全 文 ：第 35卷　第 3期 西 南 师 范 大 学 学 报(自然科学版) 2010年 6月
Vo l.35　No.3 　　Journal of Southwest China Normal University (Natural Science Edition) Jun. 2010
文章编号:1000-5471(2010)03-0099-04
化学诱变剂 EMS筛选
越橘茎尖抗旱突变体的初步研究①
陈　凌 , 　张文玲 , 　张　敏 , 　李　政 , 　李　凌
西南大学 园艺园林学院 , 重庆 400716
摘要:以两个品种越橘继代苗茎尖为试材 , 用甲基磺酸乙酯对其茎尖进行处理后 , 外植体再生率和再生株生根率
比对照均有所下降.M1 代植株经干旱胁迫后进行初步筛选后 , 过氧化氢酶 、超氧化物歧化酶 、 过氧化物酶活性增
强 , 丙二醛含量减少 , 对干旱环境表现出一定的抗性.这两组材料经浓度为 0.3%甲基磺酸乙酯诱变处理后可能存
在抗旱性较强的突变植株.
关　键　词:甲基磺酸乙酯;越橘;诱变;抗旱突变体
中图分类号:S603.4 文献标识码:A
越橘(Vaccinium)属于杜鹃花科(Ericaceae)越橘属[ 1] , 为多年生落叶或常绿灌木或小灌木.越橘果实
含有多种维生素 、微量元素 、黄色斛皮苦素 、叶酸 、熊果酸 、花色苷等对人类健康有益的物质 , 具有延缓脑
神经衰老 、解除眼睛疲劳 、增强心脏功能和防癌的独特功效.越橘对酸性土壤适应性强 , 但是我们在 10年
栽培过程中发现越橘根系浅 , 抗旱能力弱.为此本实验结合前人的研究成果[ 2-9] , 开展了越橘诱变的研究
工作 , 并对干旱处理后 M1代植株部分生理指标进行了测定.以期为越橘的抗旱育种提供基础研究数据.
1　材料和方法
1.1　实验材料
实验材料为“V3”和“3#”越橘试管苗 , 取自本实验室.
化学诱变剂甲基磺酸乙酯(Ethyl methane sulfonate 简称 EMS)为美国 SIGMA 公司生产.
1.2　实验方法
配制 pH4.8 , 0.01 mol/L 的磷酸缓冲液 , 高压灭菌后冷却至室温.在无菌条件下 EMS 经抽滤灭菌(经
0.22 um 的微过滤器注射)后添加到磷酸缓冲液中 , 配制成浓度为 0.1%,0.2%, 0.3%,0.4%, 0.5%,0.6%
(分别以 A 、B 、C 、D 、E 、 F 表示)的处理液.剪取大小约 0.5 cm 的试管苗茎尖放入到上述浓度的 EMS 溶
液中 , 震荡处理 1 h(pH4.8 、 0.01 mol/L 的缓冲溶液处理作为对照 , 以 CK表示), 无菌水冲洗5遍后接种
于预选出的培养基中 , 每个处理接种10瓶 , 每瓶接种10个茎尖 , 观察试管苗的生长状况.生根后以透气性
较好的松针土为基质移栽于 8×8规格的小塑料钵中 , 于 2009年夏季高温天气下在温室中培养至 12 ～ 16
片叶.在干旱处理前先一次性浇足水 , 4 d后 , 当土壤含水量约为 30%后测定.以每处理 30盆为一个群体 ,
每天早晨 8点 , 每处理随机取 15株成熟叶片 2 ～ 3片保存于 4 ℃保温盒中测定丙二醛的含量 、超氧化物歧
化酶 、过氧化物酶及过氧化氢酶活性[ 10] , 连续测定 3 d.
2　结果与分析
2.1　EMS处理对越橘茎尖生长情况的影响
在诱变剂处理材料的过程中 , 随 EMS浓度的增加 , 越橘茎尖越来越软.材料转入培养基以后 , 茎尖进入
萌发阶段.由于浓度差异 , 各处理萌发状态不一 , 低浓度的萌发较快也较为整齐;高浓度的萌发时间推迟且萌
发水平参差不齐.20 d后在存活的植株群体中观察发现不同的变异类型 , 其中包括红色茎杆 、叶形 、茎粗 、茎
长等.随着培养时间的延长 , 部分差异越来越大 , 但是部分红色茎杆却逐渐消失 , 只有部分保存于茎中上部.
