摘 要：以高誘1號(hào)誘導(dǎo)的不同基因型玉米單倍體為材料，在3～5葉期用不同濃度的甲基胺草磷溶液進(jìn)行滴心處理，研究甲基胺草磷加倍單倍體的效果。結(jié)果表明：不同濃度的甲基胺草磷溶液的加倍效率存在一定差異，100 μmol/L的甲基胺草磷溶液處理的單倍體加倍效率最高；不同遺傳背景材料的加倍效果存在差異。

關(guān)鍵詞：玉米；單倍體加倍；甲基胺草磷

中圖分類號(hào)：S513.035.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2013）10-0029-03

周期長、效率低的常規(guī)育種方法不能滿足玉米育種的需求，單倍體技術(shù)的出現(xiàn)給育種者帶來了新的希望。利用單倍體技術(shù)選育自交系，可使材料的純合從常規(guī)育種的6～8個(gè)世代縮短到2～3個(gè)世代，不僅大大縮短了自交系的選育周期，加快了育種進(jìn)程，還可以實(shí)現(xiàn)配子的多樣性選擇，提高有利基因型的入選頻率^[1]。但是在玉米育種中想有效應(yīng)用單倍體技術(shù)，還需要解決幾個(gè)關(guān)鍵問題：如何簡便且大規(guī)模地獲得單倍體植株，如何簡便且有效地進(jìn)行單倍體加倍等。這些技術(shù)難題是目前制約單倍體技術(shù)發(fā)展的瓶頸^[2]。本試驗(yàn)以高誘1號(hào)誘導(dǎo)的不同遺傳背景的玉米單倍體為材料，在3～5葉期用不同濃度的甲基胺草磷溶液進(jìn)行滴心處理，研究探討玉米單倍體加倍的方法及其影響因素，為單倍體育種技術(shù)的應(yīng)用提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

父本誘導(dǎo)系材料為高誘1號(hào)，母本試驗(yàn)材料是3個(gè)雜交組合的F1代：金海5號(hào)×青農(nóng)105、鄭單958×青農(nóng)105、農(nóng)大108×青農(nóng)105。加倍的化學(xué)藥劑選用了西格瑪-奧德里奇公司生產(chǎn)的純度為 98%的甲基胺草磷。試驗(yàn)在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與植物保護(hù)學(xué)院萊陽試驗(yàn)站內(nèi)進(jìn)行。

2011年，通過選用的父本母本試材雜交誘導(dǎo)，從收獲的雜交種子中鑒定挑選單倍體。共獲得1 592個(gè)雜交果穗，收獲221 121粒種子，經(jīng)過遺傳標(biāo)記鑒定后，獲得紫頂白胚籽粒準(zhǔn)單倍體籽粒30 626粒，準(zhǔn)單倍體誘導(dǎo)率為13.85%。次年，經(jīng)過大田單倍體植株形態(tài)學(xué)鑒定后，確定單倍體植株7 496株，平均誘導(dǎo)率為3.39%。

1.2 加倍方法

使用1%的肥皂水、0.1%的吐溫-80（TWEEN-80）溶液，將甲基胺草磷原液制成濃度為0、40、60、80、100、120和140 μmol/L的溶液。選擇長勢(shì)一致的單倍體幼苗， 待其長至3～5葉期時(shí)， 分別將以上溶液滴至單倍體植株的心葉處，每株約1 ml。不同濃度的溶液至少處理500株單倍體幼苗。

1.3 加倍率

單倍體植株開花后，采集一部分花藥置載玻片上，加1滴蒸餾水，用鑷子將花藥充分搗碎，使花粉粒釋放，加1～2滴0.2%的I-KI溶液，壓片，于低倍顯微鏡下觀察。正?；ǚ蹆?nèi)含淀粉遇碘變藍(lán)色，活力低的花粉遇碘呈黃褐色。即加倍成功的單倍體植株花粉粒鑒定為藍(lán)色，加倍不成功的為黃褐色。

單倍體加倍率=加倍成功株數(shù)/單倍體植株總數(shù)×100%

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度甲基胺草磷溶液的加倍效果

不同濃度的甲基胺草磷溶液對(duì)不同基因型的玉米單倍體均有加倍效果，但不同濃度之間的效果存在一定差異（表1）。金海5號(hào)×青農(nóng)105各處理的加倍率為4.96%～24.57%，其中40、60、80、100 μmol/L的加倍效果之間的差異達(dá)到了極顯著水平；0 μmol/L（對(duì)照）與140 μmol/L之間達(dá)到顯著水平；40 μmol/L與140 μmol/L、40 μmol/L與0 μmol/L（對(duì)照）以及 60 μmol/L與120 μmol/L之間差異不顯著。鄭單958×青農(nóng)105各處理的加倍率為4.78%～23.36%，其中40 μmol/L與140 μmol/L之間差異不顯著，其余各處理之間差異都達(dá)到了極顯著水平。農(nóng)大108×青農(nóng)105各處理的加倍率為4.96%～24.84%，40、60、80、100、120 μmol/L處理的加倍率之間存在極顯著差異； 40、140、0 μmol/L（對(duì)照）處理之間差異不顯著。

