劉海+郭建文

摘 要：通過試驗研究了6種常見單倍體玉米（NDG5、GY5598、ND108、ZD958、GY115、1145×Y331）在自然和化學條件下的基因加倍。結果表明，在自然條件下，6種基因型單倍體玉米的散粉率和結實率普遍較低，如果在芽苗期施以秋水仙素溶液處理，可以明顯提高單倍體玉米的散粉率和結實率。

關鍵詞：玉米；單倍體；秋水仙素

中圖分類號：S513 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.12.031

玉米是我國種植面積最大的農(nóng)作物，直接關系到我國的糧食安全問題，具有十分重要的戰(zhàn)略地位。近年來，國內(nèi)飼用和工業(yè)用玉米的需求量增長迅速，如何能更快速、高效地選育出優(yōu)良的玉米新品種，就成為擺在各玉米育種單位面前的一道難題。

長期以來，傳統(tǒng)的系譜法、回交法、復合雜交和輪回選擇等技術是改良玉米自交系的主要手段，并且已培育了許多能夠適應各種生態(tài)環(huán)境的優(yōu)良雜交種，但常規(guī)遺傳改良一直存在著育種周期長等缺點。Chase率先提出了單倍體育種，并首次獲得了玉米DH系，隨后用DH系配制了強優(yōu)勢的雜交種D640。利用單倍體育種技術，只需要2個世代便可得到純度為100%的DH系，極大縮短了育種周期，提高了育種效率。同時，由于單倍體只有一套染色體，沒有等位基因，有利于淘汰有害的隱性基因，在加倍的群體中不存在顯隱雜合子，因此，可以避免早代人為選擇的干擾，使DH系內(nèi)的加性效應遺傳變異最大化，從而發(fā)掘配合力高的系。目前，基于孤雌生殖誘導系的單倍體育種技術已在國內(nèi)外玉米育種領域得到廣泛應用，并越來越受到育種工作者的青睞。

筆者主要研究單倍體玉米育性的自然恢復和化學方法加倍，以期為玉米的單倍體育種提供借鑒。

1 材料和方法

1.1 單倍體自然加倍

NDG5、GY5598、ND108、ZD958、GY115、1145×Y331為供試的6個常見玉米雜交種的單倍體，將上述玉米品種的種子栽植于試驗地，生長成熟時采用自花受粉的方式對6個玉米品種分別進行授粉，并統(tǒng)計其散粉率與結實率。

1.2 單倍體化學加倍

選擇6個雜交種（NDG5、GY5598、ND108、ZD958、GY115、1145×Y331）單倍體在芽苗期施以秋水仙素溶液（0.06%+2%DMSO）進行化學加倍，然后移植于試驗地，生長成熟時采用自花受粉的方式對6個玉米品種分別進行授粉，并統(tǒng)計其散粉率與結實率。

2 結果與分析

2.1 單倍體自然加倍條件下的散粉率與結實率

圖1為6種基因型通過自花受粉方式在自然條件下授粉結實的試驗結果。通過圖1可知，6種基因型單倍體玉米在自然條件下的散粉率都很低，僅1145×Y331基因型的散粉率為11.84%，其余5個基因型的散粉率都低于10%，其中最低的為GY115基因型，其散粉率僅為4.12%。通過圖1不難看出，6種基因型玉米單倍體的結實率普遍低于散粉率，由此可見，并非散粉植株就一定會授粉成功并結實，其中值得注意的是1145×Y331基因型，其散粉率與結實率相同，相對結實率可達到100%，可見，1145×Y331基因型所有散粉植株全部授粉成功并結實，相對結實率最低的基因型為NDG5，其散粉率為8.79%，但結實率僅為0.37%，相對結實率不足5%。

