EMS诱变产生谷子突变体技术规程

    李颜方 王高鸿 杜艳伟 赵根有 赵晋锋

    

    摘要：根据近年试验，总结了甲基磺酸乙酯（EMS）诱变产生谷子突变体技术规程。规程规定了范围、规范性引用文件、产地环境、EMS诱变谷子技术、田间管理、突变材料的选择、收获及脱粒、建档等要求。

    关键词：EMS诱变;谷子;突变体;技术规程

    中图分类号：S515? ? ? ? ?文献标志码：B? ? ? ? 文章编号：1001-1463（2020）10-0092-03

    doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2020.10.022

    谷子（Setaria italica）是重要的区域性特色杂粮作物，抗旱耐瘠薄，水分利用率高，是未来应对水资源短缺的战略储备作物[1 ]。目前谷子种质资源创新和新品种选育大多采用传统方法，比较繁琐，严重影响谷子产业的发展。利用诱变技术改善谷子的品质，其变异范围广，可产生自然突变难以出现的新基因突变体，目前常用的突变方法有化学诱变、辐射诱变、生物诱变以及空间诱变等。EMS是谷子常用且使用最广的化学诱变剂，主要诱发点突变，且多为显性突变，突变率高[2 ]。利用EMS诱变谷子成熟种子及幼穗的技术，不仅可以创造新的具有经济价值的突变体种质资源，而且为后期谷子突变体库的建立及优良品种的筛选提供基础。为规范EMS诱变谷子的操作流程，经大量的试验并结合本地区生产经验[3 - 5 ]，特制订了甲基磺酸乙酯（Ethylmethane Sulfonate，EMS）诱变产生谷子突变体的技术规程。规程规定了EMS诱变谷子的种子处理、药品配制、播前准备、播种要求、田间管理、不同生长阶段诱变处理、收获选择等技术要求，可为后期谷子抗病突变体库的构建及优良品种的筛选提供技术支持。

    1? ?范围

    《EMS诱变产生谷子突变体的技术规程》规定了EMS诱变谷子的相关术语和定义、诱变环境、谷子种植技术、不同生长期的诱变技术，突变体筛选、收获登记。适用于山西省春播中晚熟区。

    2? ?规范性引用文件

    下列文件对于《EMS诱变产生谷子突变体的技术规程》的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

    3? ?产地环境

    在符合产地基础条件要求的前提下，选择地势高燥、通风透光且排涝方便不重茬的地块，避免选择谷子前茬、pH > 8 的碱性土壤以及前茬施用过谷子敏感除草剂的地块。

    4? ?EMS诱变谷子技术

    4.1? ?诱变前准备

    4.1.1? ? 品种选择? ? 选用当地高产优质、抗逆性强、适口性好的谷子品种，如晋谷21、长生13、沁州黄、长农35等，种子质量符合GB 4404.1 — 2008。

    4.1.2? ? 诱变所需试剂? ? EMS：购自生工生物工程（上海）股份有限公司，纯度 > 99%。0.1 mol/L磷酸缓冲液（PBS，pH=7.2），取 KH2PO4 6.77 g 溶于蒸馏水定容至500 mL，配成浓度为0.1 mol/L的A液;取K2HPO4 11.41 g溶于蒸馏水定容至500 mL配成浓度为0.1 mol/L的B液;按A液、B液体积比39∶61 的比例混合，配制成0.1 mol/L的PBS母液（表1）备用，pH=7.2。0.1 mol/L NaS2SO3溶液：稱取24.8 g NaS2SO3 ·5H2O 溶解在500 mL 冷却的沸水中，搅拌待完全溶解后加入0.2 g Na2CO3，再加入 500 mL 冷却的沸水，使其完全溶解。

    4.1.3? ? 选种? ? 将种子浸在清水中，适当的搅拌，将浮于上层的空粒、破粒、草籽和杂质清除干净，选择整齐饱满的种子。将选好的种子在大烧杯中用清水浸泡8 h。

    4.1.4? ? 半致死诱变浓度的筛选? ? EMS 半致死浓度（LCt50） 是指在一定时间内引起 50%植株死亡的药物浓度[6 ]，本规范以谷子种子萌发率为指标，以萌发率为 50%时所对应的 EMS 浓度为半致死浓度，即最佳诱变浓度。通过前期大量筛选，得出谷子最佳诱变条件为清水提前浸种8 h、1% EMS溶液处理10 h。

