全 文 ：园 艺 学 报 2014，41（8）：1609–1619 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期：2014–04–29；修回日期：2014–07–28
基金项目：‘十二五’农村领域国家科技计划项目（2012AA100202-5）；农业科研杰出人才培养计划项目；高等学校博士学科点专项基
金项目（20121302110006）；河北省杰出青年科学基金项目（C2013204118）
* 通信作者 Author for correspondence（E-mail：shensx@hebau.edu.cn）
大白菜突变体库的构建及M2叶片表型变异的研
究
卢 银，刘梦洋，赵建军，王彦华，罗双霞，轩淑欣，代双燕，王超硕，
申书兴*
（河北农业大学园艺学院，河北省蔬菜种质创新与利用重点实验室，河北保定 071001）
摘 要：利用不同浓度甲基磺酸乙酯（EMS）诱变大白菜自交系‘A03’种子，根据 M1 代植株发芽
率、成活率、育性及 M2代成活率，筛选出适宜的 EMS 诱变浓度为 0.4%。采取 EMS 种子诱变 1 次、EMS
种子诱变 2 次及 EMS 花蕾诱变结合小孢子培养的方法构建了含有 4 253 个家系及相应自交 M2代种子的大
白菜突变体库。在该突变体库 M2 群体中分别对苗期 6 404 株幼苗及莲座期 7 756 个单株的叶片性状进行
了形态学调查，总的表型变异频率高达 37.62%和 26.33%。
关键词：大白菜；EMS；突变体库；诱变
中图分类号：S 634.1 文献标志码：A 文章编号：0513-353X（2014）08-1609-11

Construction of One Mutant Library and Research on Phenotypic
Variation of M2 Population Leaves in Chinese Cabbage
LU Yin，LIU Meng-yang，ZHAO Jian-jun，WANG Yan-hua，LUO Shuang-xia，XUAN Shu-xin，DAI
Shuang-yan，WANG Chao-shuo，and SHEN Shu-xing*
（Key Laboratory for Vegetable Germplasm Enhancement and Utilization of Hebei，College of Horticulture，Agricultural
University of Hebei，Baoding，Heibei 071001，China）
Abstract：Seeds of the Chinese cabbage inbred line‘A03’were treated by EMS with different
concentrations in this study. The suitable EMS concentration for seed mutagenesis was determined as 0.4%
by studying the germination rate，survival rate，fertility of M1 plants and survival rate of M2 individuals.
By three ways of one time seeds treatment with EMS，two times of seeds treatment with EMS，and buds
treatment with EMS combined with microspore culture，the Chinese cabbage mutant library contained
4 253 M1 families and their selfing seeds of M2 was constructed. For M2 individuals in the mutant library，
leaf phenotypic traits of 6 404 seedlings at seedling stage and 7 756 plants at rosette stage were investigated，
resulting in total mutant frequency of 37.62% and 26.33%，respectively.
Key words：Brassica rapa；EMS；mutant library；mutagenesis


