文武 ,張文彬 ,吳則東 ,3*
(1.甘肅省武威市涼州區(qū)古城鎮(zhèn)農(nóng)技站,武威733000;2.黑龍江大學(xué)農(nóng)作物研究院/中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甜菜研究所;3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北方糖料作物資源與利用重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,哈爾濱 150080)
甜葉菊化學(xué)誘變育種的發(fā)展
文武1,張文彬2,吳則東2,3*
(1.甘肅省武威市涼州區(qū)古城鎮(zhèn)農(nóng)技站,武威733000;2.黑龍江大學(xué)農(nóng)作物研究院/中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甜菜研究所;3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北方糖料作物資源與利用重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,哈爾濱 150080)
介紹了化學(xué)誘變劑及其與物理誘變劑的優(yōu)缺點(diǎn),綜述了甜葉菊化學(xué)誘變(秋水仙素、甲基磺酸乙酯、疊氮化鈉等)育種研究的發(fā)展。為快速培養(yǎng)高品質(zhì)甜葉菊新種質(zhì)提供參考。
甜葉菊;化學(xué)誘變育種;秋水仙素;誘變劑;甜菊糖;甜菊糖苷;萊鮑迪苷
據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織和國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(FAO/IAEA),在突變品種數(shù)據(jù)庫(kù)(MVD)至少收集3233個(gè)突變品種,這些品種,創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益[1]。為改善甜葉菊產(chǎn)質(zhì)量,以γ照射、重輻射、離子束、紫外線等的物理誘變技術(shù)在甜葉菊應(yīng)用研究有了一定的發(fā)展[2]?;瘜W(xué)誘變劑同樣在改良甜葉菊有益性狀和糖苷含量與品質(zhì)方面也進(jìn)行了大量的研究探討[3-22],尤其是秋水仙素創(chuàng)造多倍體(四倍體)種質(zhì)的研究更為活躍[9-22]。本文對(duì)化學(xué)誘變劑處理甜葉菊的誘變育種研究應(yīng)用予以綜述,從此側(cè)面探討創(chuàng)造優(yōu)良甜葉菊新品系的可能性與可用性,對(duì)未來(lái)甜葉菊的發(fā)展提供借鑒與參考。
化學(xué)誘變劑是植物突變育種很有效的一類物質(zhì),可導(dǎo)致高突變率尤其是點(diǎn)突變[23]?;瘜W(xué)誘變劑主要包括,⑴堿基類似物:5-溴尿嘧啶(BU)、5-溴脫氧尿苷(BudR)、2-氨基嘌呤(2AP)。 ⑵烷化劑:①磺酸鹽類,如:甲基磺酸乙酯(EMS)、甲基磺酸甲酯(MMS)、硫酸二乙酯(DES);②硫芥類,如:乙基-2-氯乙基硫(ethyl-2-chloroethyl sulphide);③氮芥類,如:2-氯乙基二甲基胺(2-chloroethyl-dimethyl amine);④環(huán)氧化合物,如:氧化乙烯亞胺羥胺(NH2OH)、N-甲基-N'-硝基-N-亞硝基胍(MNNG)、疊氮化鈉(NaN3)和重氮甲烷;⑤亞硝基脲類,如:甲基亞硝基脲(MNU)、乙基亞硝基脲(ENU)、卡莫司?。˙CNU)。⑶插層劑,如:吖啶橙、原黃素、溴化乙錠。⑷亞硝酸,如:N乙酸基-N-2乙酰胺基氟(N-acetoxy-N-2-acetyl-aminofluorine,NAAAF)[1]。它們對(duì)DNA各有不同的作用方式,如脫氨基作用、轉(zhuǎn)換和插入誘導(dǎo),轉(zhuǎn)錄和復(fù)制中斷或鏈斷裂[24]。在國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)突變品種數(shù)據(jù)庫(kù)的突變品種80%以上是烷化劑處理實(shí)現(xiàn)的。