采用EMS诱变方法选育一串红新品种‘非凡’_傅巧娟.pdf

研究报告Research Report采用 EMS 诱变方法选育一串红新品种 非凡傅巧娟*李春楠赵福康沈国正杭州市农业科学研究院,杭州,310024*通信作者,摘要非凡 是采用 1%EMS 溶液浸泡 神州红 种子后，经多代选择育成的一串红新品种。该品种植株矮生直立，分枝性强；叶片浅绿，叶脉下陷程度及叶柄显色程度较弱；花色橙红。在两年多点区域品比试验及耐热性比较试验中，盛花期平均株高 21.2 cm，冠幅 21.9 cm；花序较长，主花序长平均 15.4 cm；在春季栽培中，播种至始花 101.6 d，始花至终花(观花期)62.4 d，主花序花期 28.2 d；观赏期长，观赏效果佳；耐热性较好，适宜浙江省及气候类似地区春秋两季种植。2018 年通过浙江省农作物品种认定委员会认定。关键词一串红;非凡;EMS 诱变;选育Breeding of a New Scarlet Sage Variety Feifan Through EMS MutagenesisFu Qiaojuan*Li ChunnanZhao FukangShen GuozhengHangzhou Academy of Agricultural Sciences,Hangzhou,310024*Corresponding author,DOI:10.13271/j.mpb.021.004729AbstractA new scarlet sage(Salvia splendens)variety Feifan was obtained by several generation selectionsfrom Shenzhouhong socked in 1.0%ethyl methane sulfonate.Feifan belonged to a dwarf and erect type withstrong branching character.The leaf color was light green with weak degree of leaf vein depression and petiolecolor intensity.The flower color was orange-red.In the regional variety comparison and heat resistance test,theaverage plant height,crown diameter and main inflorescence length in full-blossom period was 21.2 cm,21.9 cmand 15.4 cm,respectively.In spring cultivation,time from sowing to flowering,flowering to late flowering and or-namental period of the first flower branch was 101.6 d,62.4 d and 28.2 d,respectively.It had high ornamental val-ue in terms of long flowering time.Meanwhile,this cultivar was highly resistant to heat stress and suitable for cul-tivation in spring and autumn of Zhejiang Province or other area with the similar climate condition.Feifan wasapproved to release by Crop Identification Committee of Zhejiang Province in 2018.KeywordsSalvia splendens;Feifan;EMS mutagenesis;Breeding基金项目：本研究由杭州市科技计划项目(20140932H04)资助引用格式：Fu Q.J.,Li C.N.,Zhao F.K.,and Shen G.Z.,2023,Breeding of a new scarlet sage variety Feifan through EMS mutagenesis,Fenzi Zhiwu Yuzhong(Molecular Plant Breeding),21(14):4729-4734.(傅巧娟,李春楠,赵福康,沈国正,2023,采用 EMS 诱变方法选育一串红新品种 非凡,分子植物育种,21(14):4729-4734.)一串红(Salvia splendens)又名西洋红、墙上红、爆竹红等，是唇形科(Labiatae)鼠尾草属(Salvia L.)多年生草本花卉，常作一年生栽培，是园林绿化、美化不可缺少的花卉之一。近年来，随着育种工作的不断开展，涌现了不少国产自主品种(陈洪伟等,2015;王红利等,2015;董爱香等,2016;张秀芳等,2016;傅巧娟等,2018)，主要以选择育种为主。诱变育种是继杂交育种之后发展起来的一种新的育种方法，其中化学诱变育种是利用化学诱变剂使物种发生基因突变，通过多代选择获得丰富的遗传材料的方法。甲基磺酸乙酯(ethyl methane sul-fonate,EMS)是一种常用的化学诱变剂，能诱发产生高密度的系列等位基因点突变(姜莉等,2013)，是目前对生物影响最小、效率最高的诱变剂之一。