①收稿日期:2009-10-13
作者简介:陈　凌(1985-), 男 , 重庆潼南人 , 硕士研究生 , 主要从事园林植物遗传育种与生理研究.
通讯作者:李　凌 , 教授, 硕士生导师.
DOI :10.13718/j.cnki.xsxb.2010.03.037
2.2　EMS处理对越橘茎尖增殖率和生根率的影响
在相同处理时间下 , EMS 对越橘茎尖的影响很大.表 1可见 , 经诱变处理的再生越橘苗 , 茎尖的增值
率和生根率较低且明显低于对照.尤其当 EMS 浓度高于 0.4%时 , 两种材料的增值率均低于 10%.
表 1　EMS处理对 V3 、 3#增殖率和生根率的影响
浓度 处理芽个数 材料 V3增值率/ % 生根率/ %
材料 3#
增值率/ % 生根率/ %
A 100 25 84 35 100
B 100 22 91 28 100
C 100 24 80 21 99
D 100 23 92 13 95
E 100 4 70 7 82
F 100 5 63 2 83
CK 100 112 100 183 100
2.3　干旱处理对诱变植株部分生理指标的影响
2.3.1　干旱处理对诱变植株丙二醛(MDA)含量的影响
从图 1 、2可以看出 , 干旱胁迫下各处理 MDA 含量随时间的延长呈现上升的趋势 , 但是其上升幅度均
小于对照.说明一定浓度 EMS处理减缓了再生苗体内 MDA 含量的增加 , 在一定时间内减少了细胞的毒
害 , 增加了其抗旱性.
图 1　干旱胁迫对 V 3植株叶片 MDA 的影响 图 2　干旱胁迫对 3#植株叶片 MDA 的影响
2.3.2　干旱处理对诱变植株过氧化氢酶(CAT)活性的影响
由图 3 、4可以中看出:材料 V3经 0.3%和 0.6%EMS处理后其 CA T 活性分别比对照增加了28.46%
和 70.15%(图 3);材料 3#经 0.1%和 0.6%EMS 处理后其 CAT 活性分别比对照增加了 48.72%和
62.15%(图 4).干旱胁迫下 , 叶片中 CA T 活性随时间的延长先增加后降低 , 均在第 2 d达到最大值.干旱
胁迫 3 d后 , 材料 3#经 0.1%和 0.6%EMS 处理后其 CA T 活性分别比对照增加了48.72%和 62.15%.经
0.1%和 0.6%EMS 处理后其 CAT 活性依然高于对照.可见 , 适宜浓度的 EMS 处理增加了 CAT 的活性 ,
改变了再生苗的酶系统 、保护膜系统以适应干旱逆境.
图 3　干旱胁迫对 V3植株叶片 CAT 活性的影响 图 4　干旱胁迫对 3#植株叶片 CA T 活性的影响
100 西南师范大学学报(自然科学版)　　　　　投稿网址 http://xbg jx t.sw u.cn　　　　第 35卷
2.3.3　干旱处理对诱变植株氧化物酶(POD)活性的影响
POD酶作为植物膜保护酶之一 , 其活性大小能反映植物抗氧化能力的强弱 , 能在一定时间内催化有毒
物质的分解.从图 5可以看出 , 越橘材料 V 3经 EMS处理后 , 除 0.4%EMS 处理后其 POD活性低于对照 ,
其余各处理均高于对照.随着胁迫时间的延长 , POD活性逐渐升高后降低 , 但是其变化幅度都不大.图 6
表明 , 材料 3#经 0.2%和 0.3%EMS 处理后其 POD活性明显高于对照.随胁迫时间的延长 , POD活性逐
渐下降 , 部分处理依然高于对照.可见经 EMS 处理后的 M1代植株在干旱胁迫下 , 部分浓度处理后其
POD活性高于对照 , 使其 POD酶活性增强 , 有效的抑制自由基的伤害 , 增加了其抗旱性.
