EMS诱变国麦301突变体库的构建
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试验研究 2015.3
EMS 诱变国麦 301 突变体库的构建
朱培培 连少英 刘红杰 葛 君 张福娟 赵敬领 胡 新 （河南省商丘市农林科学院小麦所 商丘 476000）
摘要：为给小麦功能基因组学研究和分子育种准备基础材料,以高产小麦新品种国麦 301 为试材， 用化学诱变剂甲基磺酸乙酯（Ethyl methane sulfonate，EMS）溶液处理，构建小麦突变体库。在 20112013 年 2 年试验中，对田间 M1 和 M2 代株系全生育期表型进行了观察鉴定。 2013 年对 M2 代 12 个 株系和 3 020 个穗系的主要农艺性状及其他生物学性状进行调查，共获得 130 个突变体系。 M2 代 发生表型突变的频率约为 4.29%。 M2 代中叶背蜡质、叶子细长的突变穗系可遗传，后代无遗传；叶 色嫩绿、穗细长等突变性状有分离。 本研究所构建的国麦 301 突变体群较为理想，可用于小麦功能 基因组研究和小麦遗传改良。 关键词：甲基磺酸乙酯(EMS)；国麦 301；突变体库；农艺性状
高温敏感的侧根缺失突变体 hts1，通过对突变体的初 步遗传分析， 研究了该突变体在苗期及成株期农艺 性状对不同温度梯度的反应。 Ray 等[6]将从水稻突变 体库中筛选到的一株易感细菌病害的突变体应用到 了水稻抗病的研究中。 目前，EMS 诱变方法已经应用 在 拟 南 芥[7]、水 稻[8]、玉 米[9]、大 麦[10]等 植 物 中 ， 分 别 构 建 了突变体库， 并在研究其功能基因组学方面发挥了 重要作用。 利用 EMS 针对处理普通小麦的报道尚不 是很多，本研究以高产新品种国麦 301 为材料，构建 普通小麦突变体库， 旨在为小麦功能基因组研究和 新品种选育准备基础材料。
全生育期每隔 7～10 d 田间调查一次， 观察记载 幼苗、叶形、叶色、株高、分蘖、穗部、育性、熟性等性 状，筛选各种表型突变体。 变异穗系全部单株收获脱 粒后，观察记载籽粒形状、大小、颜色等性状。
2 结果与分析
重点对 M2 代 12 个 株系 和 3 020 个穗 系 的主要 农艺性状及生物学性状进行调查， 共获得 130 个突 变体系。 其中，29 个株高突变（其中有 6 个穗系籽粒 变 细 长 ）、12 个 白 粉 病 抗 性 突 变 、13 个 叶 片 性 状 突 变、21 个穗部性状突变 （有 2 个穗系籽粒 变细长）、 19 个穗系和 1 个株系的成熟期发生突变，19 个分蘖 突变穗系、16 个穗系的其他性状发生突变。 M2 中发 生 表 型 突 变 的 频 率 约 为 4.29% （ 计 算 突 变 频 率 时 ， 12 个突变株系按 12 个穗系计算，下同）。 具体突变类 型如表 1。
2.1 叶片突变 2.1.1 底 部 黄 叶 共 发 现 4 个 穗 系 ， 突 变 频 率 为 0.132%。 从幼苗期基部开始有黄叶， 且大多数为壮 苗。 黄叶不干枯， 一直持续到成熟。 4 个穗系中，有 1 个穗系中的所有植株都发生底部黄叶；3 个穗系中 则出现分离，有待观察、记录后代分离遗传规律。 2.1.2 叶片嫩绿 3 个叶片嫩绿穗系，叶片颜色存在 分离。 在 M2 代成株期时做了分离植株间的杂交，为 构建近等基因系准备基础材料。 2.1.3 叶背多蜡 4 个突变穗系，叶子背面与对照材 料相比有明显的蜡质（如附图 1-E），并且该性状可稳 定遗传，后代无分离。 该性状已经与几个叶背无蜡质 的种质材料完成正反交，如矮丰 68、中麦 1208、济麦 20 等，观察后代有无蜡质的分离情况。 2.1.4 细长叶 2 个穗系不仅叶子细长，且株高与对 照相比明显降低，两者性状均可遗传，后代无分离。 2.2 分蘖突变
作者简介：朱培培（1982-），男，实习研究员，从事小麦栽培及育种工作。 E-mail：305224573@ 通讯作者：胡新（1962-），男，本科，研究员，主要从事小麦栽培及育种方面研究。 E-mail：huxin2699552@
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2015.3 试验研究
株行； 其余按单穗收获 （即 M2 种子）； M2 种子种穗 行， 行距 0.23 m、 株距 0.08 m。 田间管理按一般试 验田进行。 1.2 M2 代植株表型性状调查及籽粒鉴定
