三種化學誘變劑在杉木育種中的應用研究.pdf

1、杉木(Cunninghamialanceolata)是我國特有的喬木科常見重要樹種,主要產(chǎn)于我國長江以南地區(qū),具有速生、材質好、功能多樣化等特點,用途十分廣泛。為了豐富杉木遺傳變異范疇,為人工選育新品種提供豐富的原始材料,本試驗以篩選出的速生型杉木優(yōu)良家系種子為研究材料,經(jīng)發(fā)芽試驗,研究了秋水仙堿、甲基磺酸乙酯(EMS)和疊氮化鈉等三種化學誘變劑不同藥液濃度、不同處理時間對杉木優(yōu)良家系幼苗的誘變效果,通過誘變處理后試驗苗的死亡率統(tǒng)計、形

2、態(tài)性狀變異情況等生物學效應的觀察統(tǒng)計及相應的葉綠素熒光分析,篩選并分析杉木變異苗木,對進一步進行杉木誘變育種做出基礎性研究,主要研究結果如下:
　　1、利用秋水仙堿誘變的試驗中,在試驗浸泡杉木幼苗后其根部出現(xiàn)了明顯的膨大現(xiàn)象,經(jīng)流式細胞儀DNA含量檢測,膨大根部細胞中存在異倍體細胞;同時直至試驗浸泡處理結束,試驗苗并沒有直接表現(xiàn)出很明顯的死亡現(xiàn)象,而是到栽培一段時間后由于無法長出真葉而逐漸死亡,在誘變處理的幼苗移栽45天之后,存活

3、苗數(shù)基本維持在一個水平。利用甲基磺酸乙酯誘變的試驗中,在試驗浸泡處理過程中,隨著EMS濃度和時間的增大,較多的試驗苗直接表現(xiàn)出胚軸軟化、褐化后死亡現(xiàn)象,在誘變處理的幼苗移栽20天之后,存活苗數(shù)基本維持在一個水平。利用疊氮化鈉誘變的試驗中,試驗浸泡處理結束后12小時,便有較多的試驗苗直接表現(xiàn)出整棵幼苗褐化死亡現(xiàn)象,與EMS誘變處理相似的是在誘變處理的幼苗移栽20天之后,存活苗數(shù)基本維持在一個水平。
　　2、第6號家系杉木苗的死亡率與

4、秋水仙堿誘變劑處理濃度、時間、光照和根長的回歸方程是mgtcy0.0550.126?60.0310.830.145-+++=-(R2=867**),以半致死狀態(tài)為選擇標準,結合試驗結果,該家系杉木幼苗的較適宜試驗組合為秋水仙堿誘變劑濃度為0.05％+處理時間為4d+無光照+幼苗長為3cm;第7號家系杉木苗的死亡率與秋水仙堿誘變劑處理濃度、時間、光照和根長的回歸方程是mgtcy0.1680.172?70.0650.930.113-+++=

5、(R2=0.85**),該家系杉木幼苗的較適宜試驗組合為秋水仙堿誘變劑濃度為0.05%+處理時間為3d+無光照+幼苗長1.5cm和秋水仙堿誘變劑濃度為0.1%+處理時間為2d+有光照+幼苗長為1.5cm;第8號家系杉木苗的死亡率與秋水仙堿誘變劑處理濃度、時間、光照和根長的回歸方程是mgtcy0.1660.236?8-0.0460.980.127-+++=(R2=0.858**),該家系杉木幼苗的較適宜試驗組合為秋水仙堿變劑濃度為0.3%

6、+處理時間為4d+有光照+幼苗長為3cm。
　　3、第6號家系杉木苗的死亡率與EMS誘變劑處理濃度和時間的回歸方程是tcy0.23?6=-0.604+0.556+(R2=0.87**),最終經(jīng)計算確定EMS處理該家系杉木幼苗的較適宜試驗組合為EMS誘變劑濃度為1.16%+處理時間為2h和EMS誘變劑濃度為0.95%+處理時間為2.5h;第7號家系杉木苗的死亡率與EMS誘變劑處理濃度和時間的回歸方程是tcy0.237?7=-0.60

7、6+0.598+(R2=0.959**),該家系杉木幼苗較適宜試驗組合為EMS誘變劑濃度為1.06%+處理時間為2h和EMS誘變劑濃度為0.86%+處理時間為2.5h;第8號家系杉木苗的死亡率與EMS誘變劑處理濃度和時間的回歸方程是tcy0.181?8=-0.562+0.685+(R2=0.927**),經(jīng)回歸方程計算確定該家系杉木幼苗的較適宜試驗組合為EMS誘變劑濃度為1.15%+處理時間為1.5h;EMS誘變劑濃度為1.02%+處理

8、時間為2h;EMS誘變劑濃度為0.89%+處理時間為2.5h。
　　4、第6號家系杉木苗的死亡率與疊氮化鈉誘變劑處理濃度和時間的回歸方程是tcy0.295?6=-0.356+7.865+(R2=0.969**),最終經(jīng)計算確定該家系杉木幼苗的最佳試驗組合為疊氮化鈉誘變劑濃度為0.053%+處理時間為1.5h和疊氮化鈉誘變劑濃度為0.034%+處理時間為2h;第7號家系杉木苗的死亡率與EMS誘變劑處理濃度和時間的回歸方程是tcy0.