由表1和圖1知，不同處理中，用100 μmol/L的甲基胺草磷處理農(nóng)大108×青農(nóng)105的加倍效果最好，平均加倍率達(dá)到24.84%；用140 μmol/L的溶液滴心鄭單958×青農(nóng)105的加倍率最低，為4.78%。3種材料的最高加倍率都出現(xiàn)在100 μmol/L時(shí)，分別為24.57%、23.36%、24.84%。當(dāng)濃度小于100 μmol/L時(shí)，加倍效率隨濃度的增加而升高，從4.78%升到24.84%；濃度超過100 μmol/L 后，加倍率呈下降趨勢(shì)。

2.2 不同基因型玉米單倍體的加倍效果

濃度為100 μmol/L甲基胺草磷對(duì)不同基因型單倍體加倍效果的方差分析見表2。不同基因型的加倍效果不同，其中以農(nóng)大108×青農(nóng)105為母本的單倍體的加倍率最高，達(dá)24.84%；其次為以金海5號(hào)×青農(nóng)105為母本的單倍體，加倍率為24.57%；最低為以鄭單958×青農(nóng)105為母本的單倍體，加倍率為23.36%。以金海5號(hào)×青農(nóng)105為母本的單倍體與以鄭單958×青農(nóng)105為母本的單倍體的加倍率之間差異極顯著，與以農(nóng)大108×青農(nóng)105為母本的單倍體的加倍率之間差異不顯著。

3 結(jié)論與討論

6個(gè)不同濃度的甲基胺草磷對(duì)玉米的滴心處理都提高了玉米單倍體的加倍率，其中濃度為100 μmol/L時(shí)，效果最好。單倍體加倍率的高低也受母本材料遺傳背景的影響。

3.1 不同濃度的甲基胺草磷對(duì)單倍體加倍的影響

Wan等（1991）^[4]研究發(fā)現(xiàn)甲基胺草磷、拿草特、安磺靈和氟樂靈等4種除草劑對(duì)于玉米花藥愈傷組織進(jìn)行處理，均表現(xiàn)出一定的加倍效果。Jakse等（2003）^[5]用50 μmol/L的甲基胺草磷處理洋蔥的鱗莖獲得了36.7%的二倍體植株。本試驗(yàn)在3～5葉期用6個(gè)不同濃度的甲基胺草磷對(duì)3種不同基因型單倍體進(jìn)行滴心處理。所有處理的加倍率均高于自然加倍率，說明在3～5葉期對(duì)單倍體進(jìn)行滴心處理加倍的方法有效。用濃度為100 μmol/L甲基胺草磷對(duì)單倍體進(jìn)行加倍時(shí)，效果最好，表明，此濃度處理加倍是比較有效的方法?；輫鴱?qiáng)等（2012）^[6]研究結(jié)果表明，甲基胺草磷、炔苯酰草胺和氟樂靈可以提高玉米單倍體的加倍率， 其中80 μmol/L甲基胺草磷的效果最好。這比本試驗(yàn)出現(xiàn)最高加倍率的濃度低，這可能與試劑的純度、實(shí)驗(yàn)的環(huán)境以及材料的遺傳背景等因素有關(guān)。當(dāng)處理濃度小于100 μmol/L時(shí)，加倍率隨著濃度的增加而升高；濃度超過100 μmol/L后，加倍率迅速降低。這可能是因?yàn)榧谆凡萘妆旧淼乃幒ψ饔?，隨著濃度的增加，藥害也越嚴(yán)重，當(dāng)超過一定值時(shí)，則會(huì)降低加倍效率。

3.2 不同基因型對(duì)單倍體加倍效果的影響

本研究發(fā)現(xiàn)同一濃度甲基胺草磷處理下，不同基因型的加倍率存在差異。在濃度為100 μmol/L時(shí)，3種材料的加倍率分別為24.57%、23.36%和24.84%。方差分析中，以金海5號(hào)×青農(nóng)105為母本的單倍體與以鄭單958×青農(nóng)105為母本的單倍體的加倍率之間差異極顯著，與以農(nóng)大108×青農(nóng)105為母本的單倍體的加倍率之間差異不顯著。表明，單倍體的加倍效率受遺傳背景的影響。Shatskay等（1994）^[8]認(rèn)為，單倍體雄穗育性的差異是受核基因控制的，并且表現(xiàn)加性遺傳的特性，基因型不同其育性也有差異。這與惠國強(qiáng)等（2012）^[6]用甲基胺草磷加倍玉米單倍體的研究結(jié)果相符。與魏俊杰等（2007）^[9]使用秋水仙素溶液處理單倍體的研究結(jié)果一致， 即玉米不同基因型， 同一藥劑的加倍率有顯著差異。

參 考 文 獻(xiàn)：

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