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农医类专业毕业论文:苦瓜种子EMS诱变的适宜条件探究

2019-03-25 09:40:00
来源:湖南自考网

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        摘    要:以江门大顶苦瓜自交系干种子为材料, 设置EMS溶液不同浓度 (0、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%) 和不同诱变时间 (2、4、6 h) 处理组合, 通过统计苦瓜种子发芽势和发芽率指标以及M0植株表型观察来确定苦瓜种子EMS诱变的适宜条件。结果表明, EMS溶液浓度、诱变时间以及两者的互作均对苦瓜种子发芽势和发芽率具有显着的影响;根据半致死条件原则, 初步认为清水浸种8 h, 然后利用1.5%或1.2%EMS溶液处理2 h是苦瓜种子EMS诱变的适宜条件;将1.2%或1.5%EMS溶液处理2 h所获得的共129株M0苦瓜幼苗进行田间定植和表型观察, 发现苦瓜植株表型突变频率分别为5.12%和7.85%, 且表型变异多发生于叶片和果实, 表明所筛选的诱变条件可以用于苦瓜种子EMS诱变研究。试验结果为下一步利用EMS诱变技术开展苦瓜突变体库构建以及创制苦瓜新材料奠定了基础。

        关键词:苦瓜; 种子; EMS诱变; 发芽势; 发芽率;

        Abstract:Taking dry seeds of bitter gourd inbred line ‘Jiangmendading' as materials, setting up combinations of treatments with different EMS concentrations (0, 0.3%, 0.6%, 0.9%, 1.2% and 1.5%) and different mutagenesis times (2, 4, 6 hours) , this study determined the suitable conditions for EMS mutagenesis of bitter gourd seed through statistical data of seed germination vigor and rate and observation on M0 plant phenotypes. Results showed that EMS concentration, mutagenesis time and their interaction had significant impact on germination vigor and rate of bitter gourd seed.According to the principles of semi-lethal condition, 8 hours of soaking with water followed by 2 hours with 1.5% or 1.2% EMS treatment were the suitable conditions for EMS mutagenesis of bitter gourd seed.Field planting and phenotype observation of 129 M0 plants after 2 hours with 1.2% or 1.5% EMS treatment revealed that the mutation frequency of bitter gourd plant phenotypes were 5.12% and 7.85%, respectively, and the phenotypic variations often occurred in leaf and fruit, indicating that the selected conditions were suitable for studying EMS mutagenesis of bitter gourd seed.These results have laid a foundation for further using EMS mutagenesis technology to construct mutant library and create new bitter gourd materials.

        Keyword:Bitter gourd; Seed; EMS mutagenesis; Germination vigor; Germination rate;

        苦瓜 (Momordica charantia L.) 属于葫芦科苦瓜属一年生攀援草本作物, 广泛分布于非洲和亚洲的热带、亚热带地区 (Schaefer&Renner, 2010;Cui et al., 2017) 。苦瓜因其果实含有葫芦烷型三萜苦味化合物而得名 (崔竣杰等, 2015) 。苦瓜果实不仅营养丰富, 而且具有降糖、降脂和抗病毒等多种生物药理活性 (Fang&Ng, 2013;van Wyk, 2015;Yang et al., 2016) 。近年来, 苦瓜消费需求和种植面积日益增加, 已成为我国重要的瓜类蔬菜作物之一。近30 a来, 许多育种工作者经过不断努力, 使苦瓜品种实现了2~3次更新换代, 为苦瓜生产做出了重要贡献。然而, 由于苦瓜并非我国原产, 国内遗传资源相对匮乏, 遗传背景较为狭窄;而且, 长期以来育种工作者主要采用传统有性杂交选育手段, 缺乏新技术的应用, 使苦瓜育种正面临如何拓宽遗传背景、深度挖掘重要功能基因资源以提高苦瓜育种效率的瓶颈问题 (Dhillon et al., 2016;Cui et al., 2018) 。