常用的化學(xué)誘變劑:秋水仙素、EMS、DES、MNUA、ENU[25],其中秋水仙素又名秋水仙堿,對(duì)誘導(dǎo)多倍體的形成最為有效,在很多作物中是重要的多倍體誘變劑。當(dāng)秋水仙素與正在進(jìn)行有絲分裂的細(xì)胞接觸時(shí),能與細(xì)胞中的微管蛋白結(jié)合,使紡錘絲合成受到阻礙,抑制已經(jīng)復(fù)制的染色體分向兩極,最后加倍的染色體留在同一細(xì)胞,當(dāng)秋水仙素解除后,細(xì)胞有絲分裂又能正常進(jìn)行[20]。EMS(CH3SO2OC2H5)也是廣泛流行使用的化學(xué)誘變劑,它屬于單功能烷化劑,可誘導(dǎo)化學(xué)變化,導(dǎo)致核苷酸分子的錯(cuò)配和堿基改變,導(dǎo)致高的基因突變頻率和低的染色體畸變率,由于烷基化,鳥(niǎo)嘌呤形成O6乙基鳥(niǎo)嘌呤(O6-ethylguanine),這很容易與胸腺嘧啶配對(duì)而代替胞嘧啶,進(jìn)一步在隨后的DNA修復(fù),原來(lái)的G/C對(duì)被A/T替代,EMS在堿基間創(chuàng)建一個(gè)轉(zhuǎn)換/顛換現(xiàn)象,偶爾出現(xiàn)錯(cuò)義突變和無(wú)義突變[5,24,26]。對(duì)化學(xué)誘變劑有效劑量的選擇取決于其強(qiáng)度、處理周期,使用的溶劑或溶液的pH值[23,26]。
化學(xué)誘變劑的優(yōu)點(diǎn):⑴使用經(jīng)濟(jì)方便,只需少量的藥劑和簡(jiǎn)單的設(shè)備;⑵有一定專一性,特定的化學(xué)藥劑,僅對(duì)某個(gè)堿基或幾個(gè)堿基有改變作用,因此可改變品種單一不良性狀,而保持其它優(yōu)良性狀不變;⑶破壞性小,與遺傳物質(zhì)發(fā)生生化反應(yīng),多引起基因的點(diǎn)突變,不像輻射誘變尤其高能輻射致使染色體結(jié)構(gòu)變異廣泛。使用方法:如果是種子,干種子預(yù)先浸泡,使細(xì)胞活潑增加敏感性、提高膜透性;細(xì)胞處DNA合成階段時(shí),對(duì)誘變劑最敏感,誘變處理應(yīng)在DNA合成前進(jìn)行。處理方法有浸泡法、涂抹法、滴液法、注入法、熏蒸法和施入法等。誘變后處理:清水反復(fù)沖洗或使用化學(xué)清除劑,以降低殘留。注意:化學(xué)誘變劑都有不同程度的毒性,如烷化劑是潛在的致癌物質(zhì),在使用時(shí)應(yīng)避免皮膚接觸或吸入體內(nèi)[1,23-24]。
物理與化學(xué)誘變劑比較:物理誘變劑比化學(xué)誘變劑的風(fēng)險(xiǎn)小、無(wú)毒,操作后無(wú)需對(duì)材料解毒及清潔?;瘜W(xué)誘變劑處理通常是不成功的,不易對(duì)無(wú)性繁殖的植物如甜葉菊進(jìn)行誘導(dǎo)突變,主要是由于化學(xué)化合物的吸收和滲透力很低,無(wú)法進(jìn)到植物組織內(nèi)。而物理誘變因素特別是γ射線,可提供準(zhǔn)確的劑量、具有足夠的重現(xiàn)性和一致的高滲透能力作用于植物組織[1,26-27]。然而,誘變處理的結(jié)果仍然是隨機(jī)的、不育率高。因此,對(duì)每種基因型處理都需要?jiǎng)┝績(jī)?yōu)化[23,26]。隨著誘變劑的不斷開(kāi)發(fā),無(wú)論是物理的還是化學(xué)的,植物育種者有能力誘導(dǎo)突變體并在育種計(jì)劃中使用。
2.1 秋水仙素創(chuàng)造甜葉菊多倍體品系
Handro等采用不同濃度的秋水仙素(0.25%、0.50%、0.75%、1.00%、1.50%和2.50%)處理甜葉菊(2n=22)誘導(dǎo)多倍體。用流式細(xì)胞術(shù)分析,確定倍性水平。獲得的四倍體植株葉中甜菊糖苷(STV)含量比對(duì)照高2.5倍[3]。Rameshsing等使用上述劑量的秋水仙素處理開(kāi)發(fā)不同的甜菊突變體,采用流式細(xì)胞分析術(shù)測(cè)定倍性水平。結(jié)果,一些多倍體表現(xiàn)為STV和萊鮑迪苷A(Reb A)含量增加兩倍(與對(duì)照比)。因此,甜葉菊多倍體誘導(dǎo)證實(shí)秋水仙素作為創(chuàng)造新的高甜菊糖(STV和Reb A)含量有效的誘變劑,有助于甜葉菊作物的改良[10]。Hegde等用不同濃度的秋水仙素誘變多倍體甜葉菊,通過(guò)流式細(xì)胞術(shù)驗(yàn)證,誘變的倍性水平包括二倍體、三倍體、四倍體和混倍體形式。在最初的試驗(yàn)表明這些多倍體表現(xiàn)為可變性,誘變的多倍體具有較好的農(nóng)藝性狀與最大糖苷含量。因此,倍性水平可以產(chǎn)生變異,并可改善甜葉菊的品質(zhì)[11]。
