張 婷 溫宏偉 袁 凱 逯臘虎 史曉芳 張明義 姬虎太 楊 斌

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究所，山西臨汾 041000)

小麥?zhǔn)俏覈?guó)主要糧食作物，提高小麥單產(chǎn)水平對(duì)保障我國(guó)糧食安全具有重要意義[1]。然而近年來(lái)旱地小麥育種中使用的親本來(lái)源愈漸單一，遺傳范圍逐漸狹窄，導(dǎo)致育成品種的遺傳相似性增加，產(chǎn)量、品質(zhì)和對(duì)逆境的綜合抗性也少有突破性進(jìn)展，增加了小麥生產(chǎn)的安全隱患[2]，且傳統(tǒng)育種周期長(zhǎng)，自然變異率低，難以滿(mǎn)足人口不斷增長(zhǎng)與可利用耕地面積不斷減少背景下對(duì)小麥育種效率的迫切需求[3]。因此，如何高效創(chuàng)制優(yōu)異種質(zhì)資源，縮短育種年限，提高育種效率，是當(dāng)前小麥抗旱育種工作中亟待解決的問(wèn)題。

利用甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate，EMS)進(jìn)行誘變處理是目前最為有效的化學(xué)誘變技術(shù)。其操作簡(jiǎn)便，誘變率高，可以產(chǎn)生豐富的點(diǎn)突變，對(duì)材料損傷小，不易造成染色體畸變[4]，能夠創(chuàng)制出常規(guī)育種技術(shù)難以得到的新性狀[5]，被廣泛用于小麥、小稻等[6－12]種質(zhì)資源創(chuàng)制與遺傳研究工作中。在小麥種質(zhì)資源創(chuàng)制方面，孫玉龍等[13]通過(guò)EMS 誘變盛農(nóng)1 號(hào)，對(duì)M3突變體庫(kù)生物學(xué)特性和農(nóng)藝性狀進(jìn)行調(diào)查，獲得了18 個(gè)穩(wěn)定遺傳的變異株系；張貞彩等[14]對(duì)濟(jì)麥20 和濟(jì)麥22 EMS 誘變?nèi)后w的M3種子進(jìn)行理化特性分析，發(fā)現(xiàn)濟(jì)麥22 誘變材料直鏈淀粉平均含量低于野生型，而濟(jì)麥20 的相差不大，并篩選出2 個(gè)糊化粘度與誘變親本差異較大的材料；張紀(jì)元等[15]利用EMS創(chuàng)制弱筋小麥品種寧麥9 號(hào)突變體庫(kù)，獲得了Ax1、Bx7、By8、Dx2、Dx12 和Ax1＋By8 缺失的高分子量谷蛋白亞基突變體，其谷蛋白大聚體和谷蛋白/醇溶蛋白比值較對(duì)照均有不同程度降低，為弱筋小麥育種提供了新的種質(zhì)材料；Yasui 等[16]誘變處理面包小麥種子，在M2材料中發(fā)現(xiàn)了糯質(zhì)小麥突變體，最終育成了糯質(zhì)普通小麥新品系K107wx1 和K107wx2。在遺傳研究方面，張維宏等[17]處理了小麥抗葉銹病近等基因系TcLr19 的種子，從M3中篩選到6 個(gè)感病突變體，為L(zhǎng)r19 基因功能研究提供了理想的材料；Kuraparthy等[18]利用EMS 突變體將控制分蘗的tin3 基因定位在3A 染色體的長(zhǎng)臂上；Xu 等[19]利用EMS 突變體將控制分蘗數(shù)與株高的穩(wěn)定主效數(shù)量性狀位點(diǎn)(quantitative trait locus，QTL)定位在2D 染色體的短臂上，為小麥株高和分蘗遺傳研究奠定了基礎(chǔ)；Lombardo 等[20]從EMS 誘變?nèi)后w中篩選出27 個(gè)高分子量谷蛋白亞基(high molecular weight glutenin subunit，HMW-GS)的M3突變體，研究了HMW-GS 基因敲除在小麥品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)上的潛在應(yīng)用。