9、343?7=-0.492+9.879+(R2=0.973**),最佳試驗組合為疊氮化鈉誘變劑濃度為0.048%+處理時間為1.5h和疊氮化鈉誘變劑濃度為0.031%+處理時間為2h;第8號家系杉木苗的死亡率與EMS誘變劑處理濃度和時間的回歸方程是tcy0.364?8=-0.501+9.326+(R2=0.940**),經(jīng)回歸方程計算確定EMS處理該家系杉木幼苗的最佳試驗組合為疊氮化鈉誘變劑濃度為0.05%+處理時間為1.5h和疊氮化鈉誘

10、變劑濃度為0.03%+處理時間為2h。
　　5、在秋水仙堿誘變幼苗的培育觀察過程中發(fā)現(xiàn),與對照組幼苗相比較,觀察到三種變異類型幼苗即植株子葉短厚但頂芽正常型、子葉厚短且頂芽死亡型和植株三子葉型。三個家系不同變異類型的杉木幼苗除了三片子葉類型的變異苗在苗高和芽長上與相應的對照組杉木苗差異不顯著外,各家系中其余變異類型的苗高和芽長都與其相對應家系對照試驗苗的苗高、芽長存在顯著差異,存在變異幼苗矮化現(xiàn)象。由葉綠素熒光檢測結果得,子葉厚短

11、且無頂芽的變異類型苗葉片受到的化學誘變劑的永久性傷害普遍比對照組杉木苗大;最大熒光(Fm)相對較小;PSⅡ活性的變化(Fv)以及PSⅡ的潛在活性(Fv/Fo)和光合效率(Fv/Fm)在所有變異類型苗中最小,同時明顯小于對照杉木苗的相應指標。子葉厚短且有頂芽型變異苗和三子葉變異苗的固定熒光比對照試驗苗小,這有可能是由于誘變后杉木苗對生長環(huán)境的一些不利影響產(chǎn)生了較強的抗性所致;這兩種變異類型的幼苗PSⅡ的潛在活性和光合效率都相對較大,這表明

12、子葉厚短且有頂芽變異苗和三子葉變異苗具有較為旺盛的生長力。
　　6、在甲基磺酸乙酯誘變幼苗的培育觀察過程中,在對照組杉木苗的比較下可得,EMS誘變劑處理對杉木苗的形態(tài)學上的影響主要表現(xiàn)在子葉和真葉上,隨著EMS濃度和處理時間的改變,杉木苗出現(xiàn)不同類型的變異:子葉卷曲型、葉片褐化型和葉片白化型。EMS化學誘變杉木幼苗子葉卷曲變異類型在苗高上與對照試驗組幼苗沒有存在差異,但是增加了杉木試驗苗葉片的褐化和白化現(xiàn)象出現(xiàn)的頻率,同時這兩種變

13、異幼苗出現(xiàn)了矮化現(xiàn)象,這可能是由于試驗苗木葉片葉綠素的形成受到誘變劑的影響造成的,具體原因有待進一步研究。經(jīng)過甲基磺酸乙酯誘變的三個家系不同變異類型苗原初熒光都與相對應的對照組試驗苗差異不大,表明EMS處理對杉木試驗苗的葉片PSⅡ永久性傷害在培養(yǎng)三個月后的苗木上表現(xiàn)不明顯;三個家系的子葉卷曲和褐斑化變異類型的幼苗在最大熒光(Fm)指標上均表現(xiàn)出一樣的規(guī)律即與各自的對照組試驗苗沒有存在差異性;對于PSⅡ活性(Fv)、PSⅡ的潛在活性(Fv

14、/Fo)和光合效率(Fv/Fm)這三個指標,三個家系的子葉卷曲變異幼苗與對照試驗幼苗之間沒有存在顯著差異,但是褐斑類型變異幼苗的相應指標則比對照組試驗苗的要小且差異明顯。
　　7、在疊氮化鈉誘變幼苗的培育觀察過程中,在對照組杉木苗的比較下可得,疊氮化鈉誘變劑處理對杉木苗的形態(tài)學上的影響同樣主要表現(xiàn)在子葉和真葉上,隨著疊氮化鈉濃度和處理時間的改變,杉木苗出現(xiàn)不同類型的變異:葉片完全白化型、針葉一半白化一半正常型。三個家系的半白化型變

15、異苗在苗高、芽長上與對照試驗苗相比并沒有出現(xiàn)太明顯的差異,而葉片完全白化變異苗在苗高、芽長上則存在較明顯的矮小現(xiàn)象,這可能是因為化學誘變劑導致幼苗葉片白化,葉綠素嚴重缺失,幼苗無法進行正常的光合作用,從而引起苗高、芽長增加緩慢甚至停止增加。利用葉綠素熒光檢測后結果得,完全白化的植株無法獲得檢測值,這是因為完全白化苗葉綠素缺失,葉綠素熒光儀無法檢測到;半白化變異苗與對照組相比較,三個家系變異苗的Fo、Fm、Fv等指標變異苗均沒有出現(xiàn)明顯差