Ghonema等以0.01%、0.05%、0.10%、0.25%和0.50%濃度的秋水仙素處理甜葉菊種子和一個(gè)月的芽,秋水仙素處理的種子和芽的致死濃度為0.10%~0.50%。0.01%、0.05%處理與對(duì)照的種子存活率分別為5.2%、3.0%和4.1%,芽的存活率分別為37.2%、36.3%和48.5%。甜菊糖總含量,0.05%處理的種子增加到100.31mg/g(對(duì)照84.49 mg/g),0.01%和0.05%處理的芽下降到49.73 mg/g和76.36 mg/g(對(duì)照98.04 mg/g)。對(duì)處理種子純化染色質(zhì)DNA的化學(xué)成分分析表明,0.05%秋水仙素處理組蛋白高于其他處理,對(duì)照的組蛋白含量最低;芽對(duì)照組蛋白高于秋水仙素處理,其中0.01%秋水仙素處理組蛋白含量最低。0.05%秋水仙素處理的種子基因組抑制片段為83.0%(對(duì)照為66.7%),其基因組活性片段為17.0%(對(duì)照為33.3%);0.01%秋水仙素處理的種子基因組抑制片段為63.7%(對(duì)照為79.3%),其基因組活性片段為20.7%(對(duì)照為36.3%)。非組蛋白的轉(zhuǎn)錄活性排序?yàn)?,種子:對(duì)照>0.01%秋水仙素處理>0.05%秋水仙素處理;芽:0.05%秋水仙素處理>0.01%秋水仙素處理>對(duì)照。組蛋白的轉(zhuǎn)錄活性排序?yàn)?,種子:對(duì)照<0.01%秋水仙素處理<0.05%秋水仙素處理;芽:0.01%秋水仙素處理<0.05%秋水仙素處理<對(duì)照。0.05%秋水仙素處理的種子和芽脯氨酸含量分別為17.5μg/g和45.95μg/g,表明,這些甜葉菊的處理是由于脯氨酸差異表達(dá)而致的遺傳或至少基因表達(dá)。脯氨酸作為一種相容的細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì),可平衡細(xì)胞質(zhì)外鹽的積累。得到兩個(gè)多倍體植株,有可能通過(guò)組織培養(yǎng)進(jìn)行繁殖[12]。
張虹等采用不同濃度秋水仙素、不同時(shí)間處理對(duì)甜葉菊萌動(dòng)種子進(jìn)行誘導(dǎo),研究表明,含2%二甲基亞砜(DMSO)的0.1%秋水仙素處理甜葉菊萌動(dòng)種子1d可有效誘導(dǎo)產(chǎn)生多倍體,其誘導(dǎo)率為20%。對(duì)根尖細(xì)胞染色體和流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)表明,誘導(dǎo)的植株染色體數(shù)目和DNA含量均為二倍體植株的2倍。四倍體植株性狀表現(xiàn)為:葉片大、扭曲皺縮而色深綠,葉片下表皮氣孔大、密度低,花蕾大、開(kāi)花延遲等[13]。漆慧娟采用不同濃度秋水仙素、不同時(shí)間處理甜葉菊(2n=22)萌芽種子和無(wú)菌苗莖段,結(jié)果表明:0.3%秋水仙素浸泡甜葉菊萌芽種子1d和0.1%秋水仙素浸泡甜葉菊莖段2d,獲得最高的同源四倍體(2n=44)誘導(dǎo)率(分別為11.63%和32.50%),也就是:用秋水仙素高濃度短時(shí)間或低濃度長(zhǎng)時(shí)間處理效果較好。種子浸泡法和莖段離體誘導(dǎo)法各獲得13株和45株四倍體植株(共58株),離體誘導(dǎo)多倍體比種子處理的效果更好。染色體檢測(cè)要注意辨別同時(shí)存在兩種染色體條數(shù)(2n=22和2n=44)的嵌合體植株。