1610 园 艺 学 报 41 卷
随着大量生物基因组序列的公布，发现新基因和认知基因的功能成为当前功能基因组学研究的
紧迫任务（Lin et al.，2013；Tsai et al.，2013）。正向和反向遗传学方法对基因组进行分析是功能基
因组学研究的两种有效途径（Chantreau et al.，2013）。正向遗传学着眼于表型或性状的改变，进而
找到对应的突变基因，并揭示其功能；反向遗传学则是从基因的变化出发，鉴定突变类型，最终确
定该基因的功能（Gilchrist et al.，2013）。然而无论采用何种途径和方法，都离不开基因的变异，突
变体作为功能基因组学研究的重要材料，愈发受到重视（Rigola et al.，2009）。突变体库的建立使突
变尽可能覆盖所研究作物的整个基因组，从而结合已知序列信息对基因功能进行规模化、系统化研
究（Tee & Wong，2013）。
通过直接理化诱变能够高效迅速地获得更多有价值的突变材料（Kuroyanagi et al.，2013）。甲基
磺酸乙酯（Ethyl methane sulfonate，EMS）是目前应用最广泛的化学诱变剂之一（Shiwa et al.，2012），
可以通过与核苷酸中的嘌呤、嘧啶反应直接改变 DNA 结构诱发点突变（Kurowska et al.，2011）。
EMS 诱变操作简便，高效，突变范围广，能够产生无义突变、错义突变、剪接突变和顺势调控突变
等多种变异类型，且这些变异多为能够稳定遗传的显性突变，无需遗传转化，染色体畸变相对较少，
是当前构建大规模饱和突变体库的理想诱变方法（Chawade et al.，2010；Lochlainn et al.，2011；Harloff
et al.，2012；Silué et al.，2013）。
大白菜（Brasscia campestris ssp. pekinensis L.）与模式植物拟南芥同属十字花科，基因组存在高
度相似性（Trick et al.，2009；Navabi et al.，2013）。大量的拟南芥基因功能信息的阐明，为白菜功
能基因组的研究架起了桥梁（Lloyd & Meinke，2012）。2011 年，大白菜全基因组测序顺利完成（Wang
et al.，2011），随后 BRAD（Brassica Database，http：//brassicadb.org/brad/）数据库成功构建（Cheng
et al.，2011），如何合理利用这些有效资源深入系统研究大白菜功能基因成为研究热点，构建一定规
模的大白菜突变体库是当前最有效的手段。目前在英国有成功构建油用白菜‘R-O-18’突变体库的
报道（Stephenson et al.，2012），国内尚无相关报道。本研究中以优质大白菜自交系为材料，通过
EMS 诱变的方法构建大白菜突变体库，分析突变群体的表型变异特点，旨在拓宽大白菜遗传背景，
为大白菜功能基因组研究和新品种选育提供基础材料。
1 材料与方法
1.1 材料及试剂
供试材料‘A03’是二倍体大白菜纯合自交系，为抗热早熟品种‘夏阳’ב光辉’杂交一代的
DH 系（即小孢子后代），该基因型自交亲和，抗性较强，配合力高，适于进行小孢子培养，由河北
省蔬菜种质创新与利用重点实验室提供。EMS 诱变剂为美国 Sigma 公司生产，以 pH 7 的磷酸缓冲
液稀释配制。
1.2 EMS 诱变处理剂量筛选
选取‘A03’饱满种子 1 000 粒，为 M0 代，分 5 组，每组 200 粒，常温浸种 2 h 后，分别用 0、
0.2%、0.4%、0.6%、0.8%的 EMS 诱变剂浸泡处理 16 h，期间每隔 1 h 震荡摇匀 1 次，处理完毕后
弃去 EMS 诱变剂，清水冲洗 2 h，自然晾干，为 M1 代种子。
于 2012 年 1 月播种至河北农业大学试验基地温室内育苗，经低温春化后，3 月底定植于温室。
5 月初盛花期套袋，单株收获 M2代种子，统计种子收获情况并计算花期亲和指数（单株收获种子数/
单株套袋内花蕾个数），每株 M1 收获的种子为 1 个家系。每个家系选取种子 100 粒，于 2012 年 8
8 期 卢 银等：大白菜突变体库的构建及 M2叶片表型变异的研究 1611

