三种诱变剂对黄连木诱变效应研究

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黄连木(Pistacia chinensis)为漆树科黄连木属落叶乔木,是优良秋色叶树种,具有很高观赏价值和园林应用前景。化学诱变育种是一种常用的诱变育种方式,有关黄连木化学诱变和品种选育研究报道尚少。本试验以黄连木萌动种子及幼苗为材料,用秋水仙素、甲基磺酸乙酯(EMS)和叠氮化钠(NaN3)三种化学诱变剂对其进行诱变处理,研究了不同诱变剂对种子出苗及幼苗变异的影响,构建了诱变植株群体,利用形态学观测、染色体核型分析和流式细胞仪等技术对诱变植株进行了鉴定,筛选了四倍体变异植株,进行了形态学和生理生化指标比较,为黄连木新品种选育奠定了基础。取得主要研究结果如下:(1)秋水仙素处理的诱变效应。随着秋水仙素处理浓度和时间的增加,黄连木萌动种子的出苗率和成苗率逐渐降低,0.3%秋水仙素处理在48 h的变异率最高,达38.10%;0.2%秋水仙素处理幼苗茎尖60 h的异率最高,达15%。利用回归方程计算处理 12 h、24 h、36 h、48 h 下的半致死浓度分别为 0.30%、0.23%、0.20%、0.19%。根尖细胞染色体核型观察表明,诱变处理的变异株染色体数为60条,二倍体对照植株的染色体数为30条,说明诱变株为四倍体;流式细胞仪检测表明,对照二倍体植株荧光强度吸收主峰在50 K左右,而诱变植株的荧光强度吸收主峰在100K左右,表明其细胞DNA含量是对照植株的2倍;对叶片表皮气孔数量和保卫细胞观察发现,诱变植株的气孔和保卫细胞都显著大于二倍体对照植株,而单位面积气孔数量显著少于二倍体对照植株。二倍体对照植株和诱变四倍体植株的比较表明,四倍体植株株高和节间距显著小于对照植株,但地径、叶长、叶宽和叶面积均显著大于对照植株;四倍体植株叶色更深更暗,叶片色素含量、净光合速率(Pn)、荧光参数Fv/Fo和Fv/Fm均显著高于二倍体对照植株,表明其光合能力更强;四倍体植株叶片相对电导率和丙二醛(MDA)含量均显著低于二倍体植株;游离脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的含量均显著高于二倍体植株;超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性均显著高于二倍体植株。(2)EMS处理的诱变效应。黄连木萌动种子经过EMS处理后,随着处理时间和浓度的增加,出苗率、相对出苗率和成苗率逐渐降低;在处理4 h、8 h、12 h、16 h下的半致死浓度分别为2.39%、1.93%、1.4%、0.98%,最佳诱导组合为1.5%处理12 h或1.2%处理16 h;EMS处理所得诱变株的突变类型主要有叶色突变、叶形突变以及生长习性变异。在形态学方面,EMS处理的实生苗株高、地径、节间距、叶长、叶宽和叶面积均随着处理时间和浓度的增加而减小。在叶色和光合荧光参数方面,EMS处理所得的叶色变异株中,D类诱变植株的叶片颜色最深最暗,色素含量最高,光合荧光参数Pn、Gs、Tr、Fo、Fm、Fv/Fo和Fv/Fm显著高于其他植株,光合能力最强;C类诱变植株的叶片颜色最浅最亮,色素含量最低,光合荧光参数Pn、Gs、Fo、Fm、Fv/Fo和Fv/Fm显著低于其他植株,光合能力最弱。在叶片生理生化特性方面,EMS处理所得变异株相对电导率和MDA含量均增大;游离脯氨酸含量在4 h时呈逐渐上升的趋势,8 h、12 h和16 h呈先上升后下降的趋势;SOD和POD含量在4 h和8 h下均随着处理时间和浓度的增加而逐渐上升,在12 h和16 h下呈现先上升后下降的趋势。(3)NaN3处理的诱变效应。黄连木萌动种子在经过NaN3处理后,随着处理时间和浓度的增加,出苗率、相对出苗率和成苗率逐渐降低;在处理4 h、8 h、12 h下的半致死浓度分别为18.83 mmol/L、15.03 mmol/L、11.51 mmol/L,最佳诱导组合为10 mmol/L处理12 h;NaN3处理所得诱变株的突变类型主要有叶色突变、叶形突变和生长习性变异。在形态学方面,NaN3处理的实生苗的株高、地径、节间距、叶长、叶宽和叶面积都随着处理时间和浓度的增加而减小;NaN3处理所得的叶色变异株中,D类诱变植株的叶片颜色最深最暗,色素含量最高,光合荧光参数Pn、Gs、Tr、Fo、Fm、Fv/Fo和Fv/Fm显著高于其他植株,光合能力最强,C类诱变植株的叶片颜色最浅最亮,色素含量最低,光合荧光参数Pn、Gs、Fo、Fm、Fv/Fo和Fv/Fm显著低于其他植株,光合能力最弱;在叶片生理特性方面,NaN3处理所得变异株的叶片细胞膜透性增大,相对电导率和MDA含量均增大;可溶性蛋白和游离脯氨酸含量均随着处理时间和浓度的增加而逐渐增加;SOD和POD含量均随着处理时间和浓度的增加而逐渐上升。
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