王紹新，曹志艷，許 洛*，馮健英*

(1.石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院,河北 石家莊 050041； 2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué),河北 保定 071000)

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農(nóng)大高誘1號(hào)在不同遺傳基礎(chǔ)和生態(tài)環(huán)境下的誘導(dǎo)率

王紹新1，曹志艷2，許 洛1*，馮健英1*

(1.石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院,河北 石家莊 050041； 2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué),河北 保定 071000)

為了明確玉米單倍體誘導(dǎo)系農(nóng)大高誘1號(hào)(CAUHO1-1)在不同遺傳基礎(chǔ)和生態(tài)環(huán)境下的誘導(dǎo)率，利用CAUHO1-1為父本，鄭單958、石玉9號(hào)、石玉7號(hào)、先玉335共4個(gè)F1代雜交種和鄭58、海55、昌7-2、W3146、140-3、PH4CV共6個(gè)自交系分別為母本，進(jìn)行了玉米單倍體誘導(dǎo)率的研究。結(jié)果表明：誘導(dǎo)系CAUHO1-1對(duì)不同遺傳基礎(chǔ)材料誘導(dǎo)率不同，雜交種先玉335(4.93%)和石玉7號(hào)(4.84%)為母本誘導(dǎo)率最高，石玉9號(hào)(3.54%)次之，鄭單958(3.03%)最低；自交系中的蘭卡系PH4CV(6.06%)和140-3(4.51%)誘導(dǎo)率較高，其中PH4CV顯著高于其他非蘭卡血緣自交系；不同生態(tài)環(huán)境下玉米誘導(dǎo)系CAUHO1-1的誘導(dǎo)效果差異明顯，石家莊春播誘導(dǎo)率最高，三亞冬播次之，石家莊夏播最低?？梢?jiàn)，CAUHO1-1在石家莊春播生態(tài)區(qū)對(duì)蘭卡系材料的誘導(dǎo)率最高。

玉米； 單倍體； 誘導(dǎo)率； 農(nóng)大高誘1號(hào)

玉米單倍體育種技術(shù)能使玉米材料在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到基因純合，從而獲得穩(wěn)定的自交系，使玉米新品種的選育周期大大縮短，這是常規(guī)育種不能比擬的，單倍體玉米育種技術(shù)引起國(guó)內(nèi)外大公司和科研所的高度重視。該技術(shù)主要包括以下幾個(gè)步驟：首先以誘導(dǎo)系為父本，基因優(yōu)良的材料為母本進(jìn)行雜交；然后用籽粒顏色或其他誘導(dǎo)系的標(biāo)記性狀初步鑒定出雜交籽粒中的準(zhǔn)單倍體籽粒，在自然狀態(tài)下或利用化學(xué)藥劑(秋水仙素等)進(jìn)行加倍；最后對(duì)形成的雙單倍體系(DH系)進(jìn)行田間評(píng)價(jià)[1-2]。但是誘導(dǎo)系誘導(dǎo)效率低下一直困擾著玉米育種家們。

美國(guó)遺傳學(xué)家 Coe 發(fā)現(xiàn)的玉米誘導(dǎo)系Stock6，可出現(xiàn)1%～2%的孤雌生殖單倍體[3]，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)劉志增等[4]通過(guò)對(duì)Stock6改良，獲得了單倍體誘導(dǎo)率達(dá)5.8%的新誘導(dǎo)系農(nóng)大高誘1號(hào)(CAUHO1-1)。石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院玉米研究所在2011年引進(jìn)了CAUHO1-1，為了發(fā)揮該誘導(dǎo)系的最大潛力，研究了CAUHO1-1對(duì)不同遺傳基礎(chǔ)玉米材料的誘導(dǎo)率，以及不同生態(tài)環(huán)境下CAUHO1-1的誘導(dǎo)率，旨在為制定石家莊地區(qū)單倍體玉米育種技術(shù)規(guī)程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

玉米單倍體誘導(dǎo)系農(nóng)大高誘1號(hào)(CAUHO1-1)由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)種質(zhì)資源庫(kù)陳紹江老師提供。不同基礎(chǔ)材料包括雜交種和自交系2種類(lèi)型，具體見(jiàn)表1。