雖然國(guó)內(nèi)外已開(kāi)展了許多關(guān)于小麥EMS 誘變的研究，但鮮有利用小麥抗旱品種構(gòu)建EMS 突變體庫(kù)并從中選育抗旱新品種的報(bào)道。鑒于此，本研究以全國(guó)旱地區(qū)試對(duì)照品種晉麥47 為試驗(yàn)材料，利用山西農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究所誘變育種課題組小麥EMS 高效誘變技術(shù)進(jìn)行種子誘變處理，對(duì)包含12 272 個(gè)單株的M2突變體庫(kù)表型性狀進(jìn)行了調(diào)查統(tǒng)計(jì)，旨在創(chuàng)制特殊的突變材料，為小麥遺傳研究提供資源。此外，針對(duì)晉麥47 株高偏高、品質(zhì)較差的缺陷，在M7和M8高代誘變材料中篩選出株高較野生型降低且農(nóng)藝性狀接近野生型的50 份突變材料，利用近紅外分析儀進(jìn)行品質(zhì)性狀快速測(cè)定，初步篩選出品質(zhì)性狀優(yōu)于野生型的突變材料，以期為小麥抗旱品種品質(zhì)改良與新品種選育提供基礎(chǔ)材料。

1 材料與方法

1.1 材料

晉麥47，由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所旱地小麥育種組育成，1995年通過(guò)山西省品種審定委員會(huì)審定，1998年又分別通過(guò)國(guó)家及陜西省品種審定委員會(huì)的審定，至今仍被作為國(guó)家和山西省旱地區(qū)試的對(duì)照品種。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 誘變處理 首先，挑選籽粒均勻一致的晉麥47 純系種子，用0.1%HgCl2處理15 s，滅菌超純水漂洗種子3 次，再用滅菌超純水在20℃條件下浸泡8 h，中間每隔2 h 取出用滅菌超純水清洗1 次；其次，將浸泡后的種子平鋪于濕潤(rùn)濾紙上，每隔2 h 加入滅菌超純水保持濾紙濕潤(rùn)，待種子萌發(fā)直至露白；然后，用滅菌超純水清洗3 次，將種子放置于陰涼處晾干；最后，將陰干的種子浸泡于0.6%EMS 磷酸緩沖液中，20℃條件下30 r·min－1震蕩6 h。處理完成后加入5%Na2S2O3溶液終止反應(yīng)，用滅菌超純水清洗3 次，清洗過(guò)的種子放置于陰涼處晾干。

1.2.2 田間種植與表型性狀的調(diào)查 試驗(yàn)在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究所韓村試驗(yàn)基地進(jìn)行，全生育期無(wú)灌溉。2017年9月25日將EMS 處理后的M1種子進(jìn)行點(diǎn)播，行距0.25 m，株距0.08 m，成熟后每株選取主莖單穗收獲M2種子。2018年9月28日將M2種子每行30 粒點(diǎn)播種植成穗行，行距、株距同上年度，每20 行插入晉麥47 野生型作為對(duì)照。2019年在小麥灌漿中后期調(diào)查M2每個(gè)穗行的株數(shù)，觀察并記載株高、株型、育性、穗型、葉型、分蘗、芒、抗病性等表型性狀的突變株數(shù)。

M7和M8突變材料共計(jì)663 份，是由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究所誘變育種課題組自2010年起利用EMS誘變處理晉麥47 種子，并從誘變后代中篩選獲得的農(nóng)藝性狀較好的且能穩(wěn)定遺傳的突變后代。2018年9月28日將M7和M8種子進(jìn)行雙行區(qū)點(diǎn)播，每行40粒，行長(zhǎng)2 m，行距0.20 m，株距0.05 m。2019年6月成熟后按材料進(jìn)行收獲，脫粒后用于品質(zhì)性狀測(cè)定。

1.2.3 籽粒品質(zhì)性狀的測(cè)定 從M7和M8誘變材料中篩選出50 份遺傳穩(wěn)定、株高低于野生型、綜合農(nóng)藝性狀較好的突變體，利用DA7200 多功能近紅外分析儀(瑞典波通公司)測(cè)定其與野生型籽粒的硬度指數(shù)、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、沉降值、吸水率、穩(wěn)定時(shí)間、最大拉伸阻力和拉伸面積共8 個(gè)品質(zhì)指標(biāo)，重復(fù)3 次。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Office Excel 2007 和SPSS 19.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 M2 表型性狀的突變類(lèi)型與突變率