2.2 單倍體化學加倍條件下的散粉率與結實率

圖2為6種基因型在芽苗期施以秋水仙素溶液處理后，自花受粉方式下的散粉率與結實率。圖2結合圖1內(nèi)容不難看出，通過對植物幼苗期的加倍處理，6種基因型的散粉率普遍提高，其中散粉率最高的為ZD958，散粉率可達到42.50%，而自然條件下，6種基因型的最高散粉率僅為11.84%，在化學加倍條件下，除NDG5基因型的散粉率為5.13%，其余5種基因型的散粉率均高于17%。通過圖2還可以發(fā)現(xiàn)，6種基因型在化學加倍條件下的結實率均明顯高于自然加倍條件下，其中結實率最高為ZD958基因型，結實率為25%，而自然條件下，最高結實率僅為11.84%（1145×Y331）。

3 結論與討論

通常認為，玉米單倍體的雄穗是高度不育的，但在自然條件下，許多單倍體基因型的雄穗仍然可以完成部分的授粉過程，并促使少量的植株完成授粉和結實的過程。

試驗表明，自然條件下，單倍體玉米的散粉率和結實率都非常低，散粉率與結實率之間沒有明顯的相關關系，可見，即使在成功散粉的條件下，也無法實現(xiàn)散粉植株全部授粉，通過秋水仙素溶液的處理，6種基因型玉米的散粉率與結實率均出現(xiàn)了明顯的上升，單倍體玉米結實率的提高可以獲取更大量的純合子多倍體玉米種子，這在玉米單倍體育種中具有十分重要的意義。

參考文獻：

[1] 趙延明，董樹亭，張鎖良，等.玉米單倍體育種技術研究與應用進展[J].玉米科學，2007，15（5）： 60-64.

[2] 武沖，唐樹梅，張勇，等.植物花粉培養(yǎng)研究進展[J].中國農(nóng)學通報，2008，24 （11）：146-149.

[3] 郭仲深.煙草和辣椒花藥離體培養(yǎng)的研究[J].植物學報，1973（15）： 37-48.

[4] 陳振光，王妙清，廖惠華.柑桔花粉植株的誘導[J].遺傳學報，1980，7（2）：189-191.

[5] 蔡保田，陳名玲，祝虹，等.從湖北光敏核不育水稻的未受精子房和花藥培養(yǎng)出單倍體植株[J].實驗生物學報，1988（21）：401-407.

[6] 宋建成，姜麗君，王啟柏.誘導培養(yǎng)基及其主要成分對玉米花藥培養(yǎng)的影響[J].西北植物學報，1998（18）： 16-22.

[7] 原玉香，耿建峰，張曉偉，等.影響玉米花藥培養(yǎng)效率的因素研究[J].華北農(nóng)學報，2001（3）：12-16.

[8] 付迎軍.玉米離體花藥培養(yǎng)體系的建立[J].延邊大學農(nóng)學學報，2004，26 （1）：1-5.

[9] 孫敬三.利用小麥X玉米雜交誘導小麥單倍體[J].植物學報，1992，34（11）： 817-821.endprint

摘 要：通過試驗研究了6種常見單倍體玉米（NDG5、GY5598、ND108、ZD958、GY115、1145×Y331）在自然和化學條件下的基因加倍。結果表明，在自然條件下，6種基因型單倍體玉米的散粉率和結實率普遍較低，如果在芽苗期施以秋水仙素溶液處理，可以明顯提高單倍體玉米的散粉率和結實率。

關鍵詞：玉米；單倍體；秋水仙素

中圖分類號：S513 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.12.031

玉米是我國種植面積最大的農(nóng)作物，直接關系到我國的糧食安全問題，具有十分重要的戰(zhàn)略地位。近年來，國內(nèi)飼用和工業(yè)用玉米的需求量增長迅速，如何能更快速、高效地選育出優(yōu)良的玉米新品種，就成為擺在各玉米育種單位面前的一道難題。

