糯玉米單倍體誘導(dǎo)和加倍的研究

李向永，姜　龍，王薪淇，景桂昕，邢　政，鄧?yán)i，趙仁貴

( 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118)

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糯玉米單倍體誘導(dǎo)和加倍的研究

李向永，姜龍，王薪淇，景桂昕，邢政，鄧?yán)i，趙仁貴

( 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118)

【目的】 探索單倍體誘導(dǎo)系在糯玉米單倍體育種應(yīng)用中的可能性及適宜的糯玉米單倍體誘導(dǎo)和加倍方法，以加快我國(guó)糯玉米育種進(jìn)程，提高糯玉米育種效率。【方法】 誘導(dǎo)試驗(yàn)中以吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)選育的5個(gè)誘導(dǎo)系(HG1-HG5)作為誘導(dǎo)材料對(duì)不同糯玉米母本材料進(jìn)行誘導(dǎo)，比較不同花絲長(zhǎng)度、授粉時(shí)期和果穗部位對(duì)糯玉米單倍體誘導(dǎo)率的影響；加倍試驗(yàn)中，以秋水仙素作為糯玉米單倍體人工染色體加倍藥劑，采取4 種(浸種法、浸芽法、滴心葉法、針刺生長(zhǎng)點(diǎn)法)處理方法，每種方法設(shè)置3個(gè)秋水仙素質(zhì)量濃度梯度(0.3，0.5 和0.7 mg/mL)并輔以2.5%二甲基亞砜(DMSO)作為助滲劑，篩選適宜的糯玉米單倍體加倍方法?！窘Y(jié)果】 誘導(dǎo)試驗(yàn)結(jié)果表明，延遲授粉(花絲長(zhǎng)度≥8 cm)單倍體誘導(dǎo)率均值為17.9%，約為正常授粉(花絲長(zhǎng)度≤4 cm)條件下的2.9倍；伏后授粉單倍體誘導(dǎo)率均值為19.4%，約為伏期授粉的3.1倍；果穗頂部的誘導(dǎo)率(6.87%)高于底部(5.61%)。加倍試驗(yàn)結(jié)果表明，浸種法對(duì)植株傷害較嚴(yán)重，存活率低于50%；針刺生長(zhǎng)點(diǎn)法(0.7 mg/mL)和滴心葉法(0.5 mg/mL)的散粉率較高(45.9%，28.9%)，相應(yīng)的結(jié)實(shí)率也較高(15.2%，11.1%)，說(shuō)明針刺生長(zhǎng)點(diǎn)法處理效果最好，滴心葉法次之?！窘Y(jié)論】 糯玉米單倍體育種能提高糯玉米育種效率。

糯玉米；單倍體誘導(dǎo)率；單倍體加倍率

糯玉米(ZeamaysL.ceratina Kulesh)是起源于中國(guó)的一個(gè)玉米亞種，它的胚乳直鏈淀粉極端降低甚至缺失，這是由第9號(hào)染色體基因wx控制[1]。糯玉米又叫蠟質(zhì)玉米，因?yàn)槠渥蚜３墒旄稍锖?，呈現(xiàn)不透明角質(zhì)、磨砂蠟型胚乳，煮熟后的味道黏，也被稱為黏玉米。鮮食糯玉米營(yíng)養(yǎng)豐富、口感好，越來(lái)越受到人們的關(guān)注和喜愛(ài)，在我國(guó)已發(fā)展成為一項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè)。大量的研究表明，鮮食糯玉米具有良好的營(yíng)養(yǎng)和保健價(jià)值，為保健的“黃金食品”，使其作為主食谷物的可行性增強(qiáng)，進(jìn)而掀起了糯玉米育種的熱潮[2]。我國(guó)的糯玉米種質(zhì)資源豐富，但是對(duì)于糯玉米的研究起步較晚，育種者對(duì)種質(zhì)資源的了解程度不夠，對(duì)大量的種質(zhì)資源缺乏有效的鑒定、篩選和評(píng)價(jià)，從而造成糯玉米田間常規(guī)育種工作量大、組合組配盲目性高、育種效率比較低。