EMS 诱分子植物育种，2023 年，第 21 卷，第 14 期，第 4729-4734 页Molecular Plant Breeding,2023,Vol.21,No.14,4729-4734分子植物育种Molecular Plant Breeding变育种技术已成功应用于多种植物育种中(刘翔,2014)，如玉米(赵永亮等,1999)、大豆(王培英等,2000;韩锁义等,2007)、水稻(王峰等,2011)、花生(唐月异等,2014)、茄子(肖熙鸥等,2016)、番茄(杨建华等,2014)、大白菜(卢银等,2015)、蒺藜苜蓿(陈天龙等,2015)、尖叶石竹(龚束芳等,2017)等，并获得了大量新材料和新品种。杭州市农业科学研究院通过化学诱变技术选育的一串红新品种 非凡，具有花色新颖、观赏期长、耐热性好等特点，满足环境美化中对新花色的需求。1结果与分析1.1 非凡的选育1.1.1 亲本来源非凡，原代号 08HY-60，为自主品种 神州红(傅巧娟等,2009)突变体。神州红 是帝王自交系材料经空间诱变选育而成的一串红品种，2008 年通过了浙江省非主要农作物品种认定委员会认定(浙品认2008-055)；叶色绿，花色鲜红，花序较长，观赏期长、效果佳，耐高温性较好，适宜浙江省及气候类似地区种植。1.1.2 选育过程种子处理：精选 神州红 种子 5 000 粒左右(编号为 S)用自来水冲洗后浸泡 8 h，除去种子表面粘稠物，浸入浓度为 1%的 EMS 溶液中，避光震荡处理6 h；用自来水冲洗 8 h，沥干，待播种。M1：大棚中种植和观察，单株留种。M2-M3：种植和观察，按照系谱法选择。M4：花期发现 HS08-60-3-h 株系中出现一个花色上明显变异的单株，由原来的红色变成橙红色，单株留种。M5-M6：进行春秋两代繁殖和观察，按照系谱法选择。M7：形成新品系 HS08-60：花色橙红，抗逆性好，符合一串红的选育目标。开展了浙江省内两年多点区域品比试验及应用示范，2018 年，通过浙江省农作物品种认定委员会认定，命名为 非凡(浙品认2018015)。1.2 非凡的特征特性1.2.1 生育期表现非凡 的始花期(春季)为播后 101.6 d(表 1)，第一花序花期持续 28.2 d，较亲本短 2.6 d，但与对照品种展望相近。始花-终花时间(观赏期)与亲本 神州红 相近，分别为 63.2 d 和 62.4 d，观赏期较长；较对照展望长近 5 d。1.2.2 株型及叶片表现非凡 株型与 神州红 相近(表 2)，株高、冠幅、分枝数分别为 21.2 cm、21.9 cm、6 个/株。一次分枝数在各品种间差异不显著，但 非凡 分枝数较多；叶色较浅，叶脉下陷程度及叶柄显色度较弱。叶片较圆，大小及叶柄长与亲本相近，与对照展望相比差异显著。1.2.3 花及花序表现非凡 花色为橙红色(表 3)，神州红 为鲜红表 1 一串红不同品种生育期表现Table 1 Growth period of different Salvia splendens varieties注:数字后面无相同小写字母表示差异显著(P0.05)Note:Data marked without the same lowercase letter in each column indicated significant differences at(P0.05)生育期Growth period播种-始花(d)Sowing time-flowering time(d)始花-盛花(d)Flowering time-blooming time(d)始花-终花(d)Flowering time-late flowering time(d)第一花序花期(d)Ornamental period of the first flower branch(d)神州红Shenzhouhong97.74.14a16.70.74a63.230.85.18a非凡Feifan101.65.09a17.10.14a62.428.23.10b展望红色Vista red99.82.86a17.51.34a57.428.24.87b展望鲑红色Vista salmon101.23.26a18.61.06a58.028.43.89a品种Varieties4730表 2 一串红不同品种株型及叶片表现Table 2 Plant type and leaf traits of different Salvia splendens varieties注:数字后面无相同小写字母表示差异显著(P0.05)Note:Data marked without the same lowercase letter in each column indicated significant differences at P0.05性状Traits株高(cm)Plant height(cm)冠幅(cm)Crown diameter(cm)一次分枝数Number of the first branches叶长(cm)Leaf length(cm)叶宽(cm)Leaf width(cm)叶宽/叶长Leaf width/Leaf length叶柄长(cm)Petiole length(cm)叶色Leaf color叶脉下陷程度Degree of leaf vein depression叶柄显色度Petiole color intensity神州红Shenzhouhong20.70.71a21.71.68b5.90.88a6.50.45b5.40.43a0.820.14a4.40.37b中绿Medium green弱Weak中Middle非凡Feifan21.21.76a21.91.25b6.20.80a6.4 0.25b5.10.43a0.820.10ab4.40.62b浅绿Light green弱Weak弱Weak展望红色Vista red20.40.10a24.62.21a5.51.13a7.60.12a5.70.83a0.760.12c5.40.58a中绿Medium