化学诱变、物理诱变、太空诱变、组织培养等技 术是获得突变体的重要方法。 突变体库的构建可为 种质创新和育种提供有价值的基础材料。 其中，化学 诱变在构建突变体库等方面的应用越来越广泛。 化 学诱变是利用化学诱变剂处理植物材料， 诱发其遗 传物质的突变， 从而引起生物学性状与农艺性状的 变异，是构建突变体库的重要方法之一。 化学诱变剂 大致有 5 种，它们是：烷化剂、碱基类似物、碱基异构 体 、染 色 体 断 裂 剂 、中 草 药[1]。 甲 基 磺 酸 乙 酯 （Ethylmethame sulfonate, EMS）属于烷化 剂中的一种 ，利 用 EMS 诱变 技 术 创 制 突 变 体 不 需 要 进 行 遗 传 转 化 ，容 易 形 成 点 突 变 ， 却 很 难 造 成 染 色 体 畸 变 [2]， 因 此 ， 在 众 多化学诱变剂中， 是目前作物诱变育种中应用最广 泛、效果最好的化学诱变剂之一。 一些模式植物如拟 南芥、水稻、玉米等的功能基因组研究均已证明构建 突变体库在阐明基因功能方面具有重要作用。 Zhu 等 人[3]从 构 建 的 拟 南 芥 突 变 体 库 中 筛 选 到 一 株 小 花 发 育延迟突变体 drm1， 目前在小花发育的研究中已经 被应用。 陈绍江等人[4]从 利用 EMS 诱变 玉米花粉厚 茧的突变体库中获得了玉米的高油突变体。 郝西等 人[5]从利用 EMS 构建的水 稻突变体库 筛选出一个 对
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1 材料与方法
1.1 突变材料的创建 选用均匀一致的国麦 301 种子 1 kg， 种子首先
在冷水中浸泡 4 h，然后用 0.4%的 EMS 溶液在 0℃下 处理 2 h，接着在 20℃下处理 2 h。 排干 EMS 溶液，在 流水中冲洗过夜，将冲洗过的种子（M1）凉干。 M1 代种 子 于 2011 年 10 月 种 植 于 商 丘 市 平 台 开 发 区 试 验 田； M2 代种子于 2012 年 10 月种植在商丘市农林科 学院双八试验基地。 其中， M1 种子行距 0.23 m、 株 距 0.08 m， 当代有突变表现的按单株收获， M2 代种
EMS 诱变国麦 301 突变体库的构建
朱培培 连少英 刘红杰 葛 君 张福娟 赵敬领 胡 新 （河南省商丘市农林科学院小麦所 商丘 476000）
摘要：为给小麦功能基因组学研究和分子育种准备基础材料,以高产小麦新品种国麦 301 为试材， 用化学诱变剂甲基磺酸乙酯（Ethyl methane sulfonate，EMS）溶液处理，构建小麦突变体库。在 20112013 年 2 年试验中，对田间 M1 和 M2 代株系全生育期表型进行了观察鉴定。 2013 年对 M2 代 12 个 株系和 3 020 个穗系的主要农艺性状及其他生物学性状进行调查，共获得 130 个突变体系。 M2 代 发生表型突变的频率约为 4.29%。 M2 代中叶背蜡质、叶子细长的突变穗系可遗传，后代无遗传；叶 色嫩绿、穗细长等突变性状有分离。 本研究所构建的国麦 301 突变体群较为理想，可用于小麦功能 基因组研究和小麦遗传改良。 关键词：甲基磺酸乙酯(EMS)；国麦 301；突变体库；农艺性状
高温敏感的侧根缺失突变体 hts1，通过对突变体的初 步遗传分析， 研究了该突变体在苗期及成株期农艺 性状对不同温度梯度的反应。 Ray 等[6]将从水稻突变 体库中筛选到的一株易感细菌病害的突变体应用到 了水稻抗病的研究中。 目前，EMS 诱变方法已经应用 在 拟 南 芥[7]、水 稻[8]、玉 米[9]、大 麦[10]等 植 物 中 ， 分 别 构 建 了突变体库， 并在研究其功能基因组学方面发挥了 重要作用。 利用 EMS 针对处理普通小麦的报道尚不 是很多，本研究以高产新品种国麦 301 为材料，构建 普通小麦突变体库， 旨在为小麦功能基因组研究和 新品种选育准备基础材料。
全生育期每隔 7～10 d 田间调查一次， 观察记载 幼苗、叶形、叶色、株高、分蘖、穗部、育性、熟性等性 状，筛选各种表型突变体。 变异穗系全部单株收获脱 粒后，观察记载籽粒形状、大小、颜色等性状。
2 结果与分析