基于孤雌生殖誘導(dǎo)的單倍體技術(shù)可大大縮短玉米選系時(shí)間，僅需2代即可獲得DH(Doubled Haploid)系，提高了育種效率。因此，國(guó)內(nèi)外各大公司、科研院所和高等院校相繼開(kāi)展了玉米DH育種，以加速培育優(yōu)良自交系、育成新品種步伐，并應(yīng)用于玉米育種實(shí)踐。然而玉米DH育種受兩個(gè)因素所限制：一是難以獲得足夠數(shù)量的單倍體，即單倍體誘導(dǎo)率低，Stock6僅為1.14%[3-4]；二是單倍體二倍化時(shí)困難，即加倍率低，目前加倍率達(dá)10%以上是很難實(shí)現(xiàn)的[5-7]?，F(xiàn)如今，單倍體技術(shù)已成為國(guó)內(nèi)外普通玉米的主流選系技術(shù)，但目前關(guān)于采用單倍體技術(shù)選育糯玉米自交系，并應(yīng)用于糯玉米單倍體育種的相關(guān)研究卻罕見(jiàn)報(bào)道。鑒于此，(1)本研究以吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)特用玉米育種組選育的玉米單倍體誘導(dǎo)率10%以上、遺傳標(biāo)記明顯、花粉量大、持粉時(shí)間長(zhǎng)、抗病性好的新型誘導(dǎo)系HG1-HG5為父本，以高抗絲黑穗病糯玉米自交系京糯6和高感絲黑穗病糯玉米自交系浚白34的雜交F1代及5個(gè)糯玉米雜交種作為母本材料，雜交誘導(dǎo)產(chǎn)生單倍體，探討了不同誘導(dǎo)因素下糯玉米單倍體誘導(dǎo)率的變化特點(diǎn)，以期為提高誘導(dǎo)系的誘導(dǎo)效率、充分發(fā)揮誘導(dǎo)系的誘導(dǎo)效能提供理論依據(jù)；(2)以秋水仙素作為糯玉米單倍體人工染色體加倍藥劑，采取4 種(浸種法、浸芽法、滴心葉法、針刺生長(zhǎng)點(diǎn)法)處理方法，每種方法設(shè)置3個(gè)質(zhì)量濃度梯度(0.3，0.5 和0.7 mg/mL)并輔以2.5%二甲基亞砜(DMSO)作為助滲劑，進(jìn)一步探討糯玉米單倍體加倍技術(shù)，對(duì)糯玉米單倍體育種進(jìn)行初步探索，以期加快我國(guó)糯玉米育種進(jìn)程，提高糯玉米育種效率。

1　材料與方法

1.1雜交誘導(dǎo)試驗(yàn)

(1)以高抗絲黑穗病糯玉米自交系京糯6和高感絲黑穗病糯玉米自交系浚白34的雜交F1代為母本，以吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)特用玉米育種組選育的5個(gè)新型誘導(dǎo)系HG1-HG5作為父本，于2014年在吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)特用玉米育種基地(長(zhǎng)春)雜交誘導(dǎo)單倍體。試驗(yàn)設(shè)置花絲長(zhǎng)短和授粉時(shí)期2個(gè)因素?；ńz長(zhǎng)短設(shè)2個(gè)處理：在長(zhǎng)花絲(≥8 cm)和短花絲(≤4 cm)條件下用誘導(dǎo)系授粉；授粉時(shí)期設(shè)2個(gè)處理：伏期(07-15-08-01) 和伏后(08-15-09-01)授粉。用于研究的母本材料分別于2013年5月中旬和6月上旬播種(錯(cuò)期播種以利于試驗(yàn)進(jìn)行)。

(2)選用5個(gè)糯玉米雜交種吉白糯155、吉香糯187、京科糯2000、吉糯288、吉糯420作為母本，以誘導(dǎo)系HG1作父本，于2013年11月種植于吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)特用玉米育種基地(三亞)，雜交誘導(dǎo)各雜交種30穗，收獲后選擇結(jié)實(shí)性好的果穗，按底部(約為果穗長(zhǎng)度的1/2)和頂部(約為果穗長(zhǎng)度的1/2)分開(kāi)脫粒。