月播种育苗，观察 M2 代种子的萌发情况，7 d 统计发芽率，30 d 统计成活率。
1.3 M1 群体及 M2 种子库的构建
1.3.1 EMS种子诱变
2013 年 1 月，以 0.4% EMS 诱变剂分别处理未经诱变处理的饱满种子 1 200 粒（1 次 EMS 处理），
2012 年经 0.4% EMS 诱变处理 16 h 后成活植株所收获饱满种子 12 000 粒（2 次 EMS 处理），处理时
间为 16 h，方法同上。将处理后的种子播种至穴盘内进行育苗，3 月初定植于大棚内，共成活 5 396
个单株，构成大白菜突变体库 M1 代群体。盛花期对该群体所有植株进行套袋使其自然结籽，单株
收获种子，共得到 4 253 份种子（每份 10 ~ 300 粒），构成突变体库的种子库。
1.3.2 EMS花蕾诱变结合小孢子培养
2012 年 5 月，选取‘A03’盛花期处于单核中期至双核期的花蕾，浸泡于 0.05% EMS 诱变剂中，
分别震荡处理 5 ~ 15 min，用无菌水冲洗若干次后进行小孢子培养（申书兴 等，1999），20 ~ 25 d
调查出胚率（出胚数/诱变处理的花蕾数），待胚发育成子叶型，光照培养 48 ~ 72 h，并转接至固体
培养基内进行植株再生培养，统计成苗率（成苗数/出胚数）。12 月，将成活的小孢子苗移栽入营养钵
内，经低温春化后，与 2013 年 2 月底定植于温室内，构成 DHM1代群体。该群体由 122 个不同胚胎
发育成的植株组成，并入突变体库 M1群体，盛花期套袋，单株收获 DHM2代种子，并入突变体库种
子库。
1.4 M2 单株的营养生长阶段叶片性状调查
每个家系选择 2 ~ 6 粒饱满的种子，2013 年 8 月中旬播种，9 月初定植，共定植于 6 个分区内，
每区 12 ~ 140 畦不等，每隔 7 畦种 1 畦亲本作为对照。其中种子诱变后代每个家系选取 2 株健康植
株（部分家系仅存活 1 株或无成活株），DH 后代每个家系选取 1 株，最终共成活 7 756 株，构成突
变体库 M2 代群体，种植野生型对照 700 株。采取标准化和规范化的田间管理，避免病虫害的侵蚀。
参考农业部大白菜 DUS 标准，以野生型‘A03’为对照，对营养生长阶段叶片性状变异进行调
查，因部分突变表型为非标准性状而稍作修改，主要调查项目有：苗期子叶及第 1 ~ 3 片真叶的叶
片性状、莲座期莲座叶相关性状。其中，苗期调查对象为突变体库 M2 群体中 3 575 个家系的 6 404
株幼苗，莲座期叶片调查对象为所有 M2 成活株。
2 结果与分析
2.1 EMS 种子诱变剂量
如表 1 所示，随着 EMS 浓度的增加，大白菜 M1 种子的发芽率、成活率、育性、花期亲和指数
表 1 不同浓度 EMS 处理对大白菜种子对后代成活率及育性的影响
Table 1 Effects of different EMS concentrations on survival rate and fertility of offsprings
M1
EMS/% 发芽率/%
Germination rate
成活率/%
Survival rate
结籽植株所占比例/%
Rate of seed-setting plant
平均花期亲和指数
Average index of flowering affinity
M2 成活率/%
Survival rate of M2
0 98.5 98.5 100.0 16.10 100.0
0.2 83.0 83.0 100.0 11.70 100.0
0.4 55.5 51.0 90.2 6.90 98.7
0.6 48.5 32.5 67.6 1.11 70.0
0.8 26.0 18.5 73.0 0.13 51.9
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及 M2 植株成活率都有所下降，发育速度逐渐变慢。表明，EMS 诱变不仅可使诱变当代部分致死，
还会因其所产生的可遗传变异影响 M2 植株活力，正常开花结籽收获种子的能力和花期自交的亲和
指数等。虽然结果中 EMS 浓度为 0.6%时，M1 种子发芽率接近半致死，但成活率仅为 32.5%，不利
于突变体 M2 群体的构建。综合比较，最终选择 EMS 0.4%为建突变体库的适宜处理浓度。
2.2 大白菜突变体库
用 0.4% EMS 诱变处理 13 200 粒种子（包括 EMS 诱变 1 次种子 12 000 粒和未处理种子 1 200
粒），最终获得 5 396 个 M1 单株，平均成活率为 40.9%，4 158 个 M1 单株自交获得 M2 种子，占成活
株的 77%。其中，1 次种子诱变处理的成活率和结籽植株比例分别为 52%和 89.1%，连续诱变种子 2
次，成活率、结籽植株比例及 M2 成活率均有所下降（表 2），表明连续 EMS 诱变可能产生更多的机
械损伤和致死突变从而影响成活和结籽情况。
通过 EMS 诱变花蕾后结合小孢子培养的方法获得突变体，小孢子出胚率为 4.9 胚/蕾、胚胎成
苗率为 15.9%，远低于对照的出胚率（12.4 胚/蕾）和成苗率（78.2%），且出现大量畸形胚和畸形苗，
可见 EMS 诱变花蕾使小孢子受到一定的生物学损伤并直接影响了小孢子的发育。DHM1 中可正常开
花产粉的 122 个单株中，有 95 株获得了饱满的 DHM2 种子，结籽比率仅为 77.9%（表 2），且其中
26 个家系获得的种子数均不足 10 粒。
本试验通过EMS种子诱变及花蕾诱变结合小孢子培养的方法构建了含有 4 253个家系的大白菜
突变体库及种子库。在 M2 代群体的构建中，共获得了 4 004 个家系的 7 756 个 M2 单株（表 2）。

