基于自然加倍为主体的DH双轮回选择玉米育种技术体系的构思

依据相关理论和育种实践提出,在单倍体规模化育种技术基础上,应用单倍体轮选遗传修复原理,纳入主体杂优模式双向轮回选择育种理念,融入分子辅助设计、数据采集与分析处理等现代技术,构建"基于自然加倍为主体的单倍体双轮回育种集成技术体系"。通过对主体杂优模式的双向DH轮回循环选择改良,逐步累加农艺性状相关有益基因频率,快速聚合雄穗自然加倍基因,随育种进程逐步深入,形成两个相互对应的单倍体高自然加倍商业化核心种质群,逐步摆脱复杂苛刻的实验室或工厂化加倍技术环节,步入简捷高效的单倍体田间自然加倍技术体系。该体系能够实现育种技术全新跨越,大幅度提高育种效率,缩短育种年限,简化操作流程。     

玉米单倍体雄穗自然加倍性轮选遗传修复与高加倍率材料的创制

利用DH技术对先玉335进行连续轮回选择,发现单倍体雄穗自然加倍能力具有极显著的累加遗传效应,这种遗传效应可以获得成倍提高。证明玉米自身遗传系统具有单倍体雄穗自然加倍遗传恢复(修复)能力。用两轮选择所获的DH2系再次杂交组群,再经杂交诱导获得单倍体植株平均雄花散粉率高达85.15%,自交结实率高达66.18%,是基础群体先玉335直接诱导单倍体株的6.99倍和9.86倍。获得的DH3系因经两轮全基因组配子体选择,最大限度地淘汰了有害、劣性基因,聚合了较多优良基因,农艺性状好,植株长势强,可直接应用于资源扩增和品种选育。单倍体雄穗自然加倍性的轮选遗传修复能力的发现与高自然加倍率材料的创制具有极其重要的应用价值,可与玉米双轮回选择育种模式相结合,构建基于自然加倍为主体的单倍体双轮回育种技术体系。     

双向轮回选择为核心的玉米育种体系构建

玉米是我国第一大粮食作物，玉米生产取得的巨大成就与品种改良密切相关，种质的合理利用，杂种优势群和杂优模式的应用起到了关键作用。本文根据国内形成的玉米选系理论，结合选系实践经验，提出双向轮回选育体系，其核心在于“双向”和“轮回”，把二环系选育、动态基因池选育、双单倍体育种、回交转育、分子辅助育种以及转基因检测和功能基因的开发等玉米选育方法有机结合。构建玉米群体双向轮回选育体系，有利于促进玉米育种工作的系统化和流程化。     

玉米单倍体高自然加倍种质快捷轮选方法及高加倍瑞德核心种质的创制

基于DH系表现水平的轮回选择已被证明是改良玉米单倍体加倍能力的有效手段。本研究通过试验证明,在单倍体DH~0世代,基于优选单株组群开始轮回选择,同样也迅速提高了单倍体自然加倍能力。相比较基于DH系水平的轮回选择,每轮节约了1个世代,大幅度提升了选择效率。应用此方法构建了2个Reid群高加倍种质(群体及DH系),自然加倍率分别高达80%以上,已作为骨干核心种质应用于商业育种。"高自然加倍材料快捷创制方法"的成功突破,实现了高加倍种质与优异DH自交系同步创制。"瑞德类群高加倍核心种质的成功创制",为构建快捷高效的"单倍体自然加倍双轮回育种技术体系"奠定了坚实基础。     

玉米黄绿苗标记单倍体诱导系“吉黄诱7号”的选育

研究一种新型的玉米单倍体诱导系的选育过程。在传统R1-nj标记和紫色茎秆标记(pl1)的基础上,创新性地将黄绿苗标记基因(Yg3)导入到单倍体诱导系中,填补了单倍体幼苗期无标记性状鉴别的空白。应用于玉米全单倍体育种技术体系(自然加倍、人工加倍、EDH系、单倍体回交、单倍体轮回选择育种等),可大幅度提高育种效率,降低育种成本。     

玉米单倍体自然加倍若干问题探讨

玉米单倍体加倍是DH育种中的关键技术环节之一,玉米单倍体雄穗自然加倍能力较低,限制了DH育种技术在商业育种中的大规模推广,对玉米雄穗自然加倍遗传特性的研究将有助于DH技术在育种中的进一步应用。本研究通过对多个不同遗传背景的单倍体雄穗自然加倍能力进行严格统计和差异比较,结果表明,单倍体雄穗育性恢复主要受核基因的控制,不受细胞质基因的调控。诱导率对单倍体雄穗自然加倍能力没有显著影响,自交系来源的DH1经过诱导后的单倍体由于基因型没有变化,其自然加倍能力与自交系相比没有显著提高。     