上述試驗(yàn)中父母本材料及血緣見(jiàn)表1。根據(jù)Chase[8]提出的遺傳標(biāo)記法，即胚乳糊粉層呈現(xiàn)紫色標(biāo)記，胚芽部位無(wú)色，且胚面較小，凹陷較深的籽粒為準(zhǔn)單倍體籽粒，對(duì)收獲的雜交種子均逐粒鑒定。根據(jù)雜交當(dāng)代籽?？偭?shù)和準(zhǔn)單倍體籽粒數(shù)，計(jì)算單倍體誘導(dǎo)率。

單倍體誘導(dǎo)率=(準(zhǔn)單倍體籽粒數(shù)/誘導(dǎo)的總籽粒數(shù))×100%。

表 1　試驗(yàn)所用玉米雜交種父母本名稱及血緣Table 1　Names and consanguinities of the parents of waxy maize hybrids used in the experment

1.2加倍試驗(yàn)

試驗(yàn)于2014年5月在吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)特用玉米育種基地(長(zhǎng)春)進(jìn)行。加倍藥劑為長(zhǎng)春百金生物試劑經(jīng)銷有限公司生產(chǎn)的秋水仙素原藥、2.5%二甲基亞砜(DMSO)。采取浸種法、浸芽法、滴心葉法、針刺生長(zhǎng)點(diǎn)法等4種處理方法，每種方法分3個(gè)質(zhì)量濃度梯度(0.3，0.5和0.7 mg/mL)[9]。

加倍材料源于試驗(yàn)1.1節(jié)中雜交誘導(dǎo)產(chǎn)生的糯玉米單倍體，將部分準(zhǔn)單倍體均分4等份(各100粒)后根據(jù)不同的秋水仙素加倍處理需求種植田間，去除非單倍體植株。田間觀察單倍體植株成活率、散粉率、結(jié)實(shí)率和藥害情況。以糯玉米單倍體植株是否散粉和結(jié)實(shí)來(lái)判斷是否加倍成功。

計(jì)算公式為：

成活率=(成活株數(shù)/總株數(shù))×100%；

散粉率=(散粉株數(shù)/單倍體總株數(shù))×100%；

結(jié)實(shí)率=(單倍體自交結(jié)實(shí)株數(shù)/單倍體總株數(shù))×100%。

1.3數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)Excel 2007和DPS 7.1軟件進(jìn)行計(jì)算分析[10]。

2　結(jié)果與分析

2.1糯玉米單倍體誘導(dǎo)

2.1.1花絲長(zhǎng)度對(duì)糯玉米單倍體誘導(dǎo)率的影響從表2可以看出，花絲長(zhǎng)度對(duì)糯玉米單倍體誘導(dǎo)率有很大影響，花絲長(zhǎng)度≥8 cm時(shí)的單倍體誘導(dǎo)率均值明顯大于花絲長(zhǎng)度≤4 cm時(shí)的誘導(dǎo)率均值。在花絲長(zhǎng)度≤4 cm時(shí)的誘導(dǎo)系中，HG4的誘導(dǎo)率最高(8.8%)；花絲長(zhǎng)度≥8 cm時(shí)誘導(dǎo)系HG3的誘導(dǎo)率最高(22.0%)。各誘導(dǎo)系長(zhǎng)花絲處理糯玉米單倍體的誘導(dǎo)率均高于短花絲處理。

表 2　不同花絲長(zhǎng)度授粉糯玉米的單倍體誘導(dǎo)率Table 2　Waxy maize haploid inducing rate for pollination with different silk lengths

對(duì)花絲長(zhǎng)度與不同誘導(dǎo)系間進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表3。表3結(jié)果表明，誘導(dǎo)系間單倍體誘導(dǎo)率達(dá)到顯著水平，花絲長(zhǎng)度間單倍體誘導(dǎo)率達(dá)到了極顯著水平，說(shuō)明花絲長(zhǎng)度對(duì)單倍體誘導(dǎo)率有很大影響，且長(zhǎng)花絲條件下授粉可以提高單倍體誘導(dǎo)率。

表 3　花絲長(zhǎng)度與不同誘導(dǎo)系間單倍體誘導(dǎo)率的方差分析Table 3　Variance analysis of haploid inducing rate between silk length and inducer

注：*表示達(dá)5%顯著相關(guān)水平；**表示達(dá)1%極顯著相關(guān)水平。表5同。

Note:* means significant correlation at 5% level;** means extremely significant correlation at 1% level.The same table 5.