表 2 突变体库构建过程中不同处理下 M1 和 M2 成活率及育性
Table 2 Survival rate and fertility of different treatments on M1 and M2 during the construction of mutant library
M1
EMS 处理方式
EMS treating
种子粒数
Number of
seed
成活株
Number of
survive
plant
成活率/%
Survive
rate
结籽株比例/%
Rate of
seed-setting
Plant
家系数
Number
of family
成活家系
Number
of survive
family
成活家系比例/%
Survive rate of
family
M2 成活株
Number of
M2 survive
种子诱变 1 次
Once seeds
treatment
1 200 624 52.0 89.1 556 534 96.0 1 025
种子诱变 2 次
Twice seeds
treatment
12 000 4 772 39.8 75.5 3 602 3 381 85.9 6 642
花蕾诱变结合
小孢子培养
Buds treatment
combined with
microspore
culture
– 122 – 77.9 95 89 93.7 89
总数
Total number
13 200 5 518 – 77.1 4 253 4 004 94.1 7 756

2.3 大白菜突变体库 M2 群体叶片表型变异
2.3.1 苗期叶片表型变异
对突变体库部分 M2 植株苗期叶片性状进行调查，野生型‘A03’子叶为两片心形，真叶为倒卵
形，叶色绿（图 1，1）。

8 期 卢 银等：大白菜突变体库的构建及 M2叶片表型变异的研究 1613


图 1 大白菜突变体库 M2 群体苗期叶片性状变异
1：野生型；2：子叶黄化；3：子叶部分黄化；4：子叶白化；5：子叶部分白化；6：单子叶；7：三子叶；8：四子叶；9：五子叶；10：椭
圆形子叶；11：三瓣子叶；12：四瓣子叶；13：五瓣子叶；14：六瓣子叶；15：七瓣子叶；16 ~ 20：子叶畸形；21：真叶白化；22：真叶
部分白化；23：真叶黄化：24：真叶部分黄化；25：真叶叶色不均匀；26、27：真叶叶色浅；28：真叶叶色深；29：真叶细长；
30、31：真叶缺刻；32、33：连叶；34：真叶卷曲；35 ~ 37：真叶畸形；38：无真叶；39：真叶外生；40：真叶坏死。
Fig. 1 Variation in leaf traits at seedling stage of M2 individuals in mutant library
1：Wild type；2：Yellowish cotyledon；3：Partially yellowish cotyledon；4：Albino cotyledon；5：Partially albino cotyledon；6：Monocotyledon；
7：Tricotyledon；8：Tetracotyledon；9：Pentacotyledon；10：Oval cotyledon；11：Trivalve cotyledon；12：Tetravalve cotyledon；13：Pentavalve
cotyledon；14：Hexavalve cotyledon；15：Heptavalve cotyledon；16–20：Malformed cotyledon；21：Albino euphylla；22：Partially albino euphylla；
23：Yellowish euphylla；24：Partially yellowish euphylla；25：Variegated euphylla；26，27：Light colored euphylla；28：Dark colored euphylla；
29：Slender euphylla；30，31：Incision euphylla；32，33：Coterminous euphylla；34：Curly euphylla；35–37：Malformed euphylla；
38：Euphyllaless；39：Euphylla growth and cotyledon growth points are not in the same position；40：Euphylla necrosis.
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M2 群体中苗期子叶性状变异主要表现为黄化（图 1，2、3）、白化（图 1，4、5）、叶片数量变
异（图 1，6 ~ 9）、和叶片形状变异（图 1，10 ~ 20）。其中，子叶全部白化的幼苗有 8 株，后期仅
存活 1 株且真叶颜色正常，子叶全部黄化的幼苗 29 株，后期存活 11 株，其中 10 株真叶叶色正常，
1 株真叶叶色浅绿且不均匀（图 1，27）。真叶突变性状以叶色（图 1，21 ~ 28）和叶形变异（图 1，
29 ~ 37）为主，还出现了无真叶（图 1，38）、真叶外生（真叶与子叶从不同生长点生出，图 1，39）
和子叶正常真叶枯死（图 1，40）的变异株。其中真叶全部白化的共 12 株，全部为子叶颜色正常植
株。此外，M2 群体苗期生长不整齐，出苗时间比较一致，但幼苗大小不一，开始抽生真叶的时间最
长相差 6 d。
调查结果表明，该群体中 1 677 个家系的 2 409 个植株的子叶或真叶出现表型变异，总变异频
率高达 37.61%（表 3）。

