劉艷菊 徐玉芬 于釗妍 賈效成

EMS誘變對油茶種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

劉艷菊 徐玉芬 于釗妍 賈效成

（中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院椰子研究所/海南省熱帶油料作物生物學(xué)重點(diǎn)試驗(yàn)室 海南文昌 571339）

探究EMS誘變對油茶種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，為構(gòu)建油茶突變體庫及加強(qiáng)其種質(zhì)資源創(chuàng)新打下基礎(chǔ)。以油茶種子為材料，研究甲基磺酸乙酯（EMS）不同濃度及誘變處理時(shí)間對油茶種子萌發(fā)及幼苗生長的影響。結(jié)果表明：EMS濃度較低，處理時(shí)間較短可提高油茶種子發(fā)芽率，促進(jìn)幼苗生長；隨EMS濃度的增加和處理時(shí)間的延長則降低油茶種子發(fā)芽率，抑制幼苗生長；以半致死濃度為標(biāo)準(zhǔn)，EMS處理油茶種子的最佳濃度和時(shí)間為4%、6 h。

油茶；EMS；萌發(fā)率；幼苗生長

油茶（）屬山茶科（Theaceae）山茶屬（L.），是我國南方主要的油料小喬木樹種，已有2 300多年栽培歷史，與椰子、油棕及油橄欖并稱為世界四大木本食用油料樹種[1]。其種子能榨油可食用，茶油富含不飽和脂肪酸、抗氧化劑和維生素等，不含芥酸、膽固醇等有害物質(zhì)，營養(yǎng)價(jià)值高，被譽(yù)為“東方橄欖油”[2]。近年來，黨中央、國務(wù)院高度重視油茶產(chǎn)業(yè)，出臺了《全國油茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2009—2020）》，召開多次“全國油茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)場會”。2022年中央一號文件提到“提高支持?jǐn)U大油茶種植面積，改造提升低產(chǎn)林”。油茶是農(nóng)林業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、精準(zhǔn)扶貧的重要經(jīng)濟(jì)作物，在國家糧油安全等方面發(fā)揮關(guān)鍵作用[3-4]。種質(zhì)資源是新品種選育的基礎(chǔ)，油茶種質(zhì)資源的評價(jià)、良種選育，對油茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著直接影響[5]。因此，加強(qiáng)油茶種質(zhì)資源創(chuàng)新，擴(kuò)展油茶遺傳基礎(chǔ)對其新品種選育具有重要意義。

誘變育種是通過化學(xué)試劑、物理方法等誘導(dǎo)植物發(fā)生變異，對變異體進(jìn)行篩選與鑒定，選育出新品種或創(chuàng)造新遺傳資源的現(xiàn)代育種技術(shù)[6-7]?；瘜W(xué)誘變育種具有操作性強(qiáng)、成本低、效率高等特點(diǎn)，使用廣泛，已在擬南芥[8]、玉米[9]、水稻[10-11]、馬鈴薯[12]等植物上應(yīng)用。EMS作為化學(xué)誘變劑，有著特異性強(qiáng)、操作簡單、易篩選等優(yōu)勢。目前，EMS誘變已廣泛應(yīng)用到植物育種方面，種子經(jīng)一定濃度EMS誘變處理后，短時(shí)間內(nèi)便可以獲得大量突變?nèi)后w。EMS誘變在茄子[13]、苦瓜[14]、沙棗[15]、知母[16]、木薯[17]等作物已見報(bào)道，均發(fā)現(xiàn)EMS誘變處理濃度和時(shí)間等誘變條件對其萌發(fā)和幼苗生長有著不同的影響。EMS誘變對油茶種子的影響還未見報(bào)道，誘變條件還未知。本試驗(yàn)以油茶種子為材料，通過設(shè)定不同濃度EMS和不同處理時(shí)間，研究其對油茶種子萌發(fā)和生長的影響，為構(gòu)建油茶突變體庫及加強(qiáng)其種質(zhì)資源創(chuàng)新打下基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

油茶（）種子（品系：NYBWCYCS15010）采收自海南省文昌市中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院椰子研究所油茶種質(zhì)資源圃。

1.2 方法

1.2.1 種子處理與發(fā)芽試驗(yàn) 采摘完整、大小均勻的油茶種果，攤開晾曬，待油茶果皮開裂，選取顆粒飽滿油茶種子進(jìn)行EMS誘變。EMS處理液用0.1 mol/L pH 7.0磷酸緩沖液配制，設(shè)置0（對照組）、1%、2%和4%四個(gè)濃度梯度，每個(gè)濃度分別浸種2、4、6、12 h。每個(gè)處理100粒種子，重復(fù)3次。處理后的種子用清水沖洗10次，再種在由營養(yǎng)土、蛭石、珍珠巖按體積比例混合（6∶2∶2）的培養(yǎng)基質(zhì)中，避光放置于28℃培養(yǎng)箱中。