對(duì)M2群體的12 272 個(gè)單株表型性狀進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)3 711 個(gè)突變單株，主要包括莖稈性狀突變、育性突變、穗型突變、抗病性突變、葉性狀突變、生育期突變、芒性狀突變和其他一些突變，總突變率為30.24%(表1)，突變類(lèi)型豐富。其中，育性、株高和穗型的突變體數(shù)量最多，分別為923 株、768 株和742 株，其突變率分別為7.52%、6.26%和6.05%。部分表型突變體如圖1所示。

表1 M2 群體的突變類(lèi)型及突變率Table 1 Mutation type and mutation rate of M2 population

2.1.1 莖稈性狀突變 晉麥47 野生型在本試驗(yàn)田內(nèi)株型緊湊，株高74 cm 左右，6～10 個(gè)分蘗。M2群體中觀察到1 293 株莖稈性狀突變體，突變率為10.54%，包括株高突變(768 株)、分蘗突變(494 株)和株型突變(31 株)3 種類(lèi)型，突變率分別為6.26%、4.03%和0.25%。

株高突變中，一類(lèi)表現(xiàn)為矮稈突變(圖1－A－1、2、3、4、8)，突變體株高變異范圍為9～64 cm，共595 株，突變率為4.85%。其中，圖1－A－1、2、4 類(lèi)型的矮桿突變體有效分蘗數(shù)較野生型減少；圖1－A－3 類(lèi)型的矮桿突變體有效分蘗數(shù)較野生型增加；圖1－A－8 類(lèi)型的矮桿突變體為極矮株，株高約9～12 cm，表現(xiàn)為叢生，分蘗較多，但植株節(jié)間不伸長(zhǎng)，穗被包裹在葉鞘內(nèi)，結(jié)實(shí)率低。另一類(lèi)表現(xiàn)為高稈突變(圖1－A－6、7)，突變體株高約81～99 cm，共173 株，突變率為1.41%。

分蘗突變中，包含單蘗突變體(圖1－B－1)172 株，表現(xiàn)為單株僅有主莖，無(wú)分蘗，突變率為1.40%；寡蘗突變體(圖1－B－2、3)321 株，表現(xiàn)為單株分蘗僅2～3個(gè)，突變率為2.62%；多蘗突變體(圖1－B－4)1 株，單株分蘗多達(dá)19 個(gè)，突變率為0.01%。

株型突變中，一種突變體株型表現(xiàn)為半緊湊(圖1－C－1)，共17 株，突變率為0.14%；一種突變體株型表現(xiàn)為松散(圖1－C－2)，共14 株，突變率為0.11%。

2.1.2 育性突變 M2群體中觀察到923 株不育突變體，表現(xiàn)為雄性不育，花藥瘦小干癟，花粉不育，突變率為7.52%。其中424 株突變體表現(xiàn)為完全不育(圖1－D－1、2、3、4)，穗型瘦弱單薄，突變率為3.46%；499 株突變體部分不育，表現(xiàn)為上部與下部小穗不育(圖1－D－5、6)，突變率為4.07%。

2.1.3 穗型突變 晉麥47 野生型為長(zhǎng)方形穗，平均穗長(zhǎng)7～9 cm。M2群體中觀察到穗型突變體742 株，突變率為6.05%。主要有6 種突變類(lèi)型:大方穗突變(圖1－E－8、9、11)，突變體穗長(zhǎng)約10～12 cm，長(zhǎng)方形穗，穗碼較密，共122 株，突變率為0.99%。擬斯卑爾脫小麥穗型突變(圖1－E－7)，突變體與斯卑爾脫小麥穗型相似，穗長(zhǎng)約9.5～10.5 cm，穗碼稀，穎殼較硬，外穎有芒，成熟后穗軸易斷，共107 株，突變率為0.87%。尖穗突變(圖1－E－10)，突變體穗細(xì)長(zhǎng)呈錐形，約9～12 cm，穗碼較稀，共303 株，突變率為2.47%。短穗突變，共196 株，突變率為1.60%。其中，一類(lèi)突變體穗型與對(duì)照相似，但穗長(zhǎng)變短，約5～6 cm(圖1－E－3、4)；另一類(lèi)表現(xiàn)為極短穗(圖1－E－1、2)，形似紡錘，穗長(zhǎng)約3～5 cm，結(jié)實(shí)粒少。密穗突變(圖1－E－6)，突變體穗長(zhǎng)約7～8 cm，穗上部小穗著生緊密，呈大頭狀，穗下部表現(xiàn)正常，共8 株，突變率為0.07%。卷穗突變(圖1－E－5)，突變體籽粒飽滿(mǎn)，穗軸中部發(fā)生側(cè)彎，芒彎曲不直挺，共6 株，突變率為0.05%。