表1 供試基礎(chǔ)材料

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 不同母本基礎(chǔ)材料對(duì)單倍體誘導(dǎo)率的影響 2012年在石家莊市農(nóng)科院內(nèi)試驗(yàn)地分3期種植農(nóng)大高誘1號(hào)，種植時(shí)間分別為5月20日、5月27日和6月2日，基礎(chǔ)材料為5月27日3次重復(fù)種植，4行區(qū)，行長(zhǎng)4 m，種植密度75 000株/hm2?；A(chǔ)材料全部去雄處理，以保證誘導(dǎo)授粉時(shí)不被其他花粉干擾。觀察單個(gè)基礎(chǔ)材料，整體花絲長(zhǎng)到2～4 cm時(shí)統(tǒng)一授粉。9月15日收獲正常結(jié)實(shí)果穗，每個(gè)材料30穗，曬干、脫粒，人工撿出準(zhǔn)單倍體籽粒(種皮有紫斑，胚凹陷沒(méi)有紫色)，于2012年冬在海南三亞南濱農(nóng)場(chǎng)單粒種植，去除植株高大的，其中單倍體表現(xiàn)為植株矮小、葉片和莖稈綠色、多為花粉敗育，統(tǒng)計(jì)每個(gè)基礎(chǔ)材料的單倍體植株數(shù)，計(jì)算單倍體誘導(dǎo)率。單倍體誘導(dǎo)率=(單倍體植株數(shù)/ 雜交總粒數(shù))×100%。

1.2.2 不同生態(tài)環(huán)境對(duì)單倍體誘導(dǎo)率的影響 選擇2012年準(zhǔn)誘導(dǎo)率較高的基礎(chǔ)材料先玉335、石玉7號(hào)雜交種和PH4CV、140-3自交系為母本分別與農(nóng)大高誘1號(hào)進(jìn)行單倍體誘導(dǎo)雜交，每個(gè)雜交組合選擇20穗進(jìn)行單倍體誘導(dǎo)率的測(cè)定。分別進(jìn)行石家莊春播、石家莊夏播和海南冬播3個(gè)生態(tài)類(lèi)型的試驗(yàn)(表2)，從2013年到2015年連續(xù)播種，鑒定誘導(dǎo)率。誘導(dǎo)率的鑒定及計(jì)算方法同1.2.1。

表2 不同生態(tài)類(lèi)型下的種植方式

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel和DPS 6.5進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 誘導(dǎo)系CAUHO1-1對(duì)不同玉米基礎(chǔ)材料的誘導(dǎo)效果

2.1.1 雜交種 由表3可見(jiàn)，誘導(dǎo)系CAUHO1-1對(duì)先玉335和石玉7號(hào)的誘導(dǎo)率較高，分別為4.93%和4.84%；對(duì)石玉9號(hào)和鄭單958的誘導(dǎo)率較低，分別為3.54%和3.03%。而且誘導(dǎo)系CAUHO1-1對(duì)先玉335的誘導(dǎo)率顯著高于石玉7號(hào)、石玉9號(hào)和鄭單958，對(duì)石玉9號(hào)和鄭單958誘導(dǎo)率差異不明顯。

試驗(yàn)選用的4個(gè)雜交種的雜優(yōu)模式分別為瑞德×黃改(鄭單958)、瑞德×黃改(石玉9號(hào))、蘭卡×國(guó)外(石玉7號(hào))和瑞德×蘭卡(先玉335)，鄭單958和石玉9號(hào)的遺傳背景較近，誘導(dǎo)系CAUHO1-1對(duì)其誘導(dǎo)率也相差不大，而對(duì)先玉335和石玉7號(hào)的誘導(dǎo)率與對(duì)鄭單958和石玉9號(hào)的誘導(dǎo)率差異明顯?？梢?jiàn)，誘導(dǎo)系CAUHO1-1的誘導(dǎo)率與基礎(chǔ)材料的遺傳背景有關(guān)系。