1.2.2 指標(biāo)測定 發(fā)芽率=30 d內(nèi)萌發(fā)種子數(shù)/種子總數(shù)×100%；相對發(fā)芽率=試驗(yàn)組的發(fā)芽率/對照組發(fā)芽率×100%；相對致死率=（對照組發(fā)芽率-試驗(yàn)組發(fā)芽率）/對照組發(fā)芽率×100%。

生長指標(biāo)的測定分別利用直尺、游標(biāo)卡尺測量幼苗的株高（子葉節(jié)至生長點(diǎn)）、莖粗、根粗、最大葉片長與寬。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，用DPS 19.05對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同EMS處理濃度和時(shí)間對油茶種子萌發(fā)的影響

由表1可知，不同濃度EMS和處理時(shí)間對油茶種子萌發(fā)影響不同，存在一定差異。2 h處理下，隨EMS濃度的增大，油茶種子發(fā)芽率、相對發(fā)芽率逐漸增長，相對致死率均為負(fù)值，且逐漸變小，4% EMS處理的發(fā)芽率、相對發(fā)芽率最大，與CK相比，相對發(fā)芽率顯著增加21.64%；4和6 h處理下，隨EMS處理濃度的增大，油茶種子發(fā)芽率、相對發(fā)芽率呈先上升再下降趨勢，與CK相比，在1% EMS處理下，發(fā)芽率、相對發(fā)芽率均增加，其中6 h處理的相對發(fā)芽率顯著增加了8.98%。隨EMS濃度的增大，發(fā)芽率、相對發(fā)芽率均顯著下降，其中4% EMS濃度、6 h處理的發(fā)芽率下降的最為明顯，相對致死率為47.08%。12 h處理下，隨EMS處理濃度的增大，發(fā)芽率、相對發(fā)芽率逐漸降低，相對致死率逐漸增加，其中4% EMS處理的發(fā)芽率最小，相對致死率最大，為78.77%。

CK處理下，隨處理時(shí)間的增加，發(fā)芽率呈增長趨勢，其中4、6、12 h處理的發(fā)芽率差異不大，但均比2 h處理的高。1% EMS處理下，隨處理時(shí)間增加，發(fā)芽率、相對發(fā)芽率呈上升到下降趨勢，僅在12 h處理降低，其中6 h處理的發(fā)芽率最大，與2 h相比增加18.29%，差異顯著。2%、4% EMS處理下，隨處理時(shí)間增加，發(fā)芽率、相對發(fā)芽率呈下降趨勢，其中4% EMS、12 h處理的發(fā)芽率最小，相對致死率最大，與對照差異顯著。說明EMS處理濃度較低，處理時(shí)間較短，可促進(jìn)油茶種子萌發(fā)，隨EMS處理濃度增大，處理時(shí)間的增加，油茶種子發(fā)芽率降低。

表1 不同EMS處理濃度和時(shí)間對油茶種子發(fā)芽率的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示同一時(shí)間不同EMS處理濃度間差異顯著（<0.05）,不同大寫字母表示同一EMS濃度不同時(shí)間處理間差異顯著（<0.05），下表同。

2.2 不同EMS處理濃度和時(shí)間對油茶幼苗生長的影響

由表2和圖1可知，不同濃度EMS和處理時(shí)間對油茶幼苗生長影響不同，存在一定差異。2 h處理下，隨EMS處理濃度的增大，與CK相比，各生長指標(biāo)變化不一，其中1% EMS處理的除根長外各生長指標(biāo)均比CK值高，2% EMS的處理的在根長、根粗、株高、葉片數(shù)和葉片長比CK值高，而4% EMS處理的根長、株高、葉片數(shù)、葉片長和葉片寬均比CK值高，其中4% EMS處理的根長和葉片數(shù)最大，分別增加了15.22%、61.18%。

表2 不同EMS處理濃度和時(shí)間對油茶幼苗生長的影響

注：A為2 h處理；B為4 h處理；C為6 h處理；D為12 h處理。

4 h處理下，隨EMS處理濃度的增大，與CK相比，根長、根粗、株高、莖粗、葉片數(shù)、葉片長和葉片寬都呈下降的趨勢，其中除莖粗外的6項(xiàng)生長指標(biāo)均在4% EMS處理下達(dá)到最小，差異顯著。2% EMS處理的莖粗最小，與CK相比明顯減少了14.12%，而4% EMS處理的莖粗又比2% EMS處理增大了3.9%。