表 3 大白菜突变体库 M2 群体苗期叶片变异统计
Table 3 Variation in leaf of the M2 individuals at seedling stage in Chinese cabbage mutant library
性状
Character
描述
Description
株数
Number of
plant
调查总株数
Total number
频率/%
Frequency
白化或部分白化 Albino or partially albino 20 6 404 0.31 子叶颜色
Cotyledon colour 黄化或部分黄化 Yellowish or partially yellowish 42 6 404 0.66
1 片 Monocotyledon 356 6 404 5.56
3 片 Tricotyledon 769 6 404 12.01
4 片 Tetracotyledon 14 6 404 0.22
子叶叶片数
Cotyledon number
5 片 Pentacotyledon 1 6 404 0.02
椭圆形 Oval 22 6 404 0.34
3 瓣 Trivalve 935 6 404 14.60
4 瓣 Tetravalve 296 6 404 4.62
5 瓣 Pentavalve 77 6 404 1.20
6 瓣 Hexavalve 25 6 404 0.39
7 瓣 Heptavalve 4 6 404 0.06
子叶形状
Cotyledon shape
子叶畸形 Malformed 19 6 404 0.30
白化或部分白化 Albino or partially albino 22 6 404 0.34
黄化或部分黄化 Yellowish or partially yellowish 62 6 404 0.97
浅 Light-colored 3 6 404 0.05
深 Dark-colored 6 6 404 0.09
真叶颜色
Euphylla colour
不均匀 Variegated 5 6 404 0.08
细长 Slender 5 6 404 0.08
连叶 Coterminous 20 6 404 0.31
缺刻 Incision 6 6 404 0.09
卷曲 Curly 4 6 404 0.06
真叶形状
Euphylla shape
畸形 Malformed 22 6 404 0.34
无真叶 Euphyllaless 5 6 404 0.08
真叶外生 Euphylla and cotyledon growth in different growing point 30 6 404 0.47
其他
Others
真叶枯死 Euphylla necrosis 4 6 404 0.06
总数 Total number 苗期叶片变异 Variation in leaves at seedling stage 2 409 6 404 37.61

2.3.2 莲座期叶片表型变异
以野生型‘A03’为对照，对突变体库 M2 群体的 7 756 株大白菜进行莲座期叶片表型变异的调
查，共发现 2 042 株明显变异材料，包含多种变异类型（图 2，表 4）。
8 期 卢 银等：大白菜突变体库的构建及 M2叶片表型变异的研究 1615


