EMS诱变对油茶种子萌发及幼苗生长的影响

刘艳菊 徐玉芬 于钊妍 贾效成

EMS诱变对油茶种子萌发及幼苗生长的影响

刘艳菊 徐玉芬 于钊妍 贾效成

（中国热带农业科学院椰子研究所/海南省热带油料作物生物学重点试验室 海南文昌 571339）

探究EMS诱变对油茶种子萌发及幼苗生长的影响，为构建油茶突变体库及加强其种质资源创新打下基础。以油茶种子为材料，研究甲基磺酸乙酯（EMS）不同浓度及诱变处理时间对油茶种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明：EMS浓度较低，处理时间较短可提高油茶种子发芽率，促进幼苗生长；随EMS浓度的增加和处理时间的延长则降低油茶种子发芽率，抑制幼苗生长；以半致死浓度为标准，EMS处理油茶种子的最佳浓度和时间为4%、6 h。

油茶；EMS；萌发率；幼苗生长

油茶（）属山茶科（Theaceae）山茶属（L.），是我国南方主要的油料小乔木树种，已有2 300多年栽培历史，与椰子、油棕及油橄榄并称为世界四大木本食用油料树种[1]。其种子能榨油可食用，茶油富含不饱和脂肪酸、抗氧化剂和维生素等，不含芥酸、胆固醇等有害物质，营养价值高，被誉为“东方橄榄油”[2]。近年来，党中央、国务院高度重视油茶产业，出台了《全国油茶产业发展规划（2009—2020）》，召开多次“全国油茶产业发展现场会”。2022年中央一号文件提到“提高支持扩大油茶种植面积，改造提升低产林”。油茶是农林业产业结构调整、精准扶贫的重要经济作物，在国家粮油安全等方面发挥关键作用[3-4]。种质资源是新品种选育的基础，油茶种质资源的评价、良种选育，对油茶产业发展有着直接影响[5]。因此，加强油茶种质资源创新，扩展油茶遗传基础对其新品种选育具有重要意义。

诱变育种是通过化学试剂、物理方法等诱导植物发生变异，对变异体进行筛选与鉴定，选育出新品种或创造新遗传资源的现代育种技术[6-7]。化学诱变育种具有操作性强、成本低、效率高等特点，使用广泛，已在拟南芥[8]、玉米[9]、水稻[10-11]、马铃薯[12]等植物上应用。EMS作为化学诱变剂，有着特异性强、操作简单、易筛选等优势。目前，EMS诱变已广泛应用到植物育种方面，种子经一定浓度EMS诱变处理后，短时间内便可以获得大量突变群体。EMS诱变在茄子[13]、苦瓜[14]、沙枣[15]、知母[16]、木薯[17]等作物已见报道，均发现EMS诱变处理浓度和时间等诱变条件对其萌发和幼苗生长有着不同的影响。EMS诱变对油茶种子的影响还未见报道，诱变条件还未知。本试验以油茶种子为材料，通过设定不同浓度EMS和不同处理时间，研究其对油茶种子萌发和生长的影响，为构建油茶突变体库及加强其种质资源创新打下基础。

1 材料与方法

1.1 材料

油茶（）种子（品系：NYBWCYCS15010）采收自海南省文昌市中国热带农业科学院椰子研究所油茶种质资源圃。

1.2 方法

1.2.1 种子处理与发芽试验 采摘完整、大小均匀的油茶种果，摊开晾晒，待油茶果皮开裂，选取颗粒饱满油茶种子进行EMS诱变。EMS处理液用0.1 mol/L pH 7.0磷酸缓冲液配制，设置0（对照组）、1%、2%和4%四个浓度梯度，每个浓度分别浸种2、4、6、12 h。每个处理100粒种子，重复3次。处理后的种子用清水冲洗10次，再种在由营养土、蛭石、珍珠岩按体积比例混合（6∶2∶2）的培养基质中，避光放置于28℃培养箱中。

1.2.2 指标测定 发芽率=30 d内萌发种子数/种子总数×100%；相对发芽率=试验组的发芽率/对照组发芽率×100%；相对致死率=（对照组发芽率-试验组发芽率）/对照组发芽率×100%。

生长指标的测定分别利用直尺、游标卡尺测量幼苗的株高（子叶节至生长点）、茎粗、根粗、最大叶片长与宽。

1.2.3 数据处理 试验数据用Excel进行统计处理，用DPS 19.05对数据进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同EMS处理浓度和时间对油茶种子萌发的影响