        诱变育种是20世纪发现和使用的一种育种新途径。其中, 化学诱变育种技术具有使用方便、特异性较强和诱变后代较易稳定遗传等特点, 已广泛应用于拟南芥 (Kim et al., 2006) 、水稻 (王峰等, 2011;程欣等, 2013;王平荣等, 2013) 、玉米 (Lu et al., 2018) 、大豆 (谢圣男等, 2013) 、油菜 (李浩杰等, 2012) 、辣椒 (赵会芳, 2005;周书栋等, 2017) 和黄瓜 (张兵, 2012;薛存宝, 2016) 等各类植物, 并且取得了巨大的经济效益和社会效益。EMS (甲基磺酸乙酯) 是一种高效、安全的化学诱变剂, 其在生物体内可以转变成缺电子的活泼中间产物, 容易与碱基上的N原子和磷酸基团发生亲核取代反应, 最终通过碱基或磷酸基团的烷基化而使DNA发生突变, 对于突变体库的构建、新种质的创制以及基因功能分析具有重要作用 (崔霞等, 2013;黄冬福等, 2015) 。

        EMS诱变效率的高低主要和使用浓度、处理时间、处理时的温度以及处理材料的组织结构特性等因素密切相关 (刘忠松和罗赫荣, 2010) 。种子是EMS诱变处理最常用的对象, 其优点在于操作简单, 便于大量处理, 而且无需耗时的转基因和复杂的组织培养, 便可以在短时间内构建大量的突变群体。前人对许多作物的种子EMS诱变条件进行了探索分析, 结果表明多数作物种子的EMS诱变适宜浓度在0.3%~1.5%之间, 诱变时间0.5~24.0h不等 (刘忠松和罗赫荣, 2010) 。瓜类蔬菜作物中, 黄瓜种子的适宜EMS诱变条件为1%浓度处理10 h或1.5%浓度处理8 h (王晶等, 2015) , 西瓜种子的适宜条件为1%浓度处理9 h (王学征等, 2015) , 瓠瓜种子的适宜条件为开壳浸种4 h, 然后1.5%浓度处理8 h (康保珊等, 2017) 。

        本试验以苦瓜干种子为材料, 通过设置EMS溶液不同浓度和不同诱变时间处理, 对处理后的苦瓜种子发芽势和发芽率分别进行统计和分析, 同时对部分处理获得的苦瓜幼苗进行田间定植和表型观察, 确定苦瓜种子EMS诱变的适宜条件, 旨在为下一步构建苦瓜突变体库以及创制苦瓜新材料奠定基础。

        1 材料与方法

        1.1 材料与试剂

        供试材料为广东省江门市农家品种江门大顶经8代自交获得的稳定自交系苦瓜干种子, 由华南农业大学园艺学院苦瓜育种课题组提供。EMS原液购自Sigma-Aldrich公司 (货号:M0880) 。

        1.2 EMS溶液配制

        首先用0.2 mol·L-1 Na2HPO4和0.2 mol·L-1Na H2PO4按61∶39的比例 (V∶V) 混合, 再稀释20倍, 获得0.01 mol·L-1磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液 (pH=7.0) ;然后按体积百分比配制浓度分别为0 (即缓冲液) 、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%和1.5%的EMS溶液。

        1.3 诱变处理

        考虑到苦瓜种子的适宜浸种时间一般为10~12 h, 因此将不同浓度EMS溶液诱变处理苦瓜种子时间设置为2、4 h和6 h。具体诱变程序如下:2018年3月31日, 首先选取颗粒饱满的苦瓜种子分为3份, 分别进行30℃清水浸种4、6 h和8 h处理, 然后用吸水纸吸干种子表面水分, 用不同浓度EMS溶液相应地分别浸种6、4 h和2 h, 即清水和不同浓度EMS溶液累计浸种10 h。共计18个处理, 每个处理重复3次, 每个重复50粒种子。以30℃清水浸种10 h作为对照 (CK) 。

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