辐射诱变甘薯悬浮细胞筛选耐盐植株

分子植物育种，2016年，第14卷，第12期，第3496－3500页Molecular Plant Breeding,2016,Vol.14,No.12,3496－3500研究报告Research Report辐射诱变甘薯悬浮细胞筛选耐盐植株张聪1李明1冯俊彦1屈会娟1谭文芳2杨松涛2蒲志刚1*1四川省农业科学院生物技术核技术研究所,成都,610066;2四川省农业科学院作物研究所,成都,610066*通讯作者,zhigangpu@摘要我国盐碱地面积大，影响粮食作物生产。

甘薯是适应性广、抗逆性强的粮饲作物，选育耐盐甘薯品种对改良土壤盐碱化有重要意义，本研究旨在通过60COγ辐射甘薯悬浮细胞，筛选甘薯耐盐新材料，加快甘薯耐盐育种进程。

本研究以甘薯品种西成007为实验材料，剥离茎尖诱导胚性愈伤组织，将胚性愈伤组织进行液体振荡培养得到悬浮细胞培养系，利用60COγ射线80Gy、1.09Gy/min辐照处理悬浮细胞，经过NaCl抗性筛选培养，悬浮细胞分化得到175株再生植株，通过对再生植株的脯氨酸含量、SOD酶活性测定，得到了二者较对照都有显著提高的3株耐盐突变株。

其中1株叶色变浅，叶形由心形变为长条形。

突变株和对照株的NaCl水培实验表明，突变株较对照生根能力更强，生长更加旺盛。

本研究得到的耐盐突变株系将为甘薯耐盐新材料的选育提供新的种质，同时为盐碱地的利用提供帮助。

关键词甘薯,胚性悬浮细胞,60Co辐射,耐盐植株Regeneration of Salt-tolerant Mutations Induced by Radiation from Sweet-potato Embryogenic CellsZhang Cong1Li Ming1Feng Junyan1Qu Huijuan1Tan Wenfang2Yang Songtao2Pu Zhigang1*1Institute of Biotechnology and Nuclear Technology,Sichuan Academy of Agriculture Sciences,Chengdu,610066;2Institute of Crop Sciences, Sichuan Academy of Agriculture Sciences,Chengdu,610066*Corresponding author,zhigangpu@DOI:10.13271/j.mpb.014.003496Abstract Saline-alk ali land widely distributes largely in China,which caused great losses to crops yields. Sweetpotato is a wide adaptability grain-forage crop,breeding new saline tolerance sweetpotato varieties is one of the most economic and effective ways for transforming saline-alkali land.The purpose of this study was to obtain new saline resistant sweetpotato materials through cells suspension irradiated by60COγ,and speed up the saline resistant breeding process of sweetpotato.Sweetpotato cultivar Xicheng007was used as materials,stripping stem tip for embryonic callus induction and suspension cell culture system was established.Then cell aggregates from embryogenic suspension cultures were irradiated with80Gyγ－ray at dose rate of1.09Gy/min,after in vitro selection with cultured in a selective medium containing NaCl,a total of175regenerated plants formed on the base medium.Then,we analyzed the proline content and SOD activity of all the obtained plants and control plants that cultured on MS medium contain with NaCl.Among these plants,10plants had higher and3plants had significantly higher proline content and SOD activity than control plants.The leaf color of one mutant becomes shallow,leaf shape changed from heart to elongated.Mutant strains and control strains in NaCl hydroponic experiments showed the mutant had stronger rooting ability and more vigorous growth than control.These mutants will provide new salt-tolerant germplasm to sweet potato breeding,and they could be useful in saline-alkali land development.Keywords Sweetpotato,Suspension cell,60Co radiation,Salt-tolerant plants基金项目：本研究由四川省财政创新能力提升工程项目(2016ZYPZ－005)、四川省农作物育种攻关项目(甘薯育种新材创制及育种新方法研究)和国家甘薯产业技术体系项目(CARS－11－B－04)共同资助土地盐碱化是限制农作物生长发育和产量最严重的非生物胁迫之一，我国盐碱地广泛分布于19个省区，总面积约1×108hm 2，范围大、类型多(赵可夫等,1999)。