6 h處理下，隨EMS處理濃度的增大，與CK相比，根長呈先下降再上升再下降的趨勢，在2% EMS處理下根長最大，增加了4.03%；根粗變化不大，差異不顯著；株高呈先上升后下降的趨勢，2% EMS處理下株高最大；莖粗呈上升趨勢，而4% EMS處理的莖粗最大，比CK增加了12.65%；葉片數(shù)、葉片長、葉片寬均呈先增長后下降的趨勢，而且都在1% EMS處理的達(dá)到最大。

12 h處理下，隨EMS處理濃度的增大，根長、根粗呈先上升再下降的趨勢，均在1% EMS處理下達(dá)到最大值，4% EMS處理最小；株高、葉片數(shù)、葉片長、葉片寬呈下降趨勢，差異顯著，從圖1也可看出，與其它處理時(shí)間相比，12 h處理的葉片最??；莖粗變化不規(guī)律，1%、2% EMS處理的與CK相比差異不大，僅在4% EMS處理的增大7.8%。

相同EMS處理濃度，不同處理時(shí)間對油茶幼苗生長的影響具體如下：CK處理下，隨處理時(shí)間的增加，根長、株高、葉片數(shù)、葉片長、葉片寬均呈上升趨勢，且除根長外均在12 h處理下達(dá)到最大值，6 h處理的根長僅比12 h的略高2.74%；根粗呈先上升再下降的趨勢，4 h處理的為最大值，6、12 h的與2 h處理差異不明顯；不同時(shí)間處理的莖粗差異不顯著。

1% EMS處理下，隨處理時(shí)間的延長，根長呈增長趨勢；根粗和莖粗呈先下降后上升的趨勢，其中2和12 h處理的根粗差異不顯著，12 h處理的莖粗略低于2 h處理；株高、葉片數(shù)、葉片長和葉片寬呈先上升后降低的趨勢，均在6 h處理達(dá)到最大值，12 h處理顯著下降；說明1% EMS處理6 h，對油茶幼苗生長有明顯促進(jìn)作用，幼苗株高高，葉片多且面積大。

2% EMS處理下，隨處理時(shí)間的增加，根長和株高呈先下降再上升再下降的趨勢，均在6 h處理下達(dá)到最大值。根粗呈下降趨勢，其中4 h處理與12 h處理差異不明顯；莖粗呈先降低再上升的趨勢，4 h處理的值最?。蝗~片數(shù)、葉片長和葉片寬呈先上升后下降的趨勢，其中6 h處理最大；說明2% EMS 處理6 h下，對油茶幼苗生長有明顯促進(jìn)作用。

4% EMS處理下，隨處理時(shí)間的增加，根長、株高、葉片數(shù)、葉片長和葉片寬呈下降再上升再下降的趨勢，其中6 h處理的這些生長指標(biāo)均為最大值，12 h處理降幅最為顯著；根粗呈下降趨勢，其中4、6和12 h差異不明顯；莖粗呈先降低再上升趨勢，其中4 h處理最小，12 h處理最大。

3 討論與結(jié)論

前人研究表明，不同品種種子對EMS敏感度不同，不同品種特性、處理濃度、誘導(dǎo)時(shí)間會導(dǎo)致種子發(fā)芽率的不同[18-21]。本研究結(jié)果表明，不同濃度 EMS處理2 h均對油茶種子發(fā)芽率有提高作用，說明較低濃度EMS、處理時(shí)間較短可以提高油茶種子的發(fā)芽率。而隨誘變濃度的增大，處理時(shí)間的延長則降低油茶種子發(fā)芽率，如2%、4% EMS處理12 h，這與陳麗娟等[22]用EMS處理狹葉薰衣草種子、陳燦等[23]用EMS處理水稻種子研究結(jié)果相類似，這可能與油茶種子較大且種皮結(jié)構(gòu)有關(guān)，可能低濃度的EMS短時(shí)間處理促進(jìn)了油茶種子的細(xì)胞呼吸和新陳代謝作用，而高濃度的EMS長時(shí)間處理使種子產(chǎn)生過多的有害物質(zhì)，破壞細(xì)胞滲透壓，進(jìn)而導(dǎo)致種子不萌發(fā)，這還有待進(jìn)一步研究。