與二倍體植株相比,四倍體植株生長(zhǎng)緩慢,葉片皺縮、葉色深、葉寬厚,葉干物質(zhì)重,花序較大;四倍體保衛(wèi)細(xì)胞增大、葉綠體數(shù)增多、葉綠素含量增高,氣孔明顯增大而密度顯著減小。四倍體植株的SrKO、SrKA13H和SrUGT74G1基因表達(dá)量顯著高于二倍體植株,而SrUGT85C2和SrUGT76G1基因則相反[14]。李紅以二倍體甜葉菊健壯嫩芽為外植體建立甜葉菊無(wú)菌快速繁殖體系,在此基礎(chǔ)上,用0.05%、0.10%及0.20%的秋水仙素溶液處理甜葉菊不定芽試圖誘導(dǎo)同源四倍體,用染色體檢測(cè)和流式細(xì)胞術(shù)鑒定其倍性。結(jié)果表明,0.20%秋水仙素溶液浸泡甜葉菊不定芽12h,可誘導(dǎo)32.14%的同源四倍體,高于其它處理。與二倍體相比,四倍體植株葉片大、肥厚、皺縮、葉色濃綠,氣孔大;除MDA的含量顯著低于二倍體外,其蒸騰速率、光合速率、光合色素含量、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、SOD、CAT和POD明顯高于二倍體,其STV和Reb A含量分別比二倍體高4.45%和4.68%。與二倍體比,四倍體基因組DNA的總、全甲基化率均降低,而半甲基化率則升高,其29.72%的甲基化發(fā)生了改變[15]。
陳紹潘等的研究表明,用0.1%秋水仙素溶液處理甜葉菊(2n=22)苗生長(zhǎng)點(diǎn)誘變產(chǎn)生四倍體植株,以8次點(diǎn)滴處理誘變率最高(31.25%)。與二倍體植株比,四倍體植株葉色更濃綠、葉片肥大,葉長(zhǎng)、寬和厚度分別是二倍體的2.1倍、2.3倍和1.7倍,莖稈矮壯,葉片氣孔增大、密度減少,其葉片甜菊糖含量為15.7%,比二倍體(10.8%)提高4.9個(gè)百分點(diǎn)[16]。王波等用不同濃度的秋水仙素對(duì)甜葉菊(2n=22)莖段外植體進(jìn)行不同時(shí)間處理,結(jié)果,甜葉菊受秋水仙素的影響很大,再生苗生根也受到了一定影響;誘導(dǎo)四倍體的最佳劑量為0.1%秋水仙素處理3d,多倍體誘導(dǎo)率達(dá)42.3%,且再生植株存活率高。四倍體植株葉色深、葉片肥厚、植株矮壯,氣孔增大、密度變低,細(xì)胞核體積增大[17]。彭程等亦用不同濃度的秋水仙素對(duì)甜葉菊(2n=22)莖段外植體進(jìn)行不同時(shí)間處理,結(jié)果,0.025%的秋水仙素比較適宜甜葉菊多倍體離體誘導(dǎo)的持續(xù)誘變,直至試管苗再生而無(wú)需清洗外植體和更換培養(yǎng)基,簡(jiǎn)化了甜葉菊多倍體誘導(dǎo)操作環(huán)節(jié),提高了離體誘導(dǎo)效率。誘導(dǎo)的四倍體植株與以上同類研究相似:葉片肥厚、花蕾大、開(kāi)花延遲等[18]。張路路以0.1%秋水仙素對(duì)7個(gè)甜葉菊品系的離體苗莖段進(jìn)行誘導(dǎo)處理3d,將誘導(dǎo)莖段轉(zhuǎn)移到繼代培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)約1個(gè)月。結(jié)果表明,在處理的7個(gè)品系中,B1品系的四倍體誘導(dǎo)率最高(26.7%),獲得的誘導(dǎo)苗最多。這可能與品種本身遺傳差異有關(guān),不同生長(zhǎng)階段的材料對(duì)秋水仙素的敏感性不同。秋水仙素對(duì)材料有一定的毒害作用,早期誘導(dǎo)植株的多倍體特征并不明顯,生長(zhǎng)勢(shì)比較弱,苗矮化現(xiàn)象較為嚴(yán)重,有部分傷害,部分芽褐化死去或形成畸形苗,所以早期形態(tài)學(xué)鑒定并不可靠。后期大田栽培的四倍體植株表現(xiàn)為較矮,葉厚實(shí)、色深綠,葉長(zhǎng)寬變大,氣孔大、密度小。四倍體Reb A占總糖苷含量的74.6%,比對(duì)照高3.8個(gè)百分點(diǎn)[20]。
