马铃薯四倍体栽培种茎段组织的EMS诱变研究

诱变育种是解决育种资源不足的一种有效的育种技术。化学诱变剂EMS作用于DNA,激活或失活基因功能,经过筛选和鉴定,能够创造或改良作物的性状。

这种方法在许多作物上已有运用并育成品种。由于多倍体染色体间更为复杂的互作,EMS对多倍体作物的诱变效率尚不确定。

本研究通过诱变剂EMS处理马铃薯四倍体栽培种的茎段组织,探讨EMS对马铃薯四倍体(4X)的诱变效果。 试验中,以马铃薯四倍体栽培种(S.tuberosum)试管苗带顶芽、腋芽、侧隐芽的茎段组织和愈伤化茎段组织为试验材料,研究了EMS处理的诱变效应,对处理后代的试管生长和大棚生长进行了跟踪观察及群体分析。

试验结果如下: 1.浓度1%的EMS溶液对中薯2号马铃薯栽培种茎段组织具有诱变效应。诱变剂EMS能够进入茎段组织中,使侧隐芽及周围组织呈现白化,数天后从白化组织中再生出绿色小芽。

使侧腋芽呈现部分白化,腋芽经历一个生长减慢或停滞的时期,在20—50d内逐步恢复生长速度。不同品种对诱变剂的耐受能力不同,诱变后对4℃处理的反应也不同。

经1%EMS诱变后,观察到的如下变异:植株矮化、花器官变异、叶形变异、茎色变异及薯色变异。 2.对无性系带侧隐芽和侧腋芽茎段的诱变后代群体的生长发育状况和形态色泽的观察以及块茎主要成分的测试统计分析表明:经诱变的4个群体与同等条件下培养的对照在生长发育状况指标——株高、茎粗、结薯数和花蕾上存在不同程度的差异;植株的茎、叶形态和色泽也有一定比例的变异。

其中叶形变异在棚栽二代表现出可遗传的特性,表明EMS可导致马铃薯四倍

体叶器官的稳定变异。同时,虽然诱变后代块茎干物重和淀粉含量并未出现超常的变异范围,但干物质中还原糖含量表现出了3倍于正常群体的变异系数和较大的变幅,说明EMS在马铃薯四倍体诱变还原糖含量方面具有较大的育种潜力。

a) 带侧隐芽和侧腋芽茎段的诱变后代两次棚栽试验中都观察到了茎色变异性状,可以作为辅助性状进行观察筛选;茎形、叶色、花蕾性状的变化可能是性状对应结构基因的改变。由于这些性状表现同时发生相关的变化,也可能反应植株的成熟期控制基因的变化,可以用作品种成熟期变异的指示性状。

b) 生长中遇-4℃低温天气条件时,对照群体中75.53%的植株发生红斑并不能正常生长,6.19%植株全株坏死,叶形变异群体中28%发生少量红斑,无因寒冷而死亡的个体,表现出了良好的抗寒性。该结果表明EMS对马铃薯四倍体的抗寒性有明显的育种效力;同时植株的形态变异可能与其他变异相关联,有望成为潜在的指示性状。

综上所述,本研究证实了EMS作用于马铃薯四倍体栽培种离体茎段组织,能够产生明显的诱变效果,具有一定的育种潜力。同时,本研究表明,EMS诱变是一种马铃薯育种手段的有效补充。