表3 誘導(dǎo)系CAUHO1-1對(duì)不同玉米雜交組合的誘導(dǎo)效果

注：同列不同小寫(xiě)字母表示處理間在0.05水平差異顯著。下同。

2.1.2 自交系 由表4可見(jiàn)，誘導(dǎo)系CAUHO1-1對(duì)自交系PH4CV和140-3的誘導(dǎo)率較高，分別為6.06%和4.51%；其次是鄭58和海55，分別為3.97%和2.84%；對(duì)昌7-2和W3146的誘導(dǎo)率最低，分別為1.21%和1.99%。誘導(dǎo)系CAUHO1-1對(duì)PH4CV的誘導(dǎo)率顯著高于其他非蘭卡自交系(P<0.05)，PH4CV和140-3同屬蘭卡系，它們之間的差異不顯著；鄭58和海55同屬瑞德系，它們之間的差異不顯著；昌7-2和W3146同屬黃改系，它們之間的差異也不顯著。對(duì)自交系的誘導(dǎo)率結(jié)果表明，誘導(dǎo)系CAUHO1-1對(duì)不同遺傳背景玉米自交系的誘導(dǎo)率不同，從高到低為蘭卡系>瑞德系>黃改系。

PH4CV和140-3分別為先玉335和石玉7號(hào)的親本，2組試驗(yàn)中它們的誘導(dǎo)率都較高，可見(jiàn)，誘導(dǎo)系CAUHO1-1對(duì)雜交種的誘導(dǎo)率可能與其對(duì)應(yīng)的親本自交系存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

表4 誘導(dǎo)系CAUHO1-1對(duì)不同玉米自交系的誘導(dǎo)效果

2.2 誘導(dǎo)系CAUHO1-1在不同生態(tài)環(huán)境下的誘導(dǎo)效果

從表5可以看出，2013年石家莊春播誘導(dǎo)率為4.77%，而夏播和三亞冬播只有1.71%和2.17%；2014年石家莊春播誘導(dǎo)率為4.50%，而夏播和三亞冬播只有1.45%和1.94%；2015年石家莊春播誘導(dǎo)率為3.42%，而夏播和三亞冬播只有2.40%和2.44%。3 a中石家莊春播的單倍體誘導(dǎo)率均顯著高于石家莊夏播和三亞冬播。

誘導(dǎo)系CAUHO1-1對(duì)4個(gè)母本材料的誘導(dǎo)率每年有所不同，但總誘導(dǎo)率趨勢(shì)呈現(xiàn)石家莊春播區(qū)>三亞冬播區(qū)>石家莊夏播區(qū)，因此，石家莊地區(qū)單倍體玉米育種誘導(dǎo)的環(huán)節(jié)應(yīng)盡量安排在春天進(jìn)行，這有利于獲得更多的單倍體種子，提高育種效率。

表5 不同生態(tài)環(huán)境下誘導(dǎo)系CAUHO1-1對(duì)基礎(chǔ)材料的誘導(dǎo)率 %

3 結(jié)論與討論

Stock6是最早的玉米誘導(dǎo)系，但誘導(dǎo)頻率一般在1%左右。CAUHO1-1是以Stock6為基礎(chǔ)材料改良而成，雖然誘導(dǎo)效率有所提高，但仍然達(dá)不到大規(guī)模商業(yè)育種的要求，誘導(dǎo)率低下，浪費(fèi)大量人力、物力和財(cái)力。本研究發(fā)現(xiàn)，不同遺傳基礎(chǔ)的母本與誘導(dǎo)系CAUHO1-1雜交，誘導(dǎo)率不同，這點(diǎn)與前人研究相符[5-9]。因此，選擇誘導(dǎo)率高的基礎(chǔ)材料作為誘導(dǎo)母本，可使單倍體育種效率明顯提高。本研究發(fā)現(xiàn)，CAUHO1-1對(duì)自交系PH4CV的誘導(dǎo)率明顯高于其他雜交種和自交系，這可能與材料的遺傳背景有關(guān)系。相對(duì)而言，背景越簡(jiǎn)單誘導(dǎo)率越高，達(dá)到基因純化越容易。因此，把遺傳背景復(fù)雜的農(nóng)家種等種質(zhì)先進(jìn)行1～2代的自交，再利用誘導(dǎo)系對(duì)中間材料進(jìn)行誘導(dǎo)，可能更利于優(yōu)良基因的純合與保留。由于S1～S2代籽粒較大，而且基因豐富，誘導(dǎo)材料也不能過(guò)度自交[10]。