    4.2? ?EMS诱变处理

    EMS诱变处理包括种子诱变处理、穗乳熟期处理、蜡熟期处理。种子按4.1.3、 4.1.4的方法处理后，加入到1% EMS溶液中，按以下步骤进行诱变：（1）三角瓶置于40 r/min的摇床上10 h，保证种子与处理液充分接触;（2）处理结束后，加 0.1 mol/L NaS2SO3溶液洗涤3次，再用蒸馏水清洗3次，将清洗后的种子放在滤纸上吸干水分;（3）开沟播种，不间苗;（4）谷子抽穗后修剪穗部，留8～10个穗码，乳熟期和蜡熟期时用1% EMS溶液浸泡15 s，第2天重复1次。

    4.3? ?整地

    谷子播种前施底肥，可选用氮磷钾复合肥750～900 kg/hm2或优质腐熟农家肥15 000 kg/hm2，深耕土壤≥30 cm，耕后及时耙、耢，耕平耙细，达到上虚下实的待播状态。选择豆类、玉米和高粱等作为前茬，避免重茬、迎茬。

    4.4? ?播种

    4.4.1? ? 播种时间? ? 春播区播种时间一般为5月10 — 20日，当耕层5～10 cm地温≥10 ℃、土壤含水量≥150 g/kg即可播种。播种前1 d按4.2的方法处理种子，晾干备用。

    4.4.2? ? 播种方式? ? 等行距条播，行距为40 cm，播种垄沟深4～5 cm，覆土厚度 5～6 cm，覆土均匀一致，并及时踩土保墒。

    4.4.3? ? 播种量? ? EMS诱变的出苗率在50%左右，播种量需较正常播种量大些，为22～38 kg/hm2。

    5? ?田间管理

    谷子出苗后不间苗，及时蹲苗促幼苗茁壮生长。苗高15～25 cm时中耕除草1次，苗高45～50 cm时中耕施肥1次，结合中耕追施尿素250～300 kg/hm2。

    6? ?突变材料的选择

    在谷子整个生育期选择叶色突变株、叶鞘突变株、（半）矮化突变株、早/晚花突变株、花药突变株、分蘖突变株、不育突变株、早/晚熟突变体株、穗型突变株等，对筛选出的突变株进行统计并挂牌。

    7? ?收获及脱粒

    EMS诱变谷子最佳收获期为10月上中旬，此时谷子处于蜡熟末期籽粒坚硬，谷穗98%以上发黄，谷粒含水量为200 g/kg，用手轻捏谷码即可取到谷粒，轻碾可见米粒。收获的突变株谷子要单穗脱粒并编号，以备后续研究使用[7 - 8 ]。

    8? ?建档

    要对收获的谷子突变体材料建立档案，内容包括：播種和收获日期、产地、地块、品名、施化肥农药程度、突变特征、贮藏方式、品质特性等，使得到的谷子突变体材料有可追溯性。

    参考文献：

    [1] 刁现民.? 中国谷子产业与产业技术体系[M].? 北京：中国农业科学技术出版社，2011.

    [2] 董文科，路旭平，姜寒玉，等.? 多年生黑麦草 EMS 诱变与耐旱性评价[J].? 核农学报，2018，32（10）：1889-1897.

    [3] 王 军，杨慧卿，袁 峰，等.? EMS诱变谷子“长农35号”M1代成熟期株型突变体的鉴定与分析[J].? 中国农学通报，2011，27（18）：84-89.

    [4] 刘美桃.? 晋谷21 EMS突变体库的构建与特征分析[D].? 晋中：山西农业大学，2016.

    [5] 郝晓芬，王根全，王晓宇，等.? 适宜机械化生产谷子品种长生13选育及栽培技术[J].? 中国种业，2019（10）：74-76.

    [6] 高维锡，程 毛，齐 艳，等.? EMS 诱变对沙枣种子萌发和幼苗生长的影响[J].? 山东师范大学学报（自然科学版），2019，34（4）：450-455.

    [7] 赵连芝，杜 蓉，刘占鑫，等.? 富硒谷子绿色生产技术规程[J].? 甘肃农业科技，2018（9）：93-94.

    [8] 徐娅梅，潘 忠.? 张掖市绿色食品杂交谷子栽培技术规程[J].? 甘肃农业科技，2015（7）：76-77.

    （本文责编：杨? ? 杰）