圖1 M2 群體部分突變體Fig.1 Partial mutants of M2 population

2.1.4 抗病性突變 晉麥47 野生型表現(xiàn)為感白粉病，中感條銹、葉銹M2群體中觀察到267 株抗病性與野生型發(fā)生變化的突變株，突變率為2.18%。主要包括3 種類(lèi)型的抗病性突變:白粉病抗性突變，27 株中感白粉病(圖1－F－1)、1 株中抗白粉病(圖1－F－2)和226 株高感白粉病(圖1－F－3)，突變率分別為0.22%、0.01%和1.84%。銹病抗性突變，共發(fā)現(xiàn)2 株突變體高感條銹，10 株高感葉銹，突變率分別為0.02%、0.08%。穎枯病抗性突變，發(fā)現(xiàn)1 株突變體小穗上部的穎殼有深褐色斑點(diǎn)，感染穎枯病，突變率為0.01%。

2.1.5 葉性狀突變 晉麥47 野生型葉片上舉，顏色深綠。M2群體中觀察到葉片性狀突變體224 株，突變率為1.83%。其中，84 株窄葉突變(圖1－G－1)，旗葉較對(duì)照變窄三分之一左右，葉片上舉，植株透光性好，突變率為0.68%；33 株卷葉突變(圖1－G－2)，旗葉靠近莖稈部位表現(xiàn)為褶皺，葉片中部扭轉(zhuǎn)，突變率為0.27%；107 株寬葉突變(圖1－G－3)，旗葉較對(duì)照寬0.5 cm 左右，葉片變厚，上舉，突變率為0.87%。

2.1.6 生育期突變 晉麥47 野生型后期灌漿快，葉片鮮綠，穗呈黃綠色。M2群體中觀察到116 株生育期突變體，突變率為0.95%。主要包括:晚熟突變體(圖1－H－1)，多為矮化突變株，葉片持綠性強(qiáng)，但籽粒灌漿速度慢，成熟期推遲3～5 d，共98 株，突變率為0.8%。早熟突變體(圖1－H－2)，植株在灌漿后期迅速失綠，籽粒脫水速度變快，生育期提前2～3 d，共18株，突變率為0.15%。

2.1.7 芒性狀突變 晉麥47 野生型表現(xiàn)為長(zhǎng)芒，芒色淺白。M2群體中觀察到27 株芒性狀突變體，突變率為0.22%。包含無(wú)芒突變體、黃芒突變體(圖1－I－1)與褐芒突變體(圖1－I－2)各9 株，突變率均為0.07%。

2.1.8 其他類(lèi)型的突變 此外，還觀察到葉黃化突變、葉黃斑突變與表皮蠟質(zhì)突變。有10 株突變體僅葉尖部黃化，影響光合作用，突變率為0.08%(圖1－J－1)；有11 株突變體整株葉片全部黃化，籽粒灌漿受阻，突變率為0.09%(圖1－J－2、3)。葉黃斑突變(圖1－J－4)共9 株，突變體葉片上密布著細(xì)小的黃色斑點(diǎn)，斑點(diǎn)內(nèi)部逐漸失綠干枯，而后擴(kuò)大致整個(gè)葉片干枯，突變率為0.07%。表皮蠟質(zhì)突變體(圖1－K－1、2)，與野生型相比，突變體旗葉葉鞘表面覆蓋著一層較厚的白霜狀蠟質(zhì)，旗葉背面也有少量分布，植株顏色呈灰綠色，共89 株，突變率為0.73%。