由表1可知，不同浓度EMS和处理时间对油茶种子萌发影响不同，存在一定差异。2 h处理下，随EMS浓度的增大，油茶种子发芽率、相对发芽率逐渐增长，相对致死率均为负值，且逐渐变小，4% EMS处理的发芽率、相对发芽率最大，与CK相比，相对发芽率显著增加21.64%；4和6 h处理下，随EMS处理浓度的增大，油茶种子发芽率、相对发芽率呈先上升再下降趋势，与CK相比，在1% EMS处理下，发芽率、相对发芽率均增加，其中6 h处理的相对发芽率显著增加了8.98%。随EMS浓度的增大，发芽率、相对发芽率均显著下降，其中4% EMS浓度、6 h处理的发芽率下降的最为明显，相对致死率为47.08%。12 h处理下，随EMS处理浓度的增大，发芽率、相对发芽率逐渐降低，相对致死率逐渐增加，其中4% EMS处理的发芽率最小，相对致死率最大，为78.77%。

CK处理下，随处理时间的增加，发芽率呈增长趋势，其中4、6、12 h处理的发芽率差异不大，但均比2 h处理的高。1% EMS处理下，随处理时间增加，发芽率、相对发芽率呈上升到下降趋势，仅在12 h处理降低，其中6 h处理的发芽率最大，与2 h相比增加18.29%，差异显著。2%、4% EMS处理下，随处理时间增加，发芽率、相对发芽率呈下降趋势，其中4% EMS、12 h处理的发芽率最小，相对致死率最大，与对照差异显著。说明EMS处理浓度较低，处理时间较短，可促进油茶种子萌发，随EMS处理浓度增大，处理时间的增加，油茶种子发芽率降低。

表1 不同EMS处理浓度和时间对油茶种子发芽率的影响

注：同列数据后不同小写字母表示同一时间不同EMS处理浓度间差异显著（<0.05）,不同大写字母表示同一EMS浓度不同时间处理间差异显著（<0.05），下表同。

2.2 不同EMS处理浓度和时间对油茶幼苗生长的影响

由表2和图1可知，不同浓度EMS和处理时间对油茶幼苗生长影响不同，存在一定差异。2 h处理下，随EMS处理浓度的增大，与CK相比，各生长指标变化不一，其中1% EMS处理的除根长外各生长指标均比CK值高，2% EMS的处理的在根长、根粗、株高、叶片数和叶片长比CK值高，而4% EMS处理的根长、株高、叶片数、叶片长和叶片宽均比CK值高，其中4% EMS处理的根长和叶片数最大，分别增加了15.22%、61.18%。

表2 不同EMS处理浓度和时间对油茶幼苗生长的影响

注：A为2 h处理；B为4 h处理；C为6 h处理；D为12 h处理。

4 h处理下，随EMS处理浓度的增大，与CK相比，根长、根粗、株高、茎粗、叶片数、叶片长和叶片宽都呈下降的趋势，其中除茎粗外的6项生长指标均在4% EMS处理下达到最小，差异显著。2% EMS处理的茎粗最小，与CK相比明显减少了14.12%，而4% EMS处理的茎粗又比2% EMS处理增大了3.9%。

6 h处理下，随EMS处理浓度的增大，与CK相比，根长呈先下降再上升再下降的趋势，在2% EMS处理下根长最大，增加了4.03%；根粗变化不大，差异不显著；株高呈先上升后下降的趋势，2% EMS处理下株高最大；茎粗呈上升趋势，而4% EMS处理的茎粗最大，比CK增加了12.65%；叶片数、叶片长、叶片宽均呈先增长后下降的趋势，而且都在1% EMS处理的达到最大。

12 h处理下，随EMS处理浓度的增大，根长、根粗呈先上升再下降的趋势，均在1% EMS处理下达到最大值，4% EMS处理最小；株高、叶片数、叶片长、叶片宽呈下降趋势，差异显著，从图1也可看出，与其它处理时间相比，12 h处理的叶片最小；茎粗变化不规律，1%、2% EMS处理的与CK相比差异不大，仅在4% EMS处理的增大7.8%。

相同EMS处理浓度，不同处理时间对油茶幼苗生长的影响具体如下：CK处理下，随处理时间的增加，根长、株高、叶片数、叶片长、叶片宽均呈上升趋势，且除根长外均在12 h处理下达到最大值，6 h处理的根长仅比12 h的略高2.74%；根粗呈先上升再下降的趋势，4 h处理的为最大值，6、12 h的与2 h处理差异不明显；不同时间处理的茎粗差异不显著。