長期以來，傳統(tǒng)的系譜法、回交法、復合雜交和輪回選擇等技術是改良玉米自交系的主要手段，并且已培育了許多能夠適應各種生態(tài)環(huán)境的優(yōu)良雜交種，但常規(guī)遺傳改良一直存在著育種周期長等缺點。Chase率先提出了單倍體育種，并首次獲得了玉米DH系，隨后用DH系配制了強優(yōu)勢的雜交種D640。利用單倍體育種技術，只需要2個世代便可得到純度為100%的DH系，極大縮短了育種周期，提高了育種效率。同時，由于單倍體只有一套染色體，沒有等位基因，有利于淘汰有害的隱性基因，在加倍的群體中不存在顯隱雜合子，因此，可以避免早代人為選擇的干擾，使DH系內(nèi)的加性效應遺傳變異最大化，從而發(fā)掘配合力高的系。目前，基于孤雌生殖誘導系的單倍體育種技術已在國內(nèi)外玉米育種領域得到廣泛應用，并越來越受到育種工作者的青睞。

筆者主要研究單倍體玉米育性的自然恢復和化學方法加倍，以期為玉米的單倍體育種提供借鑒。

1 材料和方法

1.1 單倍體自然加倍

NDG5、GY5598、ND108、ZD958、GY115、1145×Y331為供試的6個常見玉米雜交種的單倍體，將上述玉米品種的種子栽植于試驗地，生長成熟時采用自花受粉的方式對6個玉米品種分別進行授粉，并統(tǒng)計其散粉率與結實率。

1.2 單倍體化學加倍

選擇6個雜交種（NDG5、GY5598、ND108、ZD958、GY115、1145×Y331）單倍體在芽苗期施以秋水仙素溶液（0.06%+2%DMSO）進行化學加倍，然后移植于試驗地，生長成熟時采用自花受粉的方式對6個玉米品種分別進行授粉，并統(tǒng)計其散粉率與結實率。

2 結果與分析

2.1 單倍體自然加倍條件下的散粉率與結實率

圖1為6種基因型通過自花受粉方式在自然條件下授粉結實的試驗結果。通過圖1可知，6種基因型單倍體玉米在自然條件下的散粉率都很低，僅1145×Y331基因型的散粉率為11.84%，其余5個基因型的散粉率都低于10%，其中最低的為GY115基因型，其散粉率僅為4.12%。通過圖1不難看出，6種基因型玉米單倍體的結實率普遍低于散粉率，由此可見，并非散粉植株就一定會授粉成功并結實，其中值得注意的是1145×Y331基因型，其散粉率與結實率相同，相對結實率可達到100%，可見，1145×Y331基因型所有散粉植株全部授粉成功并結實，相對結實率最低的基因型為NDG5，其散粉率為8.79%，但結實率僅為0.37%，相對結實率不足5%。

2.2 單倍體化學加倍條件下的散粉率與結實率

圖2為6種基因型在芽苗期施以秋水仙素溶液處理后，自花受粉方式下的散粉率與結實率。圖2結合圖1內(nèi)容不難看出，通過對植物幼苗期的加倍處理，6種基因型的散粉率普遍提高，其中散粉率最高的為ZD958，散粉率可達到42.50%，而自然條件下，6種基因型的最高散粉率僅為11.84%，在化學加倍條件下，除NDG5基因型的散粉率為5.13%，其余5種基因型的散粉率均高于17%。通過圖2還可以發(fā)現(xiàn)，6種基因型在化學加倍條件下的結實率均明顯高于自然加倍條件下，其中結實率最高為ZD958基因型，結實率為25%，而自然條件下，最高結實率僅為11.84%（1145×Y331）。

3 結論與討論

通常認為，玉米單倍體的雄穗是高度不育的，但在自然條件下，許多單倍體基因型的雄穗仍然可以完成部分的授粉過程，并促使少量的植株完成授粉和結實的過程。

試驗表明，自然條件下，單倍體玉米的散粉率和結實率都非常低，散粉率與結實率之間沒有明顯的相關關系，可見，即使在成功散粉的條件下，也無法實現(xiàn)散粉植株全部授粉，通過秋水仙素溶液的處理，6種基因型玉米的散粉率與結實率均出現(xiàn)了明顯的上升，單倍體玉米結實率的提高可以獲取更大量的純合子多倍體玉米種子，這在玉米單倍體育種中具有十分重要的意義。

參考文獻：

[1] 趙延明，董樹亭，張鎖良，等.玉米單倍體育種技術研究與應用進展[J].玉米科學，2007，15（5）： 60-64.