图 5　干旱胁迫对 V3植株叶片 POD活性的影响 图 6　干旱胁迫对 3　植株叶片 POD活性的影响
2.2.4　干旱处理对诱变植株超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响
SOD酶是植物抗氧化酶系统中主要的保护酶.正常情况下活性较稳定 , 但在逆境下活性应有所提高 ,
阻止 O 2-和 H 2O2 的积累 , 缓解膜脂过氧化 , 减轻自由基对酶系统的伤害.图 7表明 , 材料 V3经 0.2%和
0.3%EMS处理后其 SOD活性高于对照 , 随浓度的增加 SOD 活性逐渐减弱.随着胁迫时间的延长 , SOD
活性先升高后降低 , 变化幅度小.从图 8 可以看出 , 材料 3 #经 0.3%EMS 处理后其活性高于对照
50.69%.差异显著.干旱胁迫 3 d后 , 只有经 0.3%EMS 处理后的 M1 代植株 SOD活性依然明显高于对
照.在干旱胁迫的过程中 , 一定浓度的 EMS诱变处理后其酶活性始终高于对照 , 保持较高水平 , 说明对干
旱逆境有较强的忍耐能力.
图 7　干旱胁迫对 V3植株叶片 SOD活性的影响 图 8　干旱胁迫对 3#植株叶片 SOD活性的影响
3　讨　　论
化学诱变剂是接触性化学试剂 , 主要靠其活性基团引起 DNA 发生变化 , 更多在分子水平上形成点突
变 , 形成点突变对生物分子的影响是局部的或个别的 , 因而引发的突变是偶然而不可控制的.本实验结果
表明 , 经过诱变处理的材料 , 其发生突变的频率 , 产生抗旱植株的突变并不具有规律性.两种越橘材料对
诱变剂的敏感程度也存在一定的差异性 , 茎尖增值率 、生根率随着处理浓度的增大而先升高后降低 , 表现
出一定的特性.
101第 3期　　　　　　陈　凌 , 等:化学诱变剂 EMS 筛选越橘茎尖抗旱突变体的初步研究
本研究中 , 随着处理浓度不同 , 各材料 MDA 的含量 、SOD 、 POD 、CA T 活性变化均有较大差异.在干
旱胁迫下 , 其 MDA的含量 、SOD 、 POD及 CA T 活性变化不同 , 说明其对逆境的反应也有所不同.部分诱
变再生植株叶片中的 SOD 、 POD 、CA T 活性升高 , MDA 含量下降 , 与大多数研究者结论相一致[ 11-12] .一
定浓度的 EMS在相当大程度上能有效抑制MDA 的合成 、促进 SOD 、 POD及CA T 活性变化 , 消除其体内
活性氧的积累 , 从而保护其细胞膜结构和功能的完整性 , 加强了 M1代植株对干旱的适应性和提高了其抗
旱能力.
4　结　　论
当 EMS 浓度为0.2%, 0.3%,0.5%处理材料V3和 EMS 浓度为0.2%,0.3%,0.4%, 0.6%处理材料 3
#时 , 干旱胁迫 3 d后 , 干旱胁迫下越橘 M1代植株叶片在相同培养条件下 MDA 含量变化幅度均低于对
照 , 当EMS浓度为 0.3%时 , 干旱胁迫下再生越橘植株叶片在相同培养条件下SOD 、 POD 、CA T 活性均高
于对照 , 因此 , EMS 浓度为 0.3%时 , 能加强 M1代越橘植株对干旱的适应性和提高抗旱能力.由此推断
这两组材料经浓度为 0.3%EMS诱变处理后可能存在抗旱性较强的突变植株.但是植物的生理变化又是一
个相当复杂的过程 , 仅从生理学指标上讨论可能会造成变异株的遗失 , 应该采用多项检测.
本实验通过诱变作用改变植株的遗传特性 , 再经干旱筛选 , 最后用部分生理指标检测成功获得了可能
存在抗旱突变株的处理.下一步的工作是对处理内的单株进行检测 , 以确定抗旱突变株.
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A Preliminary Study on Screening for Drought Resistant Mutants
of Blueberry Shoots with EMS Mutagenesis
CHEN 　Ling , 　ZHANG Wen-ling ,
ZHANG 　Min , 　LI　Zheng , 　LI　Ling
School of Horticulture and Landscape Architecture , Southwest University , Chongqing 400716 , China
Abstract:After the meristems o f the subculture plant lets o f 2 blueber ry (Vaccinium spp.), varieties w ere
t reated wi th EM S , their shoo t induction rate and root ing rate decreased more than tho se of the control.
Drought tolerant variants were selected f rom the M 1 plants , and i t w as found that their SOD , CAT and
POD activit ie s increased and thei r MDA content decreased , indicating that drought resistance o f the regen-
erated plants w as improved.Mutant plants w ith the highest drought resistance we re obtained in the t reat-
ment of 0.3%EMS.
Key words:EMS;blueberry ;induced mutation;drought-to le rant mutant
责任编辑　欧　宾　　　　
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