2.2 高代突變材料籽粒性狀的變異

2.2.1 籽粒形態(tài)的變異 晉麥47 野生型籽粒較長(zhǎng)，色偏白，呈橢圓型，飽滿(mǎn)度較好，腹溝較淺。從50 份M7和M8突變材料主要觀察到以下突變:粒形突變，突變體籽粒形狀較野生型呈現(xiàn)為方形(圖2－A－1)、卵圓形(圖2－A－2)和錐形(圖2－A－3)；粒長(zhǎng)突變，一些突變體籽粒長(zhǎng)度較野生型變短(圖2－B－1、2)，一些較野生型變長(zhǎng)(圖2－B－3、4、5)；飽滿(mǎn)度突變，與野生型相比，一種突變體籽粒腹溝變深(圖2－C－1)，一種籽粒飽滿(mǎn)度降低，籽粒較癟(圖2－C－2)，另一種籽粒飽滿(mǎn)度增加，籽粒圓潤(rùn)(圖2－C－3)；粒色突變，與野生型相比，部分突變體粒色偏白(圖2－D－1)，部分突變體粒色偏紅(圖2－D－2)。

2.2.2 品質(zhì)性狀的變異 8 個(gè)品質(zhì)性狀可以被分為籽粒品質(zhì)(硬度指數(shù)、蛋白質(zhì)含量)和小麥粉品質(zhì)(濕面筋含量、沉降值、吸水率、穩(wěn)定時(shí)間、最大拉伸阻力、拉伸面積)兩類(lèi)指標(biāo)[21]。由表2可知，50 份M7和M8突變材料的兩類(lèi)指標(biāo)均較野生型發(fā)生了不同程度的變異，且除吸水率外，其余性狀均有一定比例的材料產(chǎn)生了正向變異。其中穩(wěn)定時(shí)間、拉伸面積、最大拉伸阻力和沉降值的變異系數(shù)最高，說(shuō)明這4 個(gè)性狀在誘變后產(chǎn)生了豐富的變異類(lèi)型，在突變材料中篩選到目標(biāo)性狀突變體的概率較大。

表2 50 份M7 和M8 突變材料品質(zhì)性狀的變異表現(xiàn)Table 2 Variation of quality characters of fifty M7 and M8 mutants

籽粒品質(zhì)指標(biāo)中，50 份M7和M8突變材料的硬度指數(shù)和蛋白質(zhì)含量平均值較野生型分別下降15.88%和4.18%，變異系數(shù)分別為11.14%和10.86%。其中，硬度指數(shù)發(fā)生正向變異的材料僅為2 個(gè)，說(shuō)明從EMS 誘變后代中選擇硬度指數(shù)高于野生型的概率較低；蛋白質(zhì)含量發(fā)生正向變異的比例為38.00%，說(shuō)明通過(guò)EMS 誘變可有效對(duì)晉麥47 的蛋白質(zhì)含量進(jìn)行改良。

小麥粉品質(zhì)指標(biāo)中，50 份M7和M8突變材料的濕面筋含量、沉降值、吸水率和穩(wěn)定時(shí)間平均值較野生型分別降低3.81%、7.31%、6.82%和17.56%；最大拉伸阻力和拉伸面積的平均值較野生型分別增加5.87%和6.28%。從變異系數(shù)來(lái)看，各性狀表現(xiàn)為穩(wěn)定時(shí)間(37.76%) >拉伸面積(34.31%) >最大拉伸阻力(32.03%)>沉降值(27.56%)>濕面筋含量(9.58%)>吸水率(3.44%)。其中穩(wěn)定時(shí)間的最大值較野生型提高了56.91%，與之類(lèi)似突變材料中沉降值、最大拉伸阻力、拉伸面積的最大值分別較野生型提高了68.56%、84.85%和111.39%，且發(fā)生正向突變的比例分別為28%、28%、36%和40%，說(shuō)明在誘變后代中可能較易篩選出這4 個(gè)性狀優(yōu)于野生型的突變體。

綜合考慮上述各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)，在50 份M7和M8突變材料中初步篩選出了4 份材料，其綜合品質(zhì)性狀優(yōu)于野生型，且株高較野生型低，農(nóng)藝性狀較好。