2.1.2授粉時(shí)期對(duì)糯玉米單倍體誘導(dǎo)率的影響由表4可知，授粉時(shí)期對(duì)糯玉米單倍體誘導(dǎo)率亦有很大影響，伏后授粉的誘導(dǎo)率均值明顯高于伏期授粉的誘導(dǎo)率均值。其中在伏期授粉時(shí)，誘導(dǎo)率最高的是誘導(dǎo)系HG4(9.0%)；伏后授粉時(shí)誘導(dǎo)率最高的誘導(dǎo)系為HG3(23.6%)。各誘導(dǎo)系伏后授粉糯玉米單倍體誘導(dǎo)率均高于伏期授粉。

表 4　不同授粉時(shí)期糯玉米的單倍體誘導(dǎo)率Table 4　Waxy maize haploid inducing rate at different pollinating dates

對(duì)授粉時(shí)期與不同誘導(dǎo)系間進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表5。表5結(jié)果表明,誘導(dǎo)系間、授粉時(shí)期處理間單倍體誘導(dǎo)率均達(dá)到了極顯著水平，說(shuō)明不同授粉時(shí)期對(duì)單倍體誘導(dǎo)率有很大影響，且伏后授粉可以提高單倍體誘導(dǎo)率。此外，相對(duì)于花絲長(zhǎng)短，授粉時(shí)期對(duì)誘導(dǎo)系彼此間的差異影響更大。

表 5　授粉時(shí)期與不同誘導(dǎo)系間單倍體誘導(dǎo)率的方差分析Table 5　Variance analysis of haploid inducing rate between pollinating date and inducer

2.1.3果穗不同部位對(duì)糯玉米單倍體誘導(dǎo)率的影響糯玉米果穗頂部和底部的單倍體誘導(dǎo)率見(jiàn)表6。

表 6　糯玉米果穗頂部和底部的單倍體誘導(dǎo)率Table 6　Comparison of haploid induction rates between top and bottom parts of ear

由表6可知，吉白糯155、吉香糯187和吉糯288等3個(gè)糯玉米雜交種果穗頂部單倍體誘導(dǎo)率均明顯高于底部，頂部和底部單倍體誘導(dǎo)率分別為吉白糯155 (7.93%，5.45%)，吉香糯187(8.05%，5.31%)，吉糯288(8.31%，6.15%)。而京科糯2000和吉糯420頂部的單倍體誘導(dǎo)率低于底部，頂部和底部單倍體誘導(dǎo)率分別為京科糯2000(4.80%，5.02%)，吉糯420(5.72%，6.11%)，但兩部位單倍體誘導(dǎo)率相差不大。綜合5個(gè)糯玉米雜交種果穗的頂部與底部來(lái)看，果穗頂部的誘導(dǎo)率(6.87%)高于底部(5.61%)。綜合整個(gè)果穗單倍體誘導(dǎo)率均值發(fā)現(xiàn)，不同雜交種(不同基礎(chǔ)材料)的單倍體誘導(dǎo)率存在差異，其中吉糯288最高，為 7.23%；京科糯2000最低，為4.91%。

2.2糯玉米單倍體加倍

2.2.1不同加倍方法對(duì)糯玉米單倍體植株成活率的影響表7結(jié)果顯示，糯玉米單倍體植株成活率在各處理不同秋水仙素質(zhì)量濃度下均表現(xiàn)不同。滴心葉法中適宜秋水仙素質(zhì)量濃度為0.3 mg/mL，浸芽法的適宜質(zhì)量濃度為0.3 mg/mL,針刺生長(zhǎng)點(diǎn)法的適宜質(zhì)量濃度為0.7 mg/mL。在秋水仙素各質(zhì)量濃度梯度下浸種法處理時(shí)，糯玉米單倍體植株受害程度都較其他3種方法嚴(yán)重，在3種質(zhì)量濃度下存活率分別僅為39.3%，42.2%和25.6%。

表 7　不同質(zhì)量濃度秋水仙素加倍處理糯玉米單倍體的成活情況Table 7　Survival rates of waxy maize haploid plants with different colchicine concentrations