green弱Weak强Strong展望鲑红色Vista salmon19.61.06a22.32.00a5.41.26a7.40.20a5.70.86a0.770.16c4.60.42b中绿Medium green中Middle弱Weak表 3 一串红不同品种花及花序表现Table 3 Flower and inflorescence traits of different Salvia splendens varieties注:数字后面无相同小写字母表示差异显著(P0.05)Note:Data marked without the same lowercase letter in each column indicated significant differences at P0.05性状Traits花色Flower color花冠色(比色卡)Corolla color(RHS color chart)花萼色(比色卡)Calyx color(RHS color chart)花序长(cm)Inflorescence length(cm)花间长(cm)Internode length(cm)花序梗长(cm)Peduncle length(cm)花萼长(cm)Calyx length(cm)花冠长(cm)Corolla length(cm)神州红Shenzhouhong亮红色Bright red44B44B16.50.73a1.60.04a3.30.05a1.80.24bc3.90.19b非凡Feifan橙红色Orange red40B32C15.40.36b1.60.06a3.30.03a1.80.21c3.90.17b展望红色Vista red红色Red44C42B14.20.73c1.40.08b3.30.18a2.00.21a4.10.19a展望鲑红色Vista salmon鲑红色Salmon49B32C13.80.69c1.40.03b3.10.08a2.00.16a4.10.14a采用 EMS 诱变方法选育一串红新品种 非凡Breeding of a New Scarlet Sage Variety Feifan Through EMS Mutagenesis4731分子植物育种Molecular Plant Breeding表 5 不同播种时间的一串红着花率及存活率表现Table 5 Flowering rate and survival rate of Salvia splendens varieties in different sowing dates品种Varieties神州红Shenzhouhong非凡Feifan展望红色Vista red展望鲑红色Vista salmon4 月 15 日15th,April17.532.55.013.56 月 17 日17th,June35.021.321.327.5着花率(%)Flowering rate(%)1 月 16 日16th,January70.088.020.653.54 月 15 日5th,April81.390.629.74.76 月 17 日17th,June75.087.533.342.9存活率(%)Survival rate(%)色；且 非凡 花冠色比花萼色深，两者长度均与 神州红 相近，平均为 1.8 cm 和 3.9 cm。非凡 的第一花序长平均 15.4 cm，短于亲本 1.1 cm，但较对照展望两个品种分别长 1.2 cm、1.6 cm。花间长及花序梗长与亲本相近均为 1.6 cm、3.3 cm。1.2.4 耐热性表现花期尤其是终花期的早晚除了与品种的始花期有关外，与其适应性也有较大的关系，适应性强的品种终花相对较迟，反之则终花早。不同时期播种的各品种终花期表现有所不同(表 4)，非凡 的终花期除了 1 月 16 日播种的较 神州红 早 2 d 外，其余均为最晚终花，展望 2 个品种终花较早。不同品种在不同生长发育期遇到夏季高温高湿天气，其花序的着花率差异较大(表 5)，着花率高的品种耐热性较强。4 月 15 日播种的 非凡 着花率比较高，其次是 神州红，而展望的着花率较低，落花快。6 月 17 日播种时，神州红 的着花率相对较高，非凡 与展望 2 个品种相近。3 个播种时间下植株的存活率均以 非凡 较高，神州红 其次，展望 2 个品种最低；说明了不同品种在不同生长发育阶段的耐热性差异明显。1.2.5 特征特性非凡 植株矮生，盛花期平均株高 21.2 cm，冠幅 21.9 cm，一次自然分枝数 6.2 个；叶色浅绿，叶脉下陷程度及叶柄显色程度较弱；花色橙红，主花序长平均 15.4 cm，花间长 1.6 cm；花冠长 3.9 cm，花萼长1.8 cm。在春季栽培中，播种至始花 101.6 d，始花至终花(观花期)62.4 d，第一花序花期 28.2 d，观赏期长。耐热性较好。1.3栽培技术要点适宜浙江省及气候类似区域春秋两季种植。可表 4 不同播种时间的一串红花期表现Table 4 Florescence of Salvia splendens varieties at different sowing dates品种Varieties神州红Shenzhouhong非凡Feifan红色Red展望鲑红色Vista salmon1 月 16 日16th,January201919204 月 15 日15th,April201819196 月 17 日17th,June18.915.218.418.0始花-盛花(d)Flowering time-blooming time(d)1 月 16 日16th,January6 月 9 日9th,June6 月 7 日7th,June6 月 6 日6th,June5 月 30 日30th,May4 月 15 日15th,April8 月 21 日21th,August8 月 23 日23th,August8 月 17 日17th,August8 月 9 日9th,August6 月 17 日17th,June9 月 22 日22th,September9 月 25 日25th,September9 月 20 日20th,September9 月 20 日20th,September终花时间(月-日)Late flowering time(month-day)1 月 16 日16th,January929494924 月 15 日15th,April586162606 月 17 日17th,June56.962.460.556.3播种-始花(d)Sowing time-flowering time(d)4732种子繁殖，亦可扦插繁殖(傅巧娟等,2009)。