3 討論

當(dāng)前，EMS 作為植物誘變育種中最常用、最有效的一種化學(xué)誘變劑，能夠快速誘發(fā)植物基因突變，被廣泛地用于構(gòu)建小麥突變體庫(kù)[22－23]。王長(zhǎng)里[24]利用0.3%EMS 溶液處理小麥河農(nóng)822 的種子，在21 048株M2誘變?nèi)后w中觀察到3 063 株突變體，突變率為14.6%。；徐艷花等[25]利用0.8%EMS 溶液處理小麥豫農(nóng)201 的種子，從6 305 個(gè)M2誘變?nèi)后w中獲得了722份葉、莖、穗、籽粒等性狀變異的突變體，總突變率為9.17%；倪永靜等[26]利用0.4% EMS 溶液處理國(guó)麥301 的種子，從12 020 個(gè)M2穗系中篩選出769 個(gè)突變體，突變率為6.398%。本研究利用0.6%EMS 溶液誘變種子構(gòu)建了晉麥47 的突變體庫(kù)，從12 272 株M2成苗中觀察到3 711 株表型性狀突變體，總突變率為30.24%。本研究中，M2突變率明顯高于現(xiàn)有報(bào)道，這可能與供試品種及EMS 誘變方法的創(chuàng)新有關(guān)。本研究基于種子萌發(fā)各階段對(duì)EMS 的敏感程度存在較大的差異，尤以幼嫩的分生組織對(duì)EMS 誘導(dǎo)最為敏感這一原理[27]，前期對(duì)種子進(jìn)行預(yù)處理，使其萌發(fā)至露白，利用EMS 溶液處理露白的種子，最終大幅提高了EMS誘變率。

本研究結(jié)果表明，從M2中觀察到莖稈性狀、穗型、葉片性狀、芒部性狀、生育期、育性和抗病性等方面共32 種突變類(lèi)型。其中，育性、株高和穗型的突變株數(shù)最多，誘變效應(yīng)最為明顯，突變率排序?yàn)?育性>株高>穗型。趙天祥等[28]對(duì)偃展4110 M2突變體庫(kù)的研究也證實(shí)了育性的突變率最高，這說(shuō)明控制育性的基因經(jīng)過(guò)EMS 誘變后最易發(fā)生突變；陳亮[29]利用0.8%EMS 溶液處理晉麥47 的種子得到M2共2 610 個(gè)單株，發(fā)現(xiàn)表型變異中株高變異最多，且全部表現(xiàn)為矮稈和半矮稈的突變，而本研究中株高突變雖以矮桿突變體居多，但也存在部分高稈突變，研究結(jié)果的差異可能與誘變?nèi)后w數(shù)量及誘變方法的差異有關(guān)。

蠟質(zhì)材料因其表皮覆蓋著一層白霜狀蠟質(zhì)，能夠控制表皮非氣孔性的水分散失和氣體交換，與植物的抗旱節(jié)水性相關(guān)[30－32]，具有抵御多種生物和非生物脅迫的功能[33]。楊彥會(huì)等[34]研究了干旱脅迫對(duì)不同蠟質(zhì)含量小麥近等基因系光合性能的影響，發(fā)現(xiàn)蠟質(zhì)含量對(duì)提高小麥的抗旱性有積極影響，并且在中度和重度干旱脅迫條件下，多蠟質(zhì)品系較少蠟質(zhì)品系的抗旱節(jié)水性更加顯著。Li 等[35]研究也表明蠟質(zhì)缺失突變體w5 較野生型濟(jì)麥22 對(duì)干旱條件更為敏感。本研究在干旱脅迫條件下發(fā)現(xiàn)了蠟質(zhì)含量高于野生型的突變體，結(jié)合前人研究結(jié)論推斷在脅迫條件下，蠟質(zhì)含量高的突變體抗旱性可能會(huì)優(yōu)于野生型；研究還在相同環(huán)境條件下發(fā)現(xiàn)了極矮化、單蘗、早衰突變體，推測(cè)其抗旱性較野生型可能有所減弱。這些特殊突變體的發(fā)現(xiàn)不僅豐富了小麥抗旱資源庫(kù)，也為小麥抗旱分子機(jī)理及功能基因的發(fā)掘提供了寶貴的研究材料。然而，M2突變材料存在繼續(xù)分離的現(xiàn)象，對(duì)于這些特殊突變性狀是否能夠穩(wěn)定遺傳，需要待M3至M5遺傳穩(wěn)定后進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。如果能夠穩(wěn)定遺傳，可以將野生型作為輪回親本與優(yōu)良突變體進(jìn)行連續(xù)回交達(dá)到性狀改良的目的，在后代中篩選出具有目標(biāo)性狀且綜合農(nóng)藝性狀優(yōu)良、遺傳穩(wěn)定的單株，直接作為抗旱小麥新品系加以利用。