每年还以上百万的速度在增加，世界上大约有半数的灌溉土地受盐渍化的影响(Kovda,1983)。

如何利用大面积的盐碱地、荒漠化土地发展农业，是生物科学技术迫切需要解决的重大课题(Gao et al.,2011)。

甘薯属于无性繁殖作物，适应性强、产量高，若能选育出耐盐甘薯，对缓解我国人口不断增加，耕地日趋减少和淡水资源不足具有重大的意义。

通过茎尖分生点得到胚型愈伤组织建立的甘薯胚性悬浮系，增值快、生长迅速，再生分化效率高(Liu et al.,2001)，是目前甘薯离体培养植株再生的最佳途径，植株再生率高达100%，实现了甘薯高频率的体细胞胚胎发生和植株再生(刘庆昌等,1996)。

辐射诱变育种是高效的一种育种手段，相对传统诱变具有变异广、耗时短、效率高的优点。

对甘薯组培苗、薯块、种子等辐射诱变时，变异材料为嵌合突变体，突变不定向，具有随机性，筛选效率低下(李明等,2013;王鹏等,2015)。

悬浮细胞辐射诱变是以单细胞或小细胞团为对象的细胞水平诱变，嵌合体少，遗传稳定，突变谱宽。

本研究利用甘薯悬浮细胞高效再生体系，通过甘薯茎尖分生组织培养甘薯悬浮细胞，并对悬浮细胞进行60CO 辐射诱变处理，定向筛选耐盐植株，为甘薯抗逆育种提供种质材料。

1结果与分析1.1胚性愈伤悬浮细胞系的获得剥离甘薯西成007茎尖置于培养基上，经2个月诱导培养后，共长出淡黄色质地紧密的胚性愈伤组织13个，诱导率达17%。

将愈伤组织放于含2mg/mL 2,4－D 的MS 液体培养基中进行振荡培养得到了悬浮培养系(图1)。

图2耐盐筛选及植株再生过程Figure 2Regenerated plants formed after salt-tolerant selection辐射诱变甘薯悬浮细胞筛选耐盐植株Regeneration of Salt-tolerant Mutations Induced by Radiation from Sweetpotato Embryogenic Cells1.2耐盐变异体的筛选及植株再生经过约14周的振荡培养，悬浮细胞数量多且活力高，选取此时重新继代的悬浮细胞约2200个用60Co 辐照处理，处理剂量为80Gy ，剂量率为1.09Gy/min ，处理后经NaCl 的离体筛选，在含ABA 的MS 培养基上诱导体细胞胚形成，然后放于MS 培养基上，分化形成了175株再生植株(图2)，再生率为42%。

1.3再生植株耐盐鉴定将对照与175株再生植株接种含1%NaCl 的MS 培养基中，4周后测定脯氨酸含量、SOD 酶活性，结果表明这175株植株中两者含量变化范围较大(表1)。

对照植株脯氨酸含量为45.77μg/g ，变异植株的脯氨酸含量范围为11~106μg/g ，其中比对照高的有54株，比对照低的有119株，有17株脯氨酸含量显著高于对照；对照植株的SOD 酶活性为70.4U/g ，变异植株的SOD 活性范围为从20.1~139.04U/g ，其中比对照高的有23株，比对照低的有152株，有13株SOD 活性显著高于对照。

而脯氨酸和SOD 同时比对照高的有10株，其中有3株的脯氨酸及SOD 酶与对照相比有显著性差异。

1.4水培鉴定将脯氨酸和SOD 比对照高的耐盐植株及对照植株放于1%NaCl 的水培液中培养，观察3周后生长情况，耐盐植株较对照在培养过程中存活力更高，叶片长势更快，生根数量及长度能力更强(图3)。

在3株植株显著差异中，有1株外型有明显的变化，对照叶片为尖心形，叶脉绿色，变异株叶绿素降低，叶片呈淡绿色，叶形由尖心形变为长条形(图4)。

图1胚性愈伤组织Figure 1Embryoniccallus3497分子植物育种Molecular Plant Breeding2讨论随着人口增多和生态环境的恶化，我国粮食压力增大。