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1、第３４卷第５期华中农业大学学报Vol．３４No．５２０１５年９月JournalofHuazhongAgriculturalUniversitySep．２０１５,１~６优质能源甜高粱突变体的筛选与鉴定张会１１１２邹维华张友兵张锐丰胜求１１３１涂媛苑景海春彭良才１．华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室/华中农业大学生物质与生物能源研究中心/华中农业大学植物科学技术学院,武汉４３００７０;２．华中农业大学生命科学技术学院,武汉４３００７０;３．中国科学院植物研究所,北京１０００９３摘要以甜高粱品种能饲一号为野生型构建EMS化学诱变突变体库,通过分析突变体可溶性糖含量、生物质总量和生物
2、质酶解产糖效率,观察农艺性状,并测定秸秆细胞壁结构组成,筛选得到３份特异突变体材料:SM８３、SM１９７、SM３０５.３份突变体除生物量皆显著提高以外,SM１９７与SM３０５半纤维素含量显著升高,而木质素和纤维素含量明显降低,导致生物质酶解产糖效率大大提高.此外,SM８３的产糖效率与常规品种(对照)无显著差异,但其可溶性糖含量比野生型增加１４．９９％.故筛选到的甜高粱突变体是理想的生物能源种质材料,可用于优质能源甜高粱品种的培育.关键词甜高粱;EMS突变体库;植物细胞壁;生物质降解;能源作物中图分类号S５１４．５２文献标识码A文章编号１０００Ｇ２４２１(２０１５)０５Ｇ０００１Ｇ
3、０６资源短缺、能源危机和生态环境恶化等问题日增加茎秆含糖量是甜高粱育种的主要目标.甜高粱[１]趋严重,已成为阻碍各国经济发展的重要因素.的光合产物主要流向籽粒和茎秆两个库.研究表为了解决能源危机,走生态可持续发展路线,大力发明,甜高粱茎秆的髓里可溶性糖含量是茎皮的２倍展资源分布广泛、污染少、可再生的生物能源受到各多[１０Ｇ１１],鲜秆产量及其相关的性状如单株茎秆鲜质[２]国政府的高度重视.量、茎秆液汁含量、液汁糖锤度等均为衡量甜高粱经甜高粱为短日照C４植物,具有抗旱、耐涝、耐盐济利用价值的重要指标,与此同时,其籽粒产量也是碱、耐瘠薄、耐高温和耐干热风等特点,在全球大多[１２]衡量
4、甜高粱农艺性状的重要指标.因此,从籽粒数半干旱地区都可以生长,在我国栽培历史悠久,分和茎秆两方面综合评价甜高粱的农艺性状具有重要布广泛,并具备高光效、高生物产量、高含糖量等优参考价值.甜高粱茎秆的可溶性糖含量和秸秆降解良特性,作为新兴能源作物具有诱人的应用前转化效率则是衡量甜高粱能源潜力的关键因子,对[３Ｇ６]景.甜高粱茎秆中丰富的高糖汁液可以加工发[７Ｇ８]于能源甜高粱品种的选育,不仅要选育出农艺性状酵成乙醇,是一种天然可再生的生物能源库.其优良的品种,还要根据上述指标筛选出能源潜力高发酵生产乙醇的成本不到粮食生产乙醇成本的一的品种.半,用其生产出的汽油乙醇价格也比普通汽油便宜
5、[９].本研究旨在建立EMS诱变的甜高粱突变体１０％左右,是一种具有强竞争力的环保型燃料因此,发展种植甜高粱对推进我国现阶段以“非粮”库,综合分析突变体的农艺性状和能源潜力,筛选出原料为主的生物质能源工程,保障能源、粮食和环境优良的能源甜高粱突变体,为优质能源甜高粱品种安全具有重要意义.的选育提供科学依据,为能源作物的选育提供优良在优良农艺性状选育方面,提高生物学产量和的种质资源.收稿日期:２０１４Ｇ０６Ｇ２８基金项目:教育部、国家外国专家局高等学校学科创新引智计划项目(B０８０３２);国家“９７３”计划前期研究专项(２０１０CB１３４４０１)张会,硕士研究生．研究方向:作物遗传
6、育种．EＧmail:zhanghui９００１１４＠１２６．com通信作者:彭良才,博士,教授．研究方向:植物纤维素生物合成与生物质能应用．EＧmail:lpeng＠mail．hzau．edu．cn２华中农业大学学报第３４卷的糖产量.碱预处理:称取０．３g样品蒸馏水洗去1材料与方法可溶性糖,残渣加入１％(m/V)NaOH６mL,５０℃1.1材料震荡２h,离心后收集上清,测定碱预处理后的糖产供试材料的野生型由中国科学院植物研究所景量,残渣用蒸馏水洗至中性,加入６mL１．６g/L纤海春研究员提供,为河北省农林科学院谷子研究所维素复合酶,５０℃震荡４８h,离心后收集上清测定[１３]选育的
7、能源、饲草兼用型高粱能饲一号,突变体酶解后的糖产量.所有测定均设３个重复.经过甲基磺酸乙酯(ethylmethylsulfone,EMS)诱总糖产量＝(预处理总糖＋酶解后总糖)/变建立的突变体库于华中农业大学生物质与生物能干物质量×１００％源实验室能源作物培育基地(湖北汉川)种植酶解己糖产量＝酶解后六碳糖含量/(２０１０－２０１３年)筛选得到.干秸秆渣质量×１００％纤维素降解效率＝酶解后六碳糖含量/1.2材料收集与处理总纤维素含量×１００％经连续种植选择,选取表型稳定的成熟期植[