[2] 武沖，唐樹梅，張勇，等.植物花粉培養(yǎng)研究進展[J].中國農(nóng)學通報，2008，24 （11）：146-149.

[3] 郭仲深.煙草和辣椒花藥離體培養(yǎng)的研究[J].植物學報，1973（15）： 37-48.

[4] 陳振光，王妙清，廖惠華.柑桔花粉植株的誘導[J].遺傳學報，1980，7（2）：189-191.

[5] 蔡保田，陳名玲，祝虹，等.從湖北光敏核不育水稻的未受精子房和花藥培養(yǎng)出單倍體植株[J].實驗生物學報，1988（21）：401-407.

[6] 宋建成，姜麗君，王啟柏.誘導培養(yǎng)基及其主要成分對玉米花藥培養(yǎng)的影響[J].西北植物學報，1998（18）： 16-22.

[7] 原玉香，耿建峰，張曉偉，等.影響玉米花藥培養(yǎng)效率的因素研究[J].華北農(nóng)學報，2001（3）：12-16.

[8] 付迎軍.玉米離體花藥培養(yǎng)體系的建立[J].延邊大學農(nóng)學學報，2004，26 （1）：1-5.

[9] 孫敬三.利用小麥X玉米雜交誘導小麥單倍體[J].植物學報，1992，34（11）： 817-821.endprint

摘 要：通過試驗研究了6種常見單倍體玉米（NDG5、GY5598、ND108、ZD958、GY115、1145×Y331）在自然和化學條件下的基因加倍。結果表明，在自然條件下，6種基因型單倍體玉米的散粉率和結實率普遍較低，如果在芽苗期施以秋水仙素溶液處理，可以明顯提高單倍體玉米的散粉率和結實率。

關鍵詞：玉米；單倍體；秋水仙素

中圖分類號：S513 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.12.031

玉米是我國種植面積最大的農(nóng)作物，直接關系到我國的糧食安全問題，具有十分重要的戰(zhàn)略地位。近年來，國內(nèi)飼用和工業(yè)用玉米的需求量增長迅速，如何能更快速、高效地選育出優(yōu)良的玉米新品種，就成為擺在各玉米育種單位面前的一道難題。

長期以來，傳統(tǒng)的系譜法、回交法、復合雜交和輪回選擇等技術是改良玉米自交系的主要手段，并且已培育了許多能夠適應各種生態(tài)環(huán)境的優(yōu)良雜交種，但常規(guī)遺傳改良一直存在著育種周期長等缺點。Chase率先提出了單倍體育種，并首次獲得了玉米DH系，隨后用DH系配制了強優(yōu)勢的雜交種D640。利用單倍體育種技術，只需要2個世代便可得到純度為100%的DH系，極大縮短了育種周期，提高了育種效率。同時，由于單倍體只有一套染色體，沒有等位基因，有利于淘汰有害的隱性基因，在加倍的群體中不存在顯隱雜合子，因此，可以避免早代人為選擇的干擾，使DH系內(nèi)的加性效應遺傳變異最大化，從而發(fā)掘配合力高的系。目前，基于孤雌生殖誘導系的單倍體育種技術已在國內(nèi)外玉米育種領域得到廣泛應用，并越來越受到育種工作者的青睞。

筆者主要研究單倍體玉米育性的自然恢復和化學方法加倍，以期為玉米的單倍體育種提供借鑒。

1 材料和方法

1.1 單倍體自然加倍

NDG5、GY5598、ND108、ZD958、GY115、1145×Y331為供試的6個常見玉米雜交種的單倍體，將上述玉米品種的種子栽植于試驗地，生長成熟時采用自花受粉的方式對6個玉米品種分別進行授粉，并統(tǒng)計其散粉率與結實率。

1.2 單倍體化學加倍

選擇6個雜交種（NDG5、GY5598、ND108、ZD958、GY115、1145×Y331）單倍體在芽苗期施以秋水仙素溶液（0.06%+2%DMSO）進行化學加倍，然后移植于試驗地，生長成熟時采用自花受粉的方式對6個玉米品種分別進行授粉，并統(tǒng)計其散粉率與結實率。