玉米单倍体精准加倍效果及超快捷育种方法探讨

基于幼胚拯救的化学加倍技术路线,对难以自然加倍基础材料（华美1号）的单倍体进行精准加倍后,加倍株率高达75.83%,自交结实率高达50.39%,是自然加倍效率的49.89倍和69.97倍,多粒（≥7粒）结实果穗高达80.1%,提出单倍体人工精准加倍概念。多年实践发现,精准加倍能实质性改善单倍体散粉质量,花序表现为整分支或全序散粉,平均散粉期达4 d,抖花序就可采集充裕的花粉。开展以高通量幼胚拯救精准加倍与DH₀自交和测交同步实施为主要技术关键的“玉米超快捷育种方法及流程”研究取得重要成果,经多年规模化验证,关键技术指标达到8个月时限内完成DH系的创制、鉴选,并同步获得相应测交种,经过3年8个月时限即可育成优异组合进入预试,提出结合轮回选择的超快捷双轮回育种技术应用策略。     

玉米杂交诱导单倍体选育自交系技术规范修订版

分析近年国内外单倍体育种研究理论与经验, 经美国著名单倍体育种家张铭堂指导, 组装集成出本技术规范, 供试用参照。本规范制定了杂交诱导单倍体生殖方法选育自交系的基本操作程序, 将单倍体杂交诱导、子粒鉴选、植株确认、自然与人工加倍及双单倍体获得5个环节作出技术规定。首次提出“诱导系杂交组合”、“二环双单系”的概念与应用效果。化学加倍环节是技术关键, 属各公司商业机密范畴, 未加细化, 仅就要点说明。经多年实践验证, 规模化应用该规范程序, 只需 2～3个生育世代即可批量选育出遗传高度纯合的玉米自交系(DH系)。     

玉米单倍体诱导、加倍技术及相关机理探讨

以生物诱导为基础的DH育种已发展成为玉米育种的核心关键技术,能够显著缩短自交系选育周期,加快育种进程。近年来,单倍体规模化诱导技术已经相当成熟,但批量加倍还是亟待解决的技术难题。文章综述玉米单倍体获得的技术途径、加倍措施、诱导率和加倍率QTL定位及相关基因的研究进展,对单倍体的不同加倍方法以及不同加倍药剂的加倍效果进行分析,通过元分析剖析诱导位点的遗传结构。     

玉米单倍体高自然加倍材料吉Gjb335DH3的遗传分析与QTL初定位研究

玉米单倍体育种技术加倍率低的问题是单倍体育种技术应用限制条件。本研究以雄穗低自然加倍材料DHL287为母本、雄穗高自然加倍材料吉Gjb335DH³为父本，构建单倍体雄穗高自然加倍群体。根据集群分离分析法（BSA，Bulked segregant analysis），结合SNP标记，使用滑动窗口分析3组BSA混池基因型数据，最终在1、3、4、5、7号染色体上筛选出23个与雄穗高自然加倍相关的QTL位点。其中，3组BSA混池结果都在1、3、4号染色体上定位到4个共有的显著QTL区段，说明4个QTL区段具有很强的重演性。同时，在5、7号染色体上分别定位到3个、2个与单倍体雄穗高自然加倍相关的QTL位点。     

外引诱导系EMK-1诱导率和早熟玉米单倍体加倍技术研究

以3份加拿大早熟玉米种质为基础材料,利用外引俄罗斯诱导系EMK-1为父本进行人工诱导,通过子粒外观形态鉴定,确定准单倍体子粒.以加拿大早熟群体4诱导的单倍体植株为材料,设置秋水仙素浸种加倍、在6叶期秋水仙素注射加倍与自然加倍3个实验,对单倍体植株进行人工加倍.结果表明,3份加拿大早熟玉米种质单倍体诱导率存在很大差异,诱导率最高达14.37%,最低为5.82%.0.1%浓度的秋水仙素在植株6叶期注射植株加倍的处理效果最好,加倍率为26%;0.3%浓度的秋水仙素浸种12 h处理加倍效果次之,加倍率为14.63%;自然加倍加倍率为3.06%.     

基于玉米单倍体性状表现的轮回选择试验研究

单倍体水平的选择可以提高轮回选择程序的效率。经过4个周期的单倍体轮回选择之后,一个综合群体SPC4的产量达到了当前商业杂交种的产量水平。SPC4群体与27个来自于爱荷华州立大学的综合群体相比较具有更好的群体表现。两个单交种在单倍体水平上表现出株高和穗长的超亲分离,表明利用单倍体植株来鉴定、创造和改良优良的育种材料是非常有效的方法。     

In-vitro Androgenesis in Rice: Advantages,Constraints and Future Prospects

In vitro androgenesis is an important component of plant