2.2.2不同加倍方法對(duì)糯玉米單倍體植株散粉和結(jié)實(shí)的影響不同加倍方法對(duì)糯玉米單倍體植株散粉和結(jié)實(shí)的影響結(jié)果見(jiàn)表8和表9。

表 8　不同質(zhì)量濃度秋水仙素加倍處理糯玉米單倍體的散粉情況Table 8　Fertility rates of waxy maize haploid plants with different colchicine concentrations

表 9　不同質(zhì)量濃度秋水仙素加倍處理糯玉米單倍體的結(jié)實(shí)情況Table 9　Seed rates of waxy maize haploids with different colchicine concentrations

由表8和表9可知，在4種加倍方法中，針刺生長(zhǎng)點(diǎn)法的效果最好，散粉率均超過(guò)10%；在秋水仙素質(zhì)量濃度為0.7 mg/mL時(shí)散粉率達(dá)到45.9%，結(jié)實(shí)率也最高，為15.2%。滴心葉法在秋水仙素質(zhì)量濃度0.5 mg/mL下散粉率為28.9%，結(jié)實(shí)率為 11.1%；浸種法各處理的散粉率均低于10%，在秋水仙素質(zhì)量濃度為0.5和0.7 mg/mL下結(jié)實(shí)率都極低(1.1%和1.2%)；浸芽法雖在0.5 mg/mL下散粉率超過(guò)10%，但其結(jié)實(shí)率卻很低(1.1%)。綜上可以看出，在散粉性和結(jié)實(shí)率方面，針刺生長(zhǎng)點(diǎn)法和滴心葉法相對(duì)較好。

3　討　論

3.1糯玉米單倍體的誘導(dǎo)率

3.1.1單倍體誘導(dǎo)系HG1-HG5的誘導(dǎo)效果自1957年Coe[11]發(fā)現(xiàn)第一個(gè)單倍體誘導(dǎo)系Stock6到美籍華人Chang提出玉米DH育種的流程之后[12]，國(guó)內(nèi)外各育種單位與機(jī)構(gòu)相繼開(kāi)展玉米DH育種工作。如杜邦先鋒、孟山都等國(guó)際公司已經(jīng)大規(guī)模運(yùn)用玉米DH育種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了“工廠化”[13-14]，但在主要技術(shù)上仍存在嚴(yán)重缺陷，其中單倍體誘導(dǎo)率低是限制玉米DH育種的瓶頸。吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)以CAU5為輪回親本，從中選育出單倍體誘導(dǎo)率10%以上、遺傳標(biāo)記明顯、花粉量大、持粉時(shí)間長(zhǎng)、抗病性好的新型誘導(dǎo)系HG1-HG5。2013年，本課題組以玉米單倍體誘導(dǎo)系HG1-HG5為材料，研究了誘導(dǎo)系對(duì)不同糯玉米基因型材料的誘導(dǎo)效果，結(jié)果表明，HG1-HG5對(duì)糯玉米雜交種具有誘導(dǎo)產(chǎn)生單倍體的能力，該誘導(dǎo)系的育成對(duì)玉米DH育種將有一定作用。

3.1.2花絲長(zhǎng)度、授粉時(shí)期的選擇本研究結(jié)果表明，延遲授粉(花絲長(zhǎng)度≥8 cm)的單倍體誘導(dǎo)率均值為17.9%，約為正常授粉(花絲長(zhǎng)度≤4 cm)條件下的2.9倍，花絲長(zhǎng)度對(duì)玉米單倍體誘導(dǎo)率造成重要影響的原因可能是隨著花絲的增長(zhǎng)，卵核接受精核的能力減弱，極核與精核結(jié)合的能力相對(duì)較強(qiáng)，由此導(dǎo)致胚乳正常發(fā)育，而雌配子由于沒(méi)有受精而發(fā)育為單倍體。劉志增等[15]研究表明，精核間距在誘導(dǎo)單倍體過(guò)程中起重要作用。花絲長(zhǎng)時(shí)，從花粉粒萌發(fā)后花粉管到達(dá)胚囊距離延長(zhǎng)，可能造成兩個(gè)精核的間距加大，從而更容易誘導(dǎo)形成單倍體。