本研究發(fā)現(xiàn)，誘導(dǎo)率還與誘導(dǎo)環(huán)境有關(guān)系，不同生態(tài)類(lèi)型下誘導(dǎo)率差別很大，石家莊春播區(qū)誘導(dǎo)率最高，夏播最低，這可能與誘導(dǎo)系花粉對(duì)溫度敏感有關(guān)系，氣溫較低的情況下可能更適合籽粒發(fā)育及色素標(biāo)記基因的表達(dá)[11-15]，也可能與母本接受誘導(dǎo)系花粉的環(huán)境有關(guān)系。總之，應(yīng)該在誘導(dǎo)率高的環(huán)境下安排誘導(dǎo)這一育種環(huán)節(jié)，從而提高單倍體育種效率。結(jié)合許洛等[16]對(duì)單倍體加倍率的研究，石家莊地區(qū)的單倍體育種應(yīng)在春季誘導(dǎo)，夏季分揀準(zhǔn)單倍體種子，冬天在海南進(jìn)行自然加倍處理，這樣的程序能使CAUHO1-1的誘導(dǎo)率和加倍率都達(dá)到最優(yōu)。

硬粒型玉米胚較小、離種皮較遠(yuǎn)，在人工分揀準(zhǔn)單倍體籽粒時(shí)很難辨別胚的顏色，因此可能造成試驗(yàn)誤差，有條件的實(shí)驗(yàn)室可不進(jìn)行準(zhǔn)單倍體籽粒的分揀，直接單粒種植，田間鑒定會(huì)更準(zhǔn)確。研究表明，誘導(dǎo)率與誘導(dǎo)系和母本的授粉時(shí)間有關(guān)系[17]，本研究嚴(yán)格按照花絲長(zhǎng)度在2～4 cm授粉，最大程度減少了試驗(yàn)誤差。另外，本研究只針對(duì)誘導(dǎo)系CAUHO1-1進(jìn)行了試驗(yàn)，其他誘導(dǎo)系與母本、環(huán)境的互作是否也與本研究一致，有待進(jìn)一步考證。

[1] Border J,Dumas De V R,Lapierre A,etal.Haplodiploidization of maize(ZeamaysL) through induced gynogenesis assisted by glossy markers and its use in breeding[J].Agronomie,1997,17(5):291-297.

[2] 陳紹江,宋同明.利用高油分的花粉直感效應(yīng)鑒別玉米單倍體[J].作物學(xué)報(bào),2003,29(4):587-590.

[3] Coe E H.A line of maize with high haploid frequency[J].American Naturalist,1959,93:381-382.

[4] 劉志增,宋同明.玉米高頻率孤雌生殖單倍體誘導(dǎo)系的選育與鑒定[J].作物學(xué)報(bào),2000,26(5):570-574.

[5] Sarkar K R,Coc E H.A genetic analysis of the origin of maternal haplaid in maize[J].Genctics,1966,54(2):453-464.

[6] Aman M,Sarkar K.Selection for haploidy inducing potential in maize[J].Indian J Genet and Plant Breed,1978,38(3):452-457.

[7] 王賀,李繼竹,張繼偉,等.秋水仙素和除草劑浸芽加倍玉米單倍體效率的研究[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2013,35(4):384-388.

[8] 任雪嬌,楊巍,崔學(xué)宇,等.玉米單倍體誘導(dǎo)系JS9誘導(dǎo)率研究[J].玉米科學(xué),2015,23(3):34-38.

[9] 焦仁海,徐艷榮,代秀云,等.玉米單倍體誘導(dǎo)系誘導(dǎo)率研究[J].吉林農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,40(2):1-3.

