种质资源是水稻新品种选育的物质基础。人工诱变是创造新种质的有效途径。EMS是一种诱变效应较好而且在生产实践中有较多应用的化学诱变剂,利用EMS诱变作物可以产生丰富的突变体类型。尽管对EMS诱变水稻已经开展了大量的研究,但是利用EMS诱导水稻性细胞变异的研究报道并不是很多,特别是从全基因组的角度来比较EMS诱发性细胞和体细胞变异差异的研究报道更少。本研究利用EMS诱变日本晴的幼穗和种子获得诱变材料,对诱变M1代进行了表型、染色体及基因组变异的比较。进一步对诱变M2代进行了表型筛选,获得系列候选突变体。主要研究结果如下:1、建立了适合的EMS处理水稻性细胞的方法。水稻种子萌发后,待幼苗长出时移植到营养液中生长,控制其分蘖,只保留少数主茎。待水稻长至幼穗发育期,选取适宜的水稻主茎幼穗,用酒精棉球消毒幼穗苞叶表面,在幼穗上部位置缓慢注入浓度为0.01%、0.025%、0.05%、0.1%的EMS诱变剂,待药液从穗顶部中心孔溢出时,停止注射,操作过程中不断以酒精和硫代硫酸钠对幼穗苞叶表面消毒。EMS处理后的植株继续在营养液中培养,待水稻幼穗发育成熟后收获全部种子。2、浓度为0.01%、0.025%、0.05%、0.1%EMS对日本晴孕穗期的幼穗进行诱变处理,并调查了M0代植株总粒数、实粒数和结实率等表型性状。幼穗注射处理后的植株M0与CK相比,穗长、总粒数、实粒数、结实率都极显著降低,说明EMS对M0单株的产量性状具有较大影响。进一步比较了幼穗注射处理所获M1代种子与采用EMS浸泡处理所获种子的发芽势,发现幼穗注射处理获得的M1代种子的发芽势与CK的差异不显著,并且EMS处理幼穗得到的M1代植株长势优于浸泡法。上述结果说明,与EMS直接浸泡种子相比,EMS注射处理幼穗的方法对后代植株影响较小。3、EMS浓度为0.01%、0.025%、0.05%、0.1%的四个幼穗处理组中分别发现了478、735、804、865个突变。EMS浓度为1%的种子处理组共发现3883个突变。诱变中发生的SNP诱变类型远多于In Del诱变类型,表明化学诱变因子主要导致水稻基因组中的单碱基改变。EMS诱导产生的多为转换型SNP,在幼穗和种子的诱变处理中基本一致,但是两种不同的处理方法间SNP也存在着差异,与EMS处理种子相比,EMS处理幼穗诱导的颠换型SNP的比率更高。0.01%、0.025%、0.05%和0.1%EMS处理幼穗方法中高影响力突变所占比例分别为2.93%,1.90%,2.49%和2.66%,而1%EMS处理种子高影响力突变为1.47%,表明EMS处理幼穗可以诱导更多的高影响力的可遗传突变。另外水稻基因组上可能存在一些高频突变区,EMS处理幼穗高频突变区可能是Chr11的5MB-6MB,而EMS处理种子的高频突变区可能在Chr10的5MB-6MB。4、田间种植EMS浓度为0.01%、0.025%、0.05%、0.1%处理幼穗后的诱变二代,每个处理随机选取50穗,调查了M2代群体的穗长和结实率,发现不同处理间存在显著差异,随着处理浓度的增加穗长和结实率都显著降低。进一步根据株高、分蘖等表型对M2代单株进行筛选,确定共有78个单株与CK存在显著或极显著差异,总体突变频率为0.98%。0.01%、0.025%、0.05%、0.1%浓度的EMS突变频率分别为0.75%、0.35%、1.25%和1.2%,其中0.05%浓度的EMS处理幼穗变异效率最高。综上所述,使用EMS对幼穗进行诱变处理,操作简单,对后代的生理损伤小;EMS处理幼穗可以诱导以SNP为主的可遗传变异类型,并且颠换型SNP和高影响力突变的比率均高于种子浸泡法;0.05%EMS幼穗处理的结实率是CK的55%,突变密度与高影响力突变均较高,并且田间表型变异频率最高,是最优的幼穗处理剂量。本研究为探索EMS诱发水稻性细胞变异规律奠定基础,为水稻诱变育种的研究提供了参考。