伏后授粉(08-15-09-01)的誘導(dǎo)率均值(19.4%)約為伏期授粉(07-15-08-01)均值(6.3%)的3.1倍，說(shuō)明授粉時(shí)期對(duì)糯玉米單倍體誘導(dǎo)率有較大影響。授粉時(shí)期對(duì)單倍體誘導(dǎo)率的影響可能同氣溫有密切關(guān)系。授粉時(shí)期早時(shí)溫度相對(duì)較高，進(jìn)而促進(jìn)父本花粉管加速生長(zhǎng)，新陳代謝及呼吸作用隨之加強(qiáng)?；谏鲜鰲l件，父本體內(nèi)能量和物質(zhì)的消耗加快，但此時(shí)供給的能量和物質(zhì)不會(huì)相應(yīng)地增加，而對(duì)于誘導(dǎo)系的花粉粒來(lái)說(shuō)，本身內(nèi)含物就很少，這種狀況會(huì)加速花粉管的衰老，不正?；ǚ鄣母?jìng)爭(zhēng)力減弱，繼而導(dǎo)致單倍體產(chǎn)生數(shù)目降低。與之相反，授粉時(shí)期晚時(shí)溫度相對(duì)較低，父本新陳代謝相對(duì)較慢，其體內(nèi)不正?；ǚ哿５膬蓚€(gè)精核在花粉管中有充足的時(shí)間分開(kāi)運(yùn)輸，從而達(dá)到單受精產(chǎn)生玉米單倍體的效果。此外，母本花絲在溫度較低時(shí)接受花粉的時(shí)間延長(zhǎng)，也可能增加了單受精的幾率?？紤]到本研究母本基因型較少，有關(guān)溫度、花絲活力和母本基因型等因素對(duì)誘導(dǎo)性能的影響仍需進(jìn)一步研究。

3.1.3果穗不同部位的影響本研究發(fā)現(xiàn)，除京科糯2000和吉糯420頂部的單倍體誘導(dǎo)率與底部差異不大之外，其他糯玉米果穗頂部籽粒的單倍體誘導(dǎo)率均高于底部，這與Sarkar等[16]、Chalyk[17]、Rotarenco等[18]的研究結(jié)果相類似。這可能與卵細(xì)胞成熟的不同步、營(yíng)養(yǎng)功能的變化、某些外界因子的局部影響等，或者所有因素共同起作用相關(guān)。

3.2糯玉米單倍體的加倍率

Chase[19]曾提出用秋水仙素溶液注射普通玉米幼苗的盾片節(jié)進(jìn)行加倍。Gayen等[20]曾采用浸種法使普通單倍體加倍率達(dá)到了18%。魏俊杰等[21]在玉米6葉期和拔節(jié)期用不同質(zhì)量濃度的秋水仙素配以DMSO注射處理普通玉米莖尖生長(zhǎng)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)在6葉期，以0.5%秋水仙素配以2.0% DMSO處理效果最好，加倍率高達(dá)32.3%。

本試驗(yàn)利用秋水仙素加倍處理糯玉米單倍體，結(jié)果表明：浸種法對(duì)植株傷害較嚴(yán)重，成活率低于50%；針刺生長(zhǎng)點(diǎn)法(0.7 mg/mL)和滴心葉法(0.5 mg/mL)的散粉率較高(45.9%，28.9%)，相應(yīng)的結(jié)實(shí)率也較高(15.2%，11.1%)，說(shuō)明針刺生長(zhǎng)點(diǎn)法處理效果最好，滴心葉法次之。綜上所述，用針刺生長(zhǎng)點(diǎn)法和滴心葉法加倍糯玉米單倍體效果較好，散粉率和結(jié)實(shí)率相對(duì)較高。

此外，由于秋水仙素對(duì)人體毒性很大，而且易對(duì)植物造成死苗、畸形等傷害，因此探尋無(wú)毒無(wú)害的化學(xué)試劑等其他加倍方式是今后單倍體染色體加倍研究的重點(diǎn)[22]。

[1]謝孝頤,蔡志飛,印志同,等.糯玉米育種概論 [J].玉米科學(xué),2003(?？?：58-67.

Xie X Y,Cai Z F,Yin Z T,et al.Overview of waxy maize breeding [J].Journal of Maize Sciences,2003(Special issue):58-67.