[10] 李國(guó)良,蘇俊,李春霞,等.農(nóng)大高誘1號(hào)對(duì)玉米不同種質(zhì)和世代單倍體誘導(dǎo)頻率的研究[J].玉米科學(xué),2008,16(5):3-6.

[11] 姜龍,慈佳賓,南楠,等.玉米單倍體誘導(dǎo)率的優(yōu)化研究[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2015,36(2):19-24.

[12] 劉治先,楊菲,丁照華,等.玉米單倍體誘導(dǎo)材料的鑒定和快速選系技術(shù)研究[J].玉米科學(xué),2008,16(3):12-14,18.

[13] 才卓,徐國(guó)良,劉向輝,等.玉米高頻率單倍生殖誘導(dǎo)系吉高誘系3號(hào)的選育[J].玉米科學(xué),2007,15(1):1-4.

[14] 馬駿,劉欣芳,王賀,等.兩個(gè)單倍體誘導(dǎo)系對(duì)玉米不同材料誘導(dǎo)效果的研究[J].玉米科學(xué),2011,19(4):14-16,21.

[15] 張銘堂,段民孝,趙久然,等.玉米單倍體加倍(DH)系籽粒性狀表現(xiàn)的研究[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2009,24(1):128-132.

[16] 許洛,王紹新,馮健英.不同生態(tài)環(huán)境的玉米單倍體自然加倍效果研究[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,17(3):63-65.

[17] 黎亮,李浩川,徐小煒,等.玉米孤雌生殖單倍體誘導(dǎo)效率優(yōu)化方法研究[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2012,17(1):9-13.

更 正

本刊2016年第11期發(fā)表的《不同干燥方式對(duì)枸杞微粉品質(zhì)的影響》一文中的國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目編號(hào)“2012BAD36B04”應(yīng)為“2014BAL07B05”，特此更正。

《河南農(nóng)業(yè)科學(xué)》編輯部

Induction Rate of CAUHO1-1 under Different Genetic Basis and Ecological Environments

WANG Shaoxin1，CAO Zhiyan2，XU Luo1*，F(xiàn)ENG Jianying1*

(1.Shijiazhuang Academy of Agriculture and Forestry Sciences,Shijiazhuang 050041,China；2.Hebei Agricultural University,Baoding 071000,China)

In order to define the induction rate of CAUHO1-1 under different genetic basis and ecological environments,the induction rate of CAUHO1-1 was studied by the cross with haploid inducers CAUHO1-1 as the male parent,four F1hybrids(Zhengdan 958,Shiyu 9,Shiyu 7 and Xianyu 335) and six inbred lines(Zheng 58,Hai 55,Chang 7-2,W3146,140-3 and PH4CV) as female parent.The results showed that induction rate of CAUHO1-1 was different for different female parent.For the F1 hybrids,the induction rates with Xianyu 335(4.93%)and Shiyu 7(4.84%)as females were higher,followed by Shiyu 9(3.54%),Zhengdan 958(3.03%) was the lowest; for inbred lines,the induction rates with lancaster inbred line PH4CV(6.06%)and 140-3(4.51%)as females were higher,the induction rate with inbred line PH4CV as female was significantly higher than the others except lancaster line.The induction rate of CAUHO1-1 had significant differences under obviously different environments,which was the best when the seeds were sown in spring in Shijiazhuang,followed by in winter in Sanya,the lowest in summer in Shijiazhuang.Obviously,the induction rate of CAUHO1-1 was highest when the seeds were sown in spring in Shijiazhuang.

maize; haploid; induction rates; CAUHO1-1

2016-07-02

農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專(zhuān)項(xiàng)(201203033-06)；河北科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(13226402D-1)；石家莊科技局項(xiàng)目(131490492A)

王紹新(1980-)，男，河北遷安人，助理研究員，碩士，主要從事玉米育種工作。E-mail:wangshaoxin666@163.com

*通訊作者：馮健英(1970-)，男，河北贊皇人，研究員，碩士，主要從事玉米育種工作。E-mail:sjzfjy@163.com 許洛同為通訊作者

時(shí)間：2016-11-25 14:24:33

S513

A

1004-3268(2016)12-0025-04

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1092.S.20161125.1424.027.html