Rameshsing等采用0.25%、0.50%、0.75%、1.00%、1.50%和2.50%秋水仙素處理甜葉菊獲得突變體,用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)處理植株的DNA含量,以確定倍性的變化。結(jié)果每個(gè)突變體植株的生長(zhǎng)、產(chǎn)量和活性成分含量都有提高。即秋水仙素處理的植株株高、葉片大小、厚度、葉綠素含量都有增加,而節(jié)間長(zhǎng)度降低;誘變的四倍體STV和Reb A含量最高,分別為13.969%和4.53%(對(duì)照分別為9.534%和4.11%)。因此,甜葉菊誘變四倍體是有效的,可提高生物量和甜菊糖(STV和Reb A)含量有助于甜葉菊作物的改良[21]。蘇婷婷用0.01%、0.05%、0.10%和0.20%四個(gè)濃度秋水仙素對(duì)甜葉菊組培苗分別處理12、24、48h誘導(dǎo)多倍體,結(jié)果,以0.10%秋水仙素處理1d誘導(dǎo)率最大(26.7%),在獲得的130株四倍體植株有6株甜菊糖和Reb A含量極顯著高于對(duì)照,其中一株的STV和Reb A含量分別是對(duì)照的3.1倍和6.7倍。四倍體植株的葉綠體含量和氣孔等性狀顯著高于二倍體植株。秋水仙素濃度和處理時(shí)間對(duì)甜葉菊組培苗根尖細(xì)胞有絲分裂的影響結(jié)果為:從0.01%濃度處理12h到0.10%濃度處理24h,對(duì)根尖細(xì)胞分裂有促進(jìn)作用,有絲分裂指數(shù)由19.72%增加到最高的30.99%;隨著處理劑量和時(shí)間的增大,有絲分裂呈下降趨勢(shì),至0.20%濃度處理48h的有絲分裂指數(shù)為18.93%,對(duì)甜葉菊根尖細(xì)胞的分裂產(chǎn)生抑制作用[22]。
2.2 EMS、NaN3在甜葉菊中的應(yīng)用
周玉麗為獲得甜葉菊耐鹽突變體,采用化學(xué)誘變劑EMS處理甜葉菊組養(yǎng)苗莖段、以NaCl作為選擇壓力,將甜葉菊組培苗置于濃度為0~1.2%的EMS中,分別浸泡震蕩0h~12h后,接種于培養(yǎng)基培養(yǎng),低濃度EMS和短時(shí)間處理對(duì)甜葉菊組培苗株高、生根率和存活率影響較小,當(dāng)EMS濃度>1.0%、處理時(shí)間>8 h或濃度>0.8%、處理時(shí)間>10 h,甜葉菊組培苗有一半存活,因此,EMS處理甜葉菊組培苗腋芽莖段的適宜濃度和時(shí)間分別為0.8%~1.0%和8~10h。將甜葉菊組培苗莖段經(jīng)1.0%EMS處理8h后,接種于含1.0%NaCl的MS培養(yǎng)基中,45 d的存活率(13.67%)顯著高于對(duì)照(3.33%),獲得的41株耐鹽變異株中有4株在DNA水平上表現(xiàn)出變異。變異株的相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量顯著低于對(duì)照,其葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量顯著高于對(duì)照,CAT、POD和SOD酶活性在多數(shù)鹽脅迫條件下顯著高于對(duì)照。這表明,EMS誘導(dǎo)甜葉菊組培苗產(chǎn)生的突變體經(jīng)篩選后可增強(qiáng)其耐鹽性。移栽的成苗與對(duì)照株比葉片肥大、葉色濃綠、生長(zhǎng)健壯[4]。
何克勤等采用不同濃度的NaN3和不同處理時(shí)間對(duì)甜葉菊離體培養(yǎng)的莖段進(jìn)行誘變處理,結(jié)果表明,NaN3處理的LD50為9 mmol/L、浸泡4 h,該處理的植株矮化、腋芽數(shù)減少,較低濃度的NAN3(3mg/L)誘變處理對(duì)再生苗傷害較小,較適合NaN3離體誘變的技術(shù)體系為3mg/L處理20 d。RAPD和SRAP檢測(cè)表明,有28.6%再生苗的DNA序列發(fā)生了一定程度的變異,最高多態(tài)性比率為54.2%,這為使用NaN3對(duì)甜葉菊進(jìn)行大規(guī)模的離體誘變奠定技術(shù)基礎(chǔ)[6-8]。
2.3 化學(xué)誘變劑復(fù)合處理在甜葉菊中的應(yīng)用