EMS誘變對不同品種的幼苗產(chǎn)生不同的影響[24-25]。本研究中，對照的不同時(shí)間處理的油茶幼苗的根長、株高、葉片數(shù)、葉片長、葉片寬這些指標(biāo)變化差異顯著，根粗和莖粗變化不規(guī)律，差異不顯著。說明CK處理時(shí)間的延長，主要影響了幼苗根長、株高、葉片數(shù)、葉片長、葉片寬生長指標(biāo)。而不同濃度EMS處理2 h的5個(gè)生長指標(biāo)呈增長趨勢，而2%、4% EMS處理12 h的生長指標(biāo)則顯著下降，說明較低EMS濃度和較短處理時(shí)間，促進(jìn)油茶幼苗生長；EMS濃度較大，處理時(shí)間較長則對幼苗生長有抑制作用。

以種子相對發(fā)芽率為50%的誘導(dǎo)劑量為半致死劑量，作為EMS化學(xué)誘變劑量的參考，是對EMS敏感性的重要指標(biāo)[26]。馬海新等[19]對加工番茄種子進(jìn)行EMS誘變，發(fā)現(xiàn)對JW9干種子適宜濃度為4%，處理時(shí)間12 h；EMS處理加工番茄JW9濕種子的適宜濃度為3%，時(shí)間為12 h。本研究中，用4% EMS處理6 h，油茶種子相對發(fā)芽率約為對照組相對發(fā)芽率的一半，接近半致死劑量。當(dāng)4% EMS 處理12 h，油茶種子發(fā)芽率僅為15.83，顯著低于CK，幼苗生長各指標(biāo)（除莖粗）也明顯下降，即4% EMS處理12 h對油茶種子萌發(fā)、幼苗生長抑制作用明顯。說明EMS處理對油茶種子的最佳適宜濃度為4%，處理時(shí)間為6 h。

本研究通過設(shè)定4個(gè)EMS濃度和4個(gè)處理時(shí)間對油茶種子進(jìn)行誘變，結(jié)果表明，EMS濃度較低，處理時(shí)間較短可提高油茶種子發(fā)芽率，促進(jìn)幼苗生長；隨EMS濃度的增加和處理時(shí)間的延長降低油茶種子發(fā)芽率，抑制幼苗生長；以半致死濃度為標(biāo)準(zhǔn)，EMS處理油茶種子的最佳濃度和時(shí)間為4%、6 h，該研究可為后續(xù)構(gòu)建油茶誘變?nèi)后w，篩選品質(zhì)優(yōu)良的油茶新品種奠定基礎(chǔ)。

[1] 莊瑞林. 中國油茶[M]. 北京: 中國林業(yè)出版社, 2008: 2-4.

[2] 吳雪輝, 黃永芳, 謝治芳. 茶油的保健功能作用及開發(fā)前景[J]. 食品科技, 2005, 31(8): 94-96.

[3] 賈效成, 陳良秋, 劉小玉, 等. 海南本地油茶組培體系的建立[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2018(12): 1+5.

[4] You L, Yu S, Liu H, et al. Effects of biogas slurry fertilization on fruit economic traits and soil nutrients of Camellia oleifera Abel[J]. PLoS One, 2019, 14(5): e0208289.

[5] 陳永忠, 許彥明, 張震, 等. 油茶果實(shí)主要數(shù)量性狀分析及育種指標(biāo)體系篩選[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2021, 41(3): 1-9.

[6] 徐冠仁. 核農(nóng)學(xué)導(dǎo)論[M]. 北京: 北京原子能出版社, 1997: 104-189.

[7] 許耀奎, 顧光煒, 鄒信康. 作物誘變育種[M]. 上海: 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社, 1985: 1-6.

[8] Mekonnen D, Ludewig F. The suppression ofsemialdehyde dehydrogenase (SSADH) phenotype by using ethyl methane-sulfonate mutagenesis (EMS)[J]. African Journal of Plant Science, 2017, 11(7): 298-307.

[9] Lu X, Liu J, Ren W, et al. Gene-indexed mutations in maize()[J]. Molecular Plant, 2018, 11(3): 496-504.

[10] Lee D K, Kim Y S, Kim J K. Determinzation of the optimal condition for ethyl methane sulfonate-mediated mutagenesis in a Korean commercial rice,cv.[J]. Applied Biological Chemistry, 2018, 60(3): 241-247.

[11] 王平榮, 王兵, 孫小秋, 等. 水稻白化轉(zhuǎn)綠基因的精細(xì)定位和生理特性分析[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 46(2): 225-232.