[2]李艷茹,吉士東,鄭大浩,等.糯玉米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和發(fā)展前景 [J].延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào),2003,25(2):146-148.

Li Y R,Ji S D,Zheng D H,et al.Nutritive value and developmental prospect of waxy corn [J].Journal of Agricultural Science Yanbian University,2003,25(2):146-148.

[3]劉治先,張銘堂.玉米Stock6的遺傳特性及其在玉米育種上的應(yīng)用 [J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué),1996(3):4-7．

Liu Z X,Zhang M T.Genetic characteristics of inbred Stock6 and its breeding application in breeding [J].Journal of Shandong Agricultural Science,1996(3):4-7.

[4]張姿麗,馮發(fā)強(qiáng),蔣鋒,等.玉米Stock6誘導(dǎo)單倍體研究進(jìn)展 [J].仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院學(xué)報(bào),2011,24(3):58-62．

Zhang Z L,Feng F Q,Jiang F,et al.Development in the research of haploid breeding by Stock6 in maize [J].Journal of Zhongkai University of Agriculture and Engineering,2011,24(3):58-62.

[5]Zabirova E R,Shatskaya O A,Shcherbak V S.Line 613/2 as a source of a high frequency of spontaneous diploidization in corn [J].Maize Genet Coop News Lett,1993,67:67.

[6]邢錦豐,張如養(yǎng),段民孝,等.單倍體技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用及其問(wèn)題探討 [J].作物雜志,2012(2):15-17.

Xing J F,Zhang R Y,Duan M X,et al.Discussion on problems for utilization of haploid breeding of maize [J].Crops,2012(2):15-17.

[7]姜龍,慈佳賓,崔學(xué)宇,等.不同生態(tài)條件下玉米單倍體誘導(dǎo)率和加倍率研究 [J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2014,36(2):139-143．

Jiang L,Ci J B,Cui X Y,et al.Study on induction rate and doubling rate of maize haploid under different ecological conditions [J].Journal of Jilin Agricultural University,2014,36(2):139-143.

[8]Chase S S.Monoploids and monoploid derivatives of maize(ZeamaysL.) [J].Bot Review,1969,35:117-167.

[9]姜龍,王薪淇,李向永,等.爆裂玉米單倍體誘導(dǎo)和加倍方法的研究 [J].作物雜志,2015(3):52-56．

Jiang L,Wang X Q,Li X Y,et al.Study on pop corn haploid inducing and doubling methods [J].Crops,2015(3):52-56.

[10]唐啟義,馮明光.實(shí)用統(tǒng)計(jì)分析及其DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) [M].北京:科學(xué)技術(shù)出版社,2002:304-311.

Tang Q Y,Feng M G.Practical statistical analysis and DPS data processing system [M].Beijing: Science Technology Press,2002:304-311.

[11]Coe E H.High haploid line [J].Maize Genet Coop News Lett,1957，31:138-139.

[12]才卓,徐國(guó)良,張銘堂,等.玉米單倍體育種研究進(jìn)展 [J].玉米科學(xué),2008,16(1):1-5.

Cai Z,Xu G L,Zhang M T,et al.The advances in haploid breeding of maize [J].Journal of Maize Sciences,2008,16(1):1-5.

[13]陳紹江,黎亮,李浩川,等.玉米單倍體育種技術(shù) [M].2版.北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,2012.

Chen S J,Li L,Li H C,et al.Maize haploid breeding [M].2nd ed.Beijing:China Agriculture University Press,2012.

[14]劉培勛,劉和平,羅仁革,等.單倍體誘導(dǎo)技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用 [J].種子,2014,35(5):49-52.

Liu P X,Liu H P,Luo R G,et al.Application of haploid induction breeding technology in maize [J].Seed, 2014, 35(5):49-52.

[15]劉志增,宋同明.玉米單倍體雌雄育性的自然恢復(fù)以及染色體的化學(xué)加倍 [J].作物學(xué)報(bào),2000,26(6):947-952.

Liu Z Z,Song T M.Fertility spontaneously restoring of inflorescence and chromosome doubling by chemical treatment in maize haploid [J].Acta Agronomica Sinica,2000,26(6):947-952．

[16]Sarkar K R,Prasanna B M,Gayen P.Distribution of haploids on the ear [J].Maize Genet Coop News Lett,1995,69:107.