甜葉菊葉外植體經(jīng)一系列的EMS(化學(xué)誘變劑)和γ輻射(物理誘變劑)處理,所有處理中,0.4%v/v EMS和0.95 kR劑量的γ輻射是最有效的處理,可直接將芽誘導(dǎo)突變體。對(duì)EMS(E)、γ輻射(G)處理和對(duì)照(C)植株進(jìn)行光合參數(shù)研究,其中E和G植株表現(xiàn)出較低的葉綠素含量、蒸騰速率、CO2交換率和氣孔導(dǎo)度。植株收獲時(shí)測(cè)定其生長(zhǎng)過(guò)的土壤有機(jī)碳(OC)、電導(dǎo)率(EC)、磷(P)、鉀(K)、總凱氏氮(TKN)含量均減少。 ISSR 分析E、G和C的多態(tài)性條帶占總107條的63%,E植株與C植株在系統(tǒng)發(fā)育上更遙遠(yuǎn)。在植物化學(xué)分析中,G植株的Reb A含量成倍增高而STV含量(3.2±0.22%DW)降低,而E植物的STV含量(8.2±0.56%DW)和Reb A 含量(6.7±0.34%DW)比對(duì)照增高 1.5~2.0倍,甜菊醇含量:E 植株(3.1±0.15%DW)和 G 植株(2.3±0.21%DW)都很低。RT-PCR分析表明,甜菊糖的增加是由于UGT74G1和UGT76G1分別執(zhí)行STV和Reb A的生物合成。 而 E 植株在 UGT74G1(RQ=5.51±0.5)和 UGT76G1(RQ=6.61±0.5)基因表達(dá)中增加 5~6 倍,G植物在 UGT76G1(RQ=5.29±0.2)基因表達(dá)中增加 5 倍[5]。
用于誘變育種的化學(xué)誘變劑較多,有的尚未在甜葉菊中應(yīng)用;秋水仙素和組織培養(yǎng)法結(jié)合是目前誘導(dǎo)多倍體常用方法之一,其優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便省時(shí),重復(fù)性好,誘導(dǎo)率高,易于大批繁殖。在今后是否可以將以往成功的化學(xué)誘變劑做進(jìn)一步的探索研究,或與已在其它作物上應(yīng)用而甜葉菊未用過(guò)的化學(xué)誘變劑結(jié)合,或與物理誘變方法結(jié)合,也許會(huì)產(chǎn)生特異的、某種性狀更優(yōu)良的新的突變體,為甜葉菊進(jìn)一步改良做親本加以利用。
[1]Mba,C.Induced mutations unleash the potentials of plant genetic resources for food and agriculture[J].Agronomy,2013,3:200-231
[2]張正鵬.甜葉菊物理誘變育種的發(fā)展[J].中國(guó)糖料,2017,39(5):61-64
[3]W Handro,CM Ferreira,EIS Floh.Chromosomal variability and growth rate in cell suspension cultures of Stevia rebaudiana (Bert.)Bertoni[J].Plant Science,1993,93(1-2):169-176
[4]周玉麗.甜葉菊EMS誘變及耐鹽突變體的篩選與鑒定[D].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué),2013
[5]SA Khan,LU Rahman,R Verma,K Shanker.Physical and chemical mutagenesis in Stevia rebaudiana:variant generation with higher UGT expression and glycosidic profile but with low photosynthetic capabilities[J].Acta Physiologiae Plantarum,2016,38(1):1-12
[6]何克勤,胡能兵,崔廣榮,周玉麗.甜葉菊莖段腋芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基和NaN3誘變條件篩選及誘變?cè)嚬苊鏟OD同工酶分析[J].植物資源與環(huán)境學(xué)報(bào),2012,21(3):74-79
[7]何克勤,胡能兵,周玉麗,崔廣榮.甜葉菊離體誘變與分子初檢[J].熱帶作物學(xué)報(bào),2012,33(5):866-870
[8]何克勤,胡能兵,吳海東,等.甜葉菊 NaN3離體誘變技術(shù)體系的建立[J].熱帶作物學(xué)報(bào),2012,33(11):2024-2029