图 2 大白菜突变体库 M2 群体莲座期叶性状变异
1、2：野生型；3：叶片白化；4：叶片部分白化；5：叶片黄化；6：叶片部分黄化；7：叶色浅；8：叶色黄绿；9、10：叶色深；11 ~ 14：
叶色不均匀；15：叶面平；16：叶面多皱；17：叶面泡皱；18、19：叶片皱缩；20：叶片卷曲；21：茸毛变异；22、23：叶脉变异；
24：叶片数少；25：叶片数多；26、27：叶形变异；28：叶片畸形；29：叶缘单锯；30：叶缘复锯；31：叶缘全缘；32：叶缘缺刻；
33：叶缘无波；34：叶缘中波；35：叶缘小波；36：叶片枯死；37：叶片萎蔫；38：无生长点；39、40：双生长点。
Fig. 2 Variation in leaf traits in the rosette period of M2 individuals in mutant library
1：Wild type；2：Leaf of wild type；3：Albino leaf；4：Partially albino leaf；5：Yellowish leaf；6：Partially yellowish leaf；7：Light colored
leaf；8：Yellow green leaf；9，10：Dark colored leaf；11–14：Variegated leaf；15：Foliar smooth；16：Foliar rugose；17：Foliar vesicular corrugation；
18，19：Crimple leaf；20：Curly leaf；21：Mutation of pubescence；22，23：Mutation of vein；24：Less leaf mutation；25：More leaf mutation；
26，27：Mutation of phylliform；28：Malformed leaf；29：Serrated leaf margin；30：Multiple serrated leaf margin；31：Entire leaf margin；
32：Leaf margin incision；33：Leaf margin without wavy；34：Leaf margin with medium wavy；35：Leaf margin with small wavy；
36：Necrosis；37：Wilting；38：Meristem deletion；39，40：Multi-meristem.
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‘A03’野生型莲座期叶片表型为：叶色绿，稍皱，叶缘钝锯、大波（图 2，1、2）。突变体库
中叶片变异以叶色（图 2，1 ~ 15）和叶面变异为主，变异株数分别为 667 株和 900 株，此外还有茸
毛（图 2，21）、叶脉（图 2，22、23）、叶片厚度、叶片数量（图 2，24、25）、叶形（图 2，26、27）、
叶缘（图 2，29 ~ 35）变异及其他变异类型（图 2，36 ~ 40）。其中，叶色变异类型丰富，如白化株
中有全白化株、最外层叶绿色其余叶片白化株（图 2，3）、外叶白化新生叶逐渐正常的植株（图 2，
4）及叶片出现白斑、白边等植株；黄化株除上述不同位置黄化外，还表现为深浅不同的黄色（图 2，
5、6）；叶色黄绿（图 2，8）、浅（图 2，7）、深（图 2，9、10）的变异株也有多种不同颜色；叶色
不均匀表现则更为多样化，有绿色与枯黄（图 2，11、12）、深浅绿（图 2，13）、绿与黄绿（图 2，
14）等多种变异类型。

表 4 M2 群体莲座期叶片变异统计
Table 4 Variation in leaf of the M2 individuals at rosette stage
性状
Character
描述
Description
株数
Number of plant
调查总株数
Total number
频率/%
Frequency
白化或部分白化 Albino or partially albino 38 7 756 0.49
黄化或部分黄化 Yellowish or partially yellowish 226 7 756 2.91
浅 Light-colored 180 7 756 2.32
深 Dark-colored 98 7 756 1.26
黄绿 Yellow green 79 7 756 1.02
不均匀 Variegated 39 7 756 0.50
叶色
Leaf color
叶光泽变异 Leaf gloss variation 17 7 756 0.22
泡皱 Vesicular corrugation 116 7 756 1.50
多皱 Rugose 300 7 756 3.87
平 Smooth 239 7 756 3.08
严重皱缩 Leaf crimple 6 7 756 0.08
叶面
leaf surface
叶片卷曲 Leaf cruly 239 7 756 0.31
茸毛多 Multi-pubescence 11 7 756 0.14
茸毛少或无茸毛 Less or non-pubescence 35 7 756 0.46
茸毛
Pubescence
茸毛畸形 Pubescence malformed 3 7 756 0.04
叶脉 Leaf vein 叶脉变异 Leaf vein variation 12 7 756 0.15
厚 Thick 28 7 756 0.36 叶片厚度
Leaf thickness 薄 Thin 3 7 756 0.04
叶片数多 More leaf mutation 61 7 756 0.79 叶片数量
Leaf number 叶片数少 Less leaf mutation 88 7 756 1.13
叶形变异 Mutation of phylliform 16 7 756 0.21 叶形
Phylliform 叶片畸形 Malformed leaf 40 7 756 0.52
叶缘单锯 Serrated leaf margin 8 7 756 0.10
叶缘复锯 Multiple serrated leaf margin 1 7 756 0.01
叶缘全缘 Entire leaf margin 101 7 756 1.30
叶缘无波 Leaf margin without wavy 312 7 756 4.02
叶缘中波 Leaf margin with medium wavy 92 7 756 1.19
叶缘
Leaf margin
叶缘小波 Leaf margin with small wavy 112 7 756 1.44
叶片枯萎 Leaf wither 76 7 756 0.98
虫咬严重 Insect bites seriously 45 7 756 0.58
多生长点 Multi-meristem 23 7 756 0.30
其他
Others

无生长点 Meristem deletion 28 7 756 0.36
总数
Total number
莲座期叶片变异
Variation in leaf at rosette stage
2 042 7 756 26.33
8 期 卢 银等：大白菜突变体库的构建及 M2叶片表型变异的研究 1617