[12] Ashok S, Kaushik G, David M, et al. Development of pre-breeding diploid potato germplasm displaying wide phenotypic variations as induced by ethyl methane sulfonate mutagenesis[J]. Canadian Journal of Plant Science, 2019, 99(2): 138-151.

[13] 尚靜, 張會, 王圣潔, 等. EMS誘變對茄子種子萌發(fā)、幼苗生長和抗氧化系統(tǒng)的影響[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2020, 32(2): 33-37.

[14] 程姣文, 鐘建, 程雨柔, 等. 苦瓜種子EMS誘變條件分析[J]. 中國蔬菜, 2019(1): 26-31.

[15] 高維錫, 程毛, 齊艷, 等. EMS誘變對沙棗種子萌發(fā)和幼苗生長的影響[J]. 山東師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2019, 34(4): 450-455.

[16] 楊楠, 聶江力, 辛微, 等. 化學(xué)誘變劑EMS對知母種子萌發(fā)的影響[J]. 植物研究, 2019, 39(2): 246-251.

[17] 仇婷婷, 李瑞梅, 周楊驕, 等. EMS不同濃度和處理時(shí)間對華南5號木薯種子的影響[J]. 分子植物育種, 2019, 17(9): 2 965-2 973.

[18] 梅凌峰. 廣金錢草化學(xué)誘變植株的篩選與評價(jià)[D]. 廣州: 廣東藥科大學(xué), 2016.

[19] 馬海新, 龐勝群, 楊邦杰, 等. EMS誘變對加工番茄種子萌發(fā)的影響[J]. 種子, 2015, 34(5): 28-33.

[20] 朱娜娜. EMS誘變西瓜突變體的構(gòu)建及表型分析[D]. 哈爾濱: 東北農(nóng)業(yè)大學(xué), 2015.

[21] 吳博. 四種誘變劑對杉木的誘變效應(yīng)研究[D]. 北京: 北京林業(yè)大學(xué), 2016: 1-20.

[22] 陳麗娟, 沈彩華, 張昕昕, 等. 化學(xué)誘變劑及赤霉素對狹葉薰衣草種子萌發(fā)的影響[J]. 種子, 2012, 31(12): 1-4.

[23] 陳燦, 徐慶國, 彭波, 等. 不同化學(xué)誘變劑對水稻種子萌發(fā)和生長的影響[J]. 種子, 2008, 27(3): 9-13.

[24] 崔清志, 劉曉虹, 陳惠明. EMS誘變技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013(5): 7-9+13.

[25] 原小燕, 李加納, 劉列釗. EMS對油菜種子萌發(fā)的影響[J]. 西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2010, 35(3): 217-221.

[26] 張忠武, 楊友偉, 孫信成. EMS處理對豇豆種子萌發(fā)的生理生化效應(yīng)及EMS處理半致死劑量的研究[J]. 江漢大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2016, 44(4): 305-310.

Effects of EMS Mutagenesis on Seed Germination and Seedling Growth of

LIU Yanju XU Yufen YU Zhaoyan JIA Xiaocheng

(Coconut Research Institute, CATAS/Hainan Key Laboratory of Tropical Oil Crops Biology, Wenchang, Hainan 571339, China)

To explore the effects of EMS mutantion on seed germination and seedling growth of, it lays a foundation for constructingmutant library and strengthening the innovation of its germplasm resources. Usingseeds as materials, the effects of ethyl methanesuilfonate (EMS) on seed germination and seedling growth ofwere studied. The results showed that the lower EMS concentration and shorter treatment time can improve the germination rate ofseeds and promote the growth of seedlings; With the increasing of EMS concentration and treatment time, the germination rate ofseeds decreased and the growth of seedlings was inhibited. Taking the half lethal concentration as the standard, the optimum concentration and time of EMS treatment ofseeds were 4% and 6 h.

; EMS; germination rate; seedling growth

S794.4

A

10.12008/j.issn.1009-2196.2022.09.008

2022-04-22；

2022-04-27

中央財(cái)政林業(yè)推廣示范資金項(xiàng)目（No.瓊[2021]TG04）。

劉艷菊（1987—），女，碩士，研究方向?yàn)闊釒в土显耘嗌硌芯?，E-mail：yzs_liuyj@163.com。

賈效成（1975—），男，博士，助理研究員，研究方向?yàn)闊釒в土献魑镔Y源研究，E-mail：xcjia1@163.com。

（責(zé)任編輯 龍婭麗）