[9]N Chavan,SN Hegde,M Vasundhara.Evaluation of field performance of polyploids of Stevia rebaudiana (Bertoni)and their in vitro propagation[J].Research Journal of Agricultural Sciences,2015,6(2):255-258
[10]CN Rameshsing,SN Hegde,M Vasundhara.Enhancement of steviol glycosides in stevia (Stevia rebaudiana Bertoni)through induction of polyploidy[J].Current Trends in Biotechnology&Pharmacy,2015,9 (2)141-146
[11]SN Hegde,CN Rameshsing,M Vasundhara.Characterization of Stevia rebaudiana Bertoni polyploids for growth and quality[J].Medicinal Plants,2015,7(3):188-195
[12]M.Ghonema,Ahmed.E.Khaled,Nader.R.Abdelsalam,et al.Physico-Chemical Properties of Chromatin,Proline Content;and Induction of Polyploidy in Stevia rebaudiana (Bertoni)[J].Alexandria Science Exchange Journal,2015,36(2):147-156
[13]張虹,劉祥,虎娟,等.甜葉菊多倍體誘導(dǎo)[J].分子植物育種官方網(wǎng)站,2017,15(3):1010-1013
[14]漆慧娟.甜葉菊多倍體誘導(dǎo)及其生物學(xué)特性的研究[D].浙江農(nóng)林大學(xué),2014
[15]李紅.甜葉菊同源四倍體種質(zhì)創(chuàng)新及生物學(xué)特性比較[D].南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2013
[16]陳紹潘,陳紹裘,楊英華,翟志強(qiáng).秋水仙堿誘變甜菊多倍體的研究[J].植物科學(xué)學(xué)報(bào),1995,46(1):1-7
[17]王波,崔廣榮,何克勤,等.甜葉菊多倍體離體誘導(dǎo)技術(shù)體系的建立[J].熱帶作物學(xué)報(bào),2011,32(9):1711-1714
[18]彭程,張路路,葉超,等.低濃度秋水仙素離體誘導(dǎo)甜葉菊多倍體技術(shù)體系的建立[J].熱帶作物學(xué)報(bào),2014,35(4):673-677
[19]M Suhad.Induction of genetic variability by colchicine treatment in Stevia rebaudiana bertoni[DB/OL].Bangalore:University of Agricultural Sciences GKVK,2012 http://krishikosh.egranth.ac.in/handle/1/85661
[20]張路路.甜葉菊多倍體誘導(dǎo)及農(nóng)藝性狀比較[D].安徽科技學(xué)院,2014
[21]CN Rameshsing,SN Hegde,MR Wallalwar.Crop improvement in stevia (Stevia rebaudiana Beroni)through colchicines[J].Res.Environ.Life Sci.,2015,8(2):393-396
[22]蘇婷婷.N+離子束和秋水仙素對(duì)甜葉菊誘變效應(yīng)的影響[D].安徽大學(xué),2012
[23]S.M.Jain,Mutagenesis in Crop Improvement under the Climate Change[J].Romanian Biotechnological Letters,2010,15(2):88-106