3 讨论
3.1 大白菜突变体库构建方法的选择
目前利用 EMS 诱变已经成功构建拟南芥（Chiu et al.，2007）、水稻（Wang et al.，2013）、大豆
（Cooper et al.，2008）、大麦（Caldwell et al.，2004）、小麦（Slade et al.，2005）、花生（Knoll et al.，
2011）、玉米（Till et al.，2004）、画眉草（Zhu et al.，2012）、番茄（Minoia et al.，2010）、油菜型甘
蓝（Wang et al.，2008）、梨（Liu et al.，2012）等突变体库，在这些作物功能基因组的研究上发挥
了巨大的作用。
通过 EMS 诱变获得突变体的报道中，多以发芽率达到半致死作为选择适宜浓度的标准。为了
保证一定规模突变体库的构建，除了尽可能增加浓度提高诱变频率外，还必须保证得到足够多的可
遗传后代和足够用于进一步研究和筛选的种子（Rawat et al.，2012）。本试验中综合考虑上述因素，
确定了大白菜突变体库构建的适宜 EMS 处理浓度为 0.4%。Stephenson 等（2012）建立的油用白菜
‘R-O-18’突变体库即以 0.3%和 0.4%的 EMS 浓度分别构建了数量为 3 464 株和 1 564 株的 M1 诱变
群体，本试验中所选 0.4%的浓度与其一致。
在本研究中，将 EMS 诱变植株所获得的种子再次进行诱变，新的突变不受限于已携带的突变，
且可以进一步增加突变频率，尽可能实现饱和突变体库的构建。
以种子进行诱变处理得到的 M1 植株是复杂的突变嵌合体，因此对 M1 一般不进行选择。M2 植
株一般不继承 M1 生物学损伤，且所携带的可遗传变异会在这一代表现出最大范围的分离。因此，
在突变体库表型调查中主要针对 M2 群体。若将 EMS 诱变与小孢子培养结合，诱变后代所含突变均
为纯合的突变，因此 DHM1 代表型变异即可直接作为变异材料保存记录。通过无性组织培养方法获
得突变体的报道很多，但是以该种方法构建突变体库尚无报道（Prem et al.，2012）。该方法可以得
到纯合的突变群体，有益于基因功能研究的快速开展。但受限于作物基因型，小孢子培养技术流程、
操作及 EMS 诱导的未知生物学损伤等多种因素，不利于高效、稳定有计划地构建大规模突变群体，
因此以该方法单独大规模构建突变体库的技术仍需进一步摸索。
3.2 大白菜突变体库 M2 表型变异的调查与固定
为了尽可能避免环境因素产生的影响，本试验中播种的方法采用了直播和育苗两种方法，且将
7 756 个 M2 单株分别种植于露地及塑料大棚两种环境下，进行标准化管理；且共种植了近 700 株野
生型植株作为调查的对照，同时，在调查过程中，若出现群发性表型差异（即某一区域内植株均出
现同一变异性状），则不作为变异类型进行统计。在性状调查中，苗期性状调查主要针对育苗的部
分材料开展，调查发现，苗期子叶与真叶变异相关性不大，仅有 3 个单株出现了相同的叶色变异（图
1，2、5），其他变异均无相互干扰。此外，本研究中对苗期和莲座期叶片性状的调查为两个独立的
试验过程，将两个调查结果进行对比分析发现，在莲座期，仅 5 株叶色变异株，1 株极端皱缩变异
株（图 1，34；图 2，19）与苗期真叶表型一致，其他表型变异均无明显关联性。此外，本试验还继
续对 M2 群体结球期及生殖生长阶段等各时期多种性状进行了调查汇总，结球期各种表型变异总频
率为 21.65%，生殖生长阶段为 23.9%。由此可见，本试验构建了一个表型变异丰富的突变体库。
为了更好地固定各种变异材料，除了妥善保存 M2 各家系种子库，及对部分 M2 植株自交授粉收
获了 M3 种子外，还对每个 M2 单株进行了取样冻存，并在各个时期性状调查的同时逐一进行拍照，
形成了各个时期的照片库，实现了叶片 DNA、性状调查数据及各时期照片的一一关联，为进一步研
究奠定了基础。
1618 园 艺 学 报 41 卷
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