆盖栽培,密度为15万株/hm2。1.2方法根据封海胜和栾文祺(1987方法和Wang et al(2006方法,每品系(种随机选取至少30个有代表性的双仁果测量荚果及种子长、宽、厚、重。花生种子蛋白质含量、油分含量以及油酸和亚油酸占脂肪酸总量的百分率根据本所建立的近红外模型(禹山林等,2003在德国布鲁克光谱仪器公司产Mat rix-I型傅立叶变换近红外光谱仪上测定。每个品系材料至少测量3株,每株测量3次,取平均值。采用广义线性模型(G L M,General Linear Models对品质数据进行多元统计分析。通过Levene测验检验误差方差齐性。若误差方差不齐,多重比较采用Games

10、-Howell法,否则采用Tukey-HSD法。数据统计分析由SPSS12.0软件包完成。2结果与分析2.1EMS对花生荚果外观性状的影响在四个品种(系处理所获得的高世代品系当中,有3个品种(系的处理后代荚果长度变异明显(附表。与鲁花11号、花育16号和G2衍生系不同,8130后代荚果长度没有明显变化。花育16和G2后代品系荚果仅与野生型长度相当或更短。而鲁花11号后代中更长(增长5.52mm或更短(缩短2.65mm的荚果突变体均有发现。本研究证实EMS诱发花生荚果长度变异是有效的,同时也反映出不同基因型对化学诱变剂敏感性存在一定差异。与荚果长度相仿,荚果宽度、厚度、果重也有显著变化(附表。如

11、E1-4D5、E1-5D10和E3 -4D9荚果比野生型鲁花11号更大更重,基豆也更重。荚果大,其中的种子未必大;荚果重,多数情况下基豆也重。与种子外观性状的变异相比,果部性状的变异要明显得多。2.2EMS对花生内在品质的影响如附表所见,花育16号、G2和鲁花11号处理后代与野生型相比,蛋白质含量没有明显变异, 8130后代4个品系蛋白质含量均有提高,尽管对其外观性状影响较小,如E10-1D4蛋白质含量为29.77%,极显著高于野生型(8130。在4个品种(系处理的后代中,有3个品种(系后代含油量明显提高。8130后代含油量与野生型无异,但其他3个品种(系后代有一些品系含油量与野生型差异显著。

12、如E7-9D6含油量55.77%,而野生型(花育16号仅为50.68%,突变体含油量提高了5.09个百分点,显见EMS处理可提高花生种子含油量;另一方面,亦可降低含油量,E2-16D6种子含油量只有44.50%,比对照鲁花11号(52.29%降低了7.79个百分点。在鲁花11号、花育16号和G2等3个品种(系中,EMS处理确实改变了种子脂肪酸中油酸和亚油酸的含量,并在某些情况下,最终改变了油亚比。G2油亚比为1.81,而E5-1D10油酸含量较高,油亚比达2.26,极显著高于G2,E4-4D12油亚比为1.47,极显著低于G2。但花育16和鲁花11后代油亚比与野生型无显著差异。6花生学报37卷

13、附表EMS 处理获得的花生高世代品系及其野生型荚果性状比较Table Pod characters of advanced breeding lines bred t hrough EMS t reat mentand corresponding wild types品系(种Identity荚果长PL (mm 荚果宽PW (mm 荚果厚P T (mm 荚果重PM (g 先豆长A K L (mm 先豆宽A KW (mm 先豆厚A KT (mm 先豆重A KM (g E1-1D544.123347.9517.3018.143.2522.617.799.471.0872期王传堂,等:化学诱变剂E M

14、 S 诱发花生荚果性状变异的研究 (序前表品系(种Identity 基豆长B K L (mm 基豆宽B KW (mm 基豆厚B KT (mm 基豆重B KM (g 蛋白质Protein (%油分Oil (%油酸Oleic acid (%亚油酸Linoleic acid(%22.259.1611.021.2429.3349.7152.4129.508花生学报37卷注:对同一个野生型品种(系处理得到的品系而言,同一列中标注3的数值与野生型相比差异显著(0.05水平,标注33的数值与野生型相比差异极显著(0.01水平。PL=Pod length,PW=Pod width,PT=Pod thickne

15、ss,PM=Pod Mass,A K L=Apical kernel length,A KW=Ap2 ical kernel width,A KT=Apical kernel thickness,A KM=Apical kernel Mass,B K L=Basal kernel length,B KW= Basal kernel width,B KT=Basal kernel thickness,B KM=Basal kernel Mass.3讨论花生种子传统的品质分析方法如索氏提取法测油分、凯氏定氮法分析蛋白质含量、色谱法测脂肪酸,成本高、费时、有一定破坏性,一旦建立了花生各项品质指标的近

16、红外模型,就可以较小的成本、快速、准确地同时测定多项品质指标。NIRS 技术的这一特点,使研究者能够从大量高世代品系中筛选感兴趣的品质突变体,获得足量的数据用于统计学分析,并最终确定不同处理的效果。本研究证实,E MS处理花生可以引起花生荚果大小的变化,而且对于诱发内在品质的变异也是有效的,特别是蛋白质和油分含量。蛋白质含量提高3个百分点,油分提高5个百分点或降低7个百分点,都是可以达到的。对于日益重视健康的消费者来说,以荚果消费的花生食品含油量低是一个很好的性状。在油菜等其他作物中,已育成油亚比大于10的高油酸品种。本研究中,油亚比变幅不宽,可能与E MS处理的起始材料群体不够大有关。近年来

17、,化学诱变因其在TI LLI NG等反向遗传学研究中的新用途,不像转基因技术受到诸多的限制,其产品不需要实行食品标签等优势而受到越来越多的重视。相信通过优化诱变处理条件,并利用近红外技术辅助选择,可以更快地选育出品质更优的花生新品种。参考文献:1安学丽,蔡一林,王久光,等.化学诱变及其在农作物育种上应用J.核农学报,2003,(3:239242. 2Ashri A.,G oldin E.The mutagenic activity of dieth2yl sulfate in peanutJ.Radiation Botany,1965,(5: 431441.3Ashri A.A d omina

18、nt mutation expressivity inducedA rachis hypogaea L.with variable penetrance and bysensitivity of peanut varieties to seed treatments with DES and E MSJ.Radiation Botany,1972,(12:173 178.5封海胜,栾文祺,主编.中国花生品种志M.北京:农业出版社,1987.6G unstone F. D.(ed.M odifying lipids for use infoodM.W oodhead Publishing Limited and CRC Press LLC,2006.7Jung S,Swift D,Sengoku E,et al.The high oleatetrait in the cultivated peanut(A rachis hypogaea L.I.Isolation and characterization of two genes enco2ding microsomal oleoyl2PC desaturasesJ.M ol G enG enet,2000,263:796805.8K odym A.,Afza R.Physical and Chemical Mutagen2e