隨著小麥單產(chǎn)水平的逐步提高，品質(zhì)改良已成為當(dāng)前育種工作的焦點(diǎn)之一。利用EMS 對(duì)小麥種子進(jìn)行誘變處理，從誘變后代中篩選品質(zhì)較好的突變材料，可以有效打破基因連鎖，為小麥品質(zhì)育種提供新的資源，從而提高優(yōu)質(zhì)小麥新品種選育效率[14]。薛芳等[36]利用EMS 誘變處理新春11 小麥種子，發(fā)現(xiàn)0.7%EMS 處理下高抗性淀粉含量的突變體更為豐富，并篩選出7 個(gè)抗性淀粉含量高且綜合性狀優(yōu)良的M2突變材料；徐艷花等[25]使用0.8%EMS 誘變?cè)マr(nóng)201種子，從930 個(gè)株系中篩選出21 個(gè)HMW-GS 缺失突變株系；于利偉等[37]對(duì)小麥優(yōu)質(zhì)品種西昌69 進(jìn)行EMS 誘變，使用近紅外谷物分析儀對(duì)1 667 個(gè)M6材料進(jìn)行品質(zhì)性狀測(cè)定，篩選出28 個(gè)籽粒品質(zhì)性狀優(yōu)于誘變親本的突變材料，并認(rèn)為借助近紅外谷物分析儀從大量誘變后代中進(jìn)行初步篩選，可有效提高小麥優(yōu)質(zhì)品種選育效率。本研究為快速篩選出農(nóng)藝性狀較好且品質(zhì)性狀優(yōu)于野生型晉麥47 的突變材料，從663 份M7和M8突變體中篩選出株高低于野生型的50 份材料，利用近紅外谷物分析儀進(jìn)行品質(zhì)性狀分析，發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定時(shí)間、拉伸面積、最大拉伸阻力、沉降值和形成時(shí)間的變異系數(shù)較高，且發(fā)生正向突變的比例也相對(duì)較高，說(shuō)明EMS 誘變對(duì)小麥品質(zhì)性狀的影響較大，在誘變后產(chǎn)生了豐富的變異類(lèi)型，為小麥品質(zhì)性狀的改良提供了較大的選擇空間。其中，穩(wěn)定時(shí)間的變異系數(shù)最大，與于利偉等[37]對(duì)小麥M6品質(zhì)性狀的測(cè)定結(jié)果一致，這是由于穩(wěn)定時(shí)間受多個(gè)基因位點(diǎn)調(diào)控[38]，經(jīng)過(guò)EMS誘變后發(fā)生突變的位點(diǎn)相對(duì)于其他性狀較多。此外，本研究初步篩出4 個(gè)綜合品質(zhì)性狀均優(yōu)于野生型且農(nóng)藝性狀較好、株高較低的突變體，下一步計(jì)劃將其種植于不同環(huán)境中，利用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其品質(zhì)性狀進(jìn)行驗(yàn)證，以確認(rèn)其品質(zhì)性狀的突變能夠穩(wěn)定遺傳。

4 結(jié)論

本研究利用改進(jìn)的EMS 誘變技術(shù)構(gòu)建了旱地小麥晉麥47 M2表型突變體庫(kù)，觀察到了莖稈性狀、穗型、葉片性狀、芒部性狀、生育期、育性和抗病性等32種突變類(lèi)型，總突變率達(dá)30.24%，為小麥抗旱分子機(jī)理及功能基因的發(fā)掘提供了豐富的遺傳材料。其中大穗、矮桿、多蘗、蠟質(zhì)、大粒和籽粒飽滿(mǎn)的優(yōu)良突變體，為旱地小麥的遺傳改良奠定了材料基礎(chǔ)。此外，50 份M7和M8誘變材料籽粒的形態(tài)和品質(zhì)均發(fā)生了不同程度的變異，并初步篩選出了4 份農(nóng)藝性狀優(yōu)良且綜合品質(zhì)性狀優(yōu)于野生型的突變體材料。