1.3.1 播种育苗根据供花时间选择适宜播种期。采用育苗专用基质、200 孔穴盘播种，播后浇透水，温室中育苗。出苗前保持基质 90%以上的湿度，出苗后合理补水、给光、施肥，促进壮苗。1.3.2 适时定植待苗长至 2 对真叶时可进行定植。采用直径1214 cm 的营养钵(种植盆)、保水又疏松的基质。定植后浇透水，冬春季注意保温，夏秋季光照强时可适当遮阴并降温，一周后正常管理。1.3.3 田间管理根据基质持水情况，适时浇水，做到干湿交替。合理施肥，花前以氮肥为主，花后以施用复合肥或草花专用肥为佳。及时病虫害防治。2讨论化学诱变是采用化学诱变剂处理植物材料，以诱发产生可遗传的变异，根据育种目标，对这些变异进行选择、鉴定和固定，最终得到目标变异材料。EMS 化学诱变剂能够引起单一碱基对改变而形成点突变，诱变后可获得丰富的种质遗传材料，具有种质创新频率高、遗传变异谱宽、基因纯合周期短等特性，但 EMS 诱变具有随机性(曹亚萍等,2019)。研究表明，EMS 最适诱变浓度范围一般在 2%以下，诱变M1 代表型不分离，M2 代是变异最大的世代，也是选择的关键时期，M3 代及以后，随着世代的增加，性状分离减少(曹亚萍等,2019)，与本研究结果基本一致，但本研究花色变异在 M4 代出现，M5、M6 代少数分离，至 M7 代基本稳定。因此，诱变后的突变体筛选世代还需根据作物种类及选择性状适当调整。化学诱变技术应用于花卉育种中，不仅能够大大减少传统杂交育种的时间，同时能创制出新、优种质，但须选择适宜的诱变剂及其剂量，并结合有效的突变体筛选鉴定体系(崔霞等,2013)，获得有益变异；同时，应与杂交育种、组织培养、分子生物学等技术相结合，以提高育种效率，加速育种进程。3材料与方法3.1试验材料自主品种 神州红、非凡，进口种子 展望红色 与 展望鲑红色。3.2试验方法自主品种 神州红 种子经 1%EMS 溶液浸泡、晾干，与对照(神州红)一起采用专用育苗泥炭、200孔育苗盘进行育苗，移植于1214 cm 的花盆中进行常规栽培管理(详见栽培技术要点)。根据选育目标(矮生,花期早且长,花色好,花序长,观赏效果佳,抗逆性好等)，选择优良变异材料，通过多年多代选择、两年多点区试，最终获得稳定性、一致性好，特异性明显的新品种(详见选育过程)。耐热性试验设计 3 个播种时间(1 月 16 日,4 月15 日和 6 月 17 日)，播种方法及种植管理同上。随机区组排列，每品种小区 60 株，3 次重复，每小区随机选取 4 株(共 12 株/品种)，及时观察记载生育期、着花率及存活率等；其中着花率和存活率均每周统计一次，取变化最大的一次进行比较分析。3.3数据处理所有记载的数据，均在 EXCEL 中统计分析，多重比较分析(LSD 法)采用 DPS v7.05 软件进行。作者贡献傅巧娟是本研究的实验设计者和实验研究的执行人；李春楠、赵福康和沈国正参与实验设计、执行，试验结果分析；傅巧娟是项目的构思者及负责人，完成数据分析，论文写作与修改。全体作者都阅读并同意最终的文本。致谢本研究由杭州市科技计划项目(20140932H04)资助。参考文献Cao Y.P.,Wu Y.Y.,Fan S.Q.,Zhang F.Q.,Lian J.,and Gao W.,2019,Application of induction technology with EMS onwheat,Jiguang Shengwu Xuebao(Acta Laser Biology Sini-ca),28(5):394-404.(曹亚萍,武银玉,范绍强,张凤琴,连晋,高炜,2019,EMS 诱变技术在小麦上的应用,激光生物学报,28(5):394-404.)Chen H.W.,Wang M.,Yao A.M.,Wang H.L.,Shi A.P.,Sun X.,and Liu K.F.,2015,A new Salvia splendens cultivar Meng-huan,Yuanyi Xuebao(Acta Horticulturae Sinica),42(4):809-810.(陈洪伟,王玫,姚爱敏,王红利,石爱平,孙曦,刘克锋,2015,一串红新品种梦幻,园艺学报,42(4):809-810.)采用 EMS 诱变方法选育一串红新品种 非凡Breeding of a New Scarlet Sage Variety Feifan Through EMS Mutagenesis4733分子植物育种Molecular Plant BreedingChen T.L.,Wang Y.R.,Wang Y.,Zhang J.Y.,and Liu Z.P.,2015,Construction of mutant populations by EMS and phenotypicanalysis of Medicago 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