2 結果與分析

2.1 單倍體自然加倍條件下的散粉率與結實率

圖1為6種基因型通過自花受粉方式在自然條件下授粉結實的試驗結果。通過圖1可知，6種基因型單倍體玉米在自然條件下的散粉率都很低，僅1145×Y331基因型的散粉率為11.84%，其余5個基因型的散粉率都低于10%，其中最低的為GY115基因型，其散粉率僅為4.12%。通過圖1不難看出，6種基因型玉米單倍體的結實率普遍低于散粉率，由此可見，并非散粉植株就一定會授粉成功并結實，其中值得注意的是1145×Y331基因型，其散粉率與結實率相同，相對結實率可達到100%，可見，1145×Y331基因型所有散粉植株全部授粉成功并結實，相對結實率最低的基因型為NDG5，其散粉率為8.79%，但結實率僅為0.37%，相對結實率不足5%。

2.2 單倍體化學加倍條件下的散粉率與結實率

圖2為6種基因型在芽苗期施以秋水仙素溶液處理后，自花受粉方式下的散粉率與結實率。圖2結合圖1內(nèi)容不難看出，通過對植物幼苗期的加倍處理，6種基因型的散粉率普遍提高，其中散粉率最高的為ZD958，散粉率可達到42.50%，而自然條件下，6種基因型的最高散粉率僅為11.84%，在化學加倍條件下，除NDG5基因型的散粉率為5.13%，其余5種基因型的散粉率均高于17%。通過圖2還可以發(fā)現(xiàn)，6種基因型在化學加倍條件下的結實率均明顯高于自然加倍條件下，其中結實率最高為ZD958基因型，結實率為25%，而自然條件下，最高結實率僅為11.84%（1145×Y331）。

3 結論與討論

通常認為，玉米單倍體的雄穗是高度不育的，但在自然條件下，許多單倍體基因型的雄穗仍然可以完成部分的授粉過程，并促使少量的植株完成授粉和結實的過程。

試驗表明，自然條件下，單倍體玉米的散粉率和結實率都非常低，散粉率與結實率之間沒有明顯的相關關系，可見，即使在成功散粉的條件下，也無法實現(xiàn)散粉植株全部授粉，通過秋水仙素溶液的處理，6種基因型玉米的散粉率與結實率均出現(xiàn)了明顯的上升，單倍體玉米結實率的提高可以獲取更大量的純合子多倍體玉米種子，這在玉米單倍體育種中具有十分重要的意義。

參考文獻：

[1] 趙延明，董樹亭，張鎖良，等.玉米單倍體育種技術研究與應用進展[J].玉米科學，2007，15（5）： 60-64.

[2] 武沖，唐樹梅，張勇，等.植物花粉培養(yǎng)研究進展[J].中國農(nóng)學通報，2008，24 （11）：146-149.

[3] 郭仲深.煙草和辣椒花藥離體培養(yǎng)的研究[J].植物學報，1973（15）： 37-48.

[4] 陳振光，王妙清，廖惠華.柑桔花粉植株的誘導[J].遺傳學報，1980，7（2）：189-191.

[5] 蔡保田，陳名玲，祝虹，等.從湖北光敏核不育水稻的未受精子房和花藥培養(yǎng)出單倍體植株[J].實驗生物學報，1988（21）：401-407.

[6] 宋建成，姜麗君，王啟柏.誘導培養(yǎng)基及其主要成分對玉米花藥培養(yǎng)的影響[J].西北植物學報，1998（18）： 16-22.

[7] 原玉香，耿建峰，張曉偉，等.影響玉米花藥培養(yǎng)效率的因素研究[J].華北農(nóng)學報，2001（3）：12-16.

[8] 付迎軍.玉米離體花藥培養(yǎng)體系的建立[J].延邊大學農(nóng)學學報，2004，26 （1）：1-5.

[9] 孫敬三.利用小麥X玉米雜交誘導小麥單倍體[J].植物學報，1992，34（11）： 817-821.endprint