[24]Forster,B.P.,Shu,Q.Y.,&Nakagawa,H.Plant mutagenesis in crop improvement:Basic terms and applications.Plant Mutation Breeding and Biotechnology,2012:9-20 http://dx.doi.org/10.1079/9781780640853.0009
[25]Ashok Kumar Yadav,S.Singh,D.Dhyani,and P.S.Ahuja.A review on the improvement of stevia[Stevia rebaudiana (Bertoni)][J].Canadian Journal of Plant Science,2011,91(1):1-27
[26]Miao Si,CHIEW,Kok Song,LAI,et al.A Review on Induced Mutagenesis of Stevia rebaudiana Bertoni[J].PJSRR,2016,2(3):77-85
[27]Ali,A.A.,Aboshosha,A.A.,Kassem,M.K.,et al.Salinity tolerance and stevioside improvement of in vitro selected stevia(Stevia rebaudiana)mutants[J].International Journal of Current Research in Bioscience and Plant Biology,2015,2:11-20
Development of Chemical Mutation Breeding of Stevia
WEN Wu1,ZHANG Wen-bin2,WU Ze-dong2,3*
(1.Agrotechnical Station of Liangzhou District Gucheng Town,Wuwei 733000,Gansu;2.Crop Academy of Heilongjiang University/Sugar Beet Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences,Harbin 150080;3.Key Laboratory of North Sugar Crop Resource and Utilization,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Harbin 150080)
The advantages and disadvantages of physical and chemical mutagens were introduced.The development of chemical mutagenesis breeding (mutagens:colchicine,ethyl methyl sulfonate,sodium azide,etc.)breeding research in stevia was reviewed to provide references for the rapid creation of high-quality stevia germplasms.
stevia;chemical mutation breeding;colchicine;mutagen;steviol glycoside;stevioside;rebaudioside A
S566.9
B
1007-2624(2017)06-0063-04
10.13570/j.cnki.scc.2017.06.020
2017-04-06
文 武(1983-),男,甘肅武威人,助理農(nóng)藝師,主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。Email:gcznjz@163.com
吳則東(1972-),男,黑龍江依蘭人,副研究員,博士,從事作物遺傳及分子育種研究。E-mail:331056376@qq.com