1% EMS处理下，随处理时间的延长，根长呈增长趋势；根粗和茎粗呈先下降后上升的趋势，其中2和12 h处理的根粗差异不显著，12 h处理的茎粗略低于2 h处理；株高、叶片数、叶片长和叶片宽呈先上升后降低的趋势，均在6 h处理达到最大值，12 h处理显著下降；说明1% EMS处理6 h，对油茶幼苗生长有明显促进作用，幼苗株高高，叶片多且面积大。

2% EMS处理下，随处理时间的增加，根长和株高呈先下降再上升再下降的趋势，均在6 h处理下达到最大值。根粗呈下降趋势，其中4 h处理与12 h处理差异不明显；茎粗呈先降低再上升的趋势，4 h处理的值最小；叶片数、叶片长和叶片宽呈先上升后下降的趋势，其中6 h处理最大；说明2% EMS 处理6 h下，对油茶幼苗生长有明显促进作用。

4% EMS处理下，随处理时间的增加，根长、株高、叶片数、叶片长和叶片宽呈下降再上升再下降的趋势，其中6 h处理的这些生长指标均为最大值，12 h处理降幅最为显著；根粗呈下降趋势，其中4、6和12 h差异不明显；茎粗呈先降低再上升趋势，其中4 h处理最小，12 h处理最大。

3 讨论与结论

前人研究表明，不同品种种子对EMS敏感度不同，不同品种特性、处理浓度、诱导时间会导致种子发芽率的不同[18-21]。本研究结果表明，不同浓度 EMS处理2 h均对油茶种子发芽率有提高作用，说明较低浓度EMS、处理时间较短可以提高油茶种子的发芽率。而随诱变浓度的增大，处理时间的延长则降低油茶种子发芽率，如2%、4% EMS处理12 h，这与陈丽娟等[22]用EMS处理狭叶薰衣草种子、陈灿等[23]用EMS处理水稻种子研究结果相类似，这可能与油茶种子较大且种皮结构有关，可能低浓度的EMS短时间处理促进了油茶种子的细胞呼吸和新陈代谢作用，而高浓度的EMS长时间处理使种子产生过多的有害物质，破坏细胞渗透压，进而导致种子不萌发，这还有待进一步研究。

EMS诱变对不同品种的幼苗产生不同的影响[24-25]。本研究中，对照的不同时间处理的油茶幼苗的根长、株高、叶片数、叶片长、叶片宽这些指标变化差异显著，根粗和茎粗变化不规律，差异不显著。说明CK处理时间的延长，主要影响了幼苗根长、株高、叶片数、叶片长、叶片宽生长指标。而不同浓度EMS处理2 h的5个生长指标呈增长趋势，而2%、4% EMS处理12 h的生长指标则显著下降，说明较低EMS浓度和较短处理时间，促进油茶幼苗生长；EMS浓度较大，处理时间较长则对幼苗生长有抑制作用。

以种子相对发芽率为50%的诱导剂量为半致死剂量，作为EMS化学诱变剂量的参考，是对EMS敏感性的重要指标[26]。马海新等[19]对加工番茄种子进行EMS诱变，发现对JW9干种子适宜浓度为4%，处理时间12 h；EMS处理加工番茄JW9湿种子的适宜浓度为3%，时间为12 h。本研究中，用4% EMS处理6 h，油茶种子相对发芽率约为对照组相对发芽率的一半，接近半致死剂量。当4% EMS 处理12 h，油茶种子发芽率仅为15.83，显著低于CK，幼苗生长各指标（除茎粗）也明显下降，即4% EMS处理12 h对油茶种子萌发、幼苗生长抑制作用明显。说明EMS处理对油茶种子的最佳适宜浓度为4%，处理时间为6 h。

本研究通过设定4个EMS浓度和4个处理时间对油茶种子进行诱变，结果表明，EMS浓度较低，处理时间较短可提高油茶种子发芽率，促进幼苗生长；随EMS浓度的增加和处理时间的延长降低油茶种子发芽率，抑制幼苗生长；以半致死浓度为标准，EMS处理油茶种子的最佳浓度和时间为4%、6 h，该研究可为后续构建油茶诱变群体，筛选品质优良的油茶新品种奠定基础。

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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

中央财政林业推广示范资金项目（No.琼[2021]TG04）。

刘艳菊（1987—），女，硕士，研究方向为热带油料栽培生理研究，E-mail：yzs_liuyj@163.com。

贾效成（1975—），男，博士，助理研究员，研究方向为热带油料作物资源研究，E-mail：xcjia1@163.com。

（责任编辑 龙娅丽）