[17]Chalyk S T.Creting new haploid-inducing lines of maize [J].Maize Genet Coop News Lett,1999,73:53-54.

[18]Rotarenco V A,Mihailov M E.The influence of ear age on the frequency of maternal haploids produced by a haploid-inducing lines [J].Maize Genet Coop News Lett,2007,81:9-10.

[19]Chase S S.Production of homozygous diploids of maize from monoploids [J].Agron J,1952,44:263-267.

[20]Gayen P,Maden J K,Kumar R,et al.Chromosome doubling in haploids through colchicines [J].Maize Genet Coop News Lett,1994,68:64-65.

[21]魏俊杰,張小麗,陳梅香,等.6葉期秋水仙素注射處理玉米單倍體的加倍效果研究 [J].玉米科學(xué),2007,15(4):49-51.

Wei J J,Zhang X L,Chen M X,et al.Analysis of the results of injection treatment with colchicines in six leaf stage to maize haploid [J].Journal of Maize Sciences,2007,15(4):49-51.

[22]惠國(guó)強(qiáng),杜何為,楊小紅,等.不同除草劑加倍玉米單倍體的效率 [J].作物學(xué)報(bào),2012,38(3):416-422.

Hui G Q,Du H W,Yang X H,et al.Doubling efficiency of maize haploids treated by different herbicides [J].Acta Agronomica Sinica,2012,38(3):416-422．

Haploid inducing and doubling of waxy maize

LI Xiangyong,JIANG Long,WANG Xinqi,JING Guixin,XING Zheng,DENG Kunpeng,ZHAO Rengui

(CollegeofAgronomy,JilinAgriculturalUniversity,Changchun,Jilin130118,China)

【Objective】 The possibility of applying haploid inducing lines in breeding of waxy maize and the suitable inducing and doubling methods were investigated to accelerate the breeding process and improve the breeding efficiency of waxy corn in China.【Method】 Waxy maize haploid inducers (HG1-HG5) released by Jilin Agricultural University were used as male parents to conduct maize haploid inducing test.Waxy maize inducing rates were compared among silk length,pollinating date and parts of ears.Colchicine was used as doubling agent of waxy maize haploid artificial chromosome,2.5% DMSO was used as an auxiliary agent,and four approaches (dipping seed method,dipping bud method,dipping heart leaf method,and acupuncturing growing point method) and three concentration gradients (0.3,0.5 and 0.7 mg/mL) were tested to select suitable doubling method.【Result】 The haploid inducing rate of long silk (≥8 cm) pollination was 17.9% on average,almost 2.9 times of short silk (≤4 cm) pollination.Haploid inducing rate of late summer pollination was 19.4% on average,about 3.1 times of mid-summer pollination.Haploid inducing rate on top of ear (6.87%) was higher than that in bottom (5.61%).Dipping seed and dipping bud methods had the survival rates of less than 50%.Fertile rates of acupuncturing growing point method at 0.7 mg/mL and dipping heart leaf method at 0.5 mg/mL were 45.9% and 28.9% and their seed rates were 15.2% and 11.1%,respectively.Acupuncturing growing point method was the best followed by dipping heart leaf method.【Conclusion】 Application of haploid breeding may improve breeding efficiency of waxy maize.

waxy maize;haploid inducing rate;haploid doubling rate

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間:2016-07-1208:4510.13207/j.cnki.jnwafu.2016.08.014

2014-12-10

國(guó)家星火計(jì)劃項(xiàng)目(2011GA660005)；吉林省財(cái)政廳科研育種項(xiàng)目(吉財(cái)2012002)；長(zhǎng)春市科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(長(zhǎng)科技合2011215號(hào))

李向永(1991-)，男，河南周口人，碩士，主要從事玉米種質(zhì)資源創(chuàng)新與DH育種研究。 E-mail:191732014@qq.com

趙仁貴(1966-)，男，吉林松原人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事特用玉米遺傳育種與新品種選育研究。

E-mail:zhaorengui@sina.com

S513.035.2

A

1671-9387(2016)08-0090-07

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