重点对 M2 代 12 个 株系 和 3 020 个穗 系 的主要 农艺性状及生物学性状进行调查， 共获得 130 个突 变体系。 其中，29 个株高突变（其中有 6 个穗系籽粒 变 细 长 ）、12 个 白 粉 病 抗 性 突 变 、13 个 叶 片 性 状 突 变、21 个穗部性状突变 （有 2 个穗系籽粒 变细长）、 19 个穗系和 1 个株系的成熟期发生突变，19 个分蘖 突变穗系、16 个穗系的其他性状发生突变。 M2 中发 生 表 型 突 变 的 频 率 约 为 4.29% （ 计 算 突 变 频 率 时 ， 12 个突变株系按 12 个穗系计算，下同）。 具体突变类 型如表 1。
2.1 叶片突变 2.1.1 底 部 黄 叶 共 发 现 4 个 穗 系 ， 突 变 频 率 为 0.132%。 从幼苗期基部开始有黄叶， 且大多数为壮 苗。 黄叶不干枯， 一直持续到成熟。 4 个穗系中，有 1 个穗系中的所有植株都发生底部黄叶；3 个穗系中 则出现分离，有待观察、记录后代分离遗传规律。 2.1.2 叶片嫩绿 3 个叶片嫩绿穗系，叶片颜色存在 分离。 在 M2 代成株期时做了分离植株间的杂交，为 构建近等基因系准备基础材料。 2.1.3 叶背多蜡 4 个突变穗系，叶子背面与对照材 料相比有明显的蜡质（如附图 1-E），并且该性状可稳 定遗传，后代无分离。 该性状已经与几个叶背无蜡质 的种质材料完成正反交，如矮丰 68、中麦 1208、济麦 20 等，观察后代有无蜡质的分离情况。 2.1.4 细长叶 2 个穗系不仅叶子细长，且株高与对 照相比明显降低，两者性状均可遗传，后代无分离。 2.2 分蘖突变
作者简介：朱培培（1982-），男，实习研究员，从事小麦栽培及育种工作。 E-mail：305224573@ 通讯作者：胡新（1962-），男，本科，研究员，主要从事小麦栽培及育种方面研究。 E-mail：huxin2699552@
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2015.3 试验研究
株行； 其余按单穗收获 （即 M2 种子）； M2 种子种穗 行， 行距 0.23 m、 株距 0.08 m。 田间管理按一般试 验田进行。 1.2 M2 代植株表型性状调查及籽粒鉴定
化学诱变、物理诱变、太空诱变、组织培养等技 术是获得突变体的重要方法。 突变体库的构建可为 种质创新和育种提供有价值的基础材料。 其中，化学 诱变在构建突变体库等方面的应用越来越广泛。 化 学诱变是利用化学诱变剂处理植物材料， 诱发其遗 传物质的突变， 从而引起生物学性状与农艺性状的 变异，是构建突变体库的重要方法之一。 化学诱变剂 大致有 5 种，它们是：烷化剂、碱基类似物、碱基异构 体 、染 色 体 断 裂 剂 、中 草 药[1]。 甲 基 磺 酸 乙 酯 （Ethylmethame sulfonate, EMS）属于烷化 剂中的一种 ，利 用 EMS 诱变 技 术 创 制 突 变 体 不 需 要 进 行 遗 传 转 化 ，容 易 形 成 点 突 变 ， 却 很 难 造 成 染 色 体 畸 变 [2]， 因 此 ， 在 众 多化学诱变剂中， 是目前作物诱变育种中应用最广 泛、效果最好的化学诱变剂之一。 一些模式植物如拟 南芥、水稻、玉米等的功能基因组研究均已证明构建 突变体库在阐明基因功能方面具有重要作用。 Zhu 等 人[3]从 构 建 的 拟 南 芥 突 变 体 库 中 筛 选 到 一 株 小 花 发 育延迟突变体 drm1， 目前在小花发育的研究中已经 被应用。 陈绍江等人[4]从 利用 EMS 诱变 玉米花粉厚 茧的突变体库中获得了玉米的高油突变体。 郝西等 人[5]从利用 EMS 构建的水 稻突变体库 筛选出一个 对
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1 材料与方法
1.1 突变材料的创建 选用均匀一致的国麦 301 种子 1 kg， 种子首先
在冷水中浸泡 4 h，然后用 0.4%的 EMS 溶液在 0℃下 处理 2 h，接着在 20℃下处理 2 h。 排干 EMS 溶液，在 流水中冲洗过夜，将冲洗过的种子（M1）凉干。 M1 代种 子 于 2011 年 10 月 种 植 于 商 丘 市 平 台 开 发 区 试 验 田； M2 代种子于 2012 年 10 月种植在商丘市农林科 学院双八试验基地。 其中， M1 种子行距 0.23 m、 株 距 0.08 m， 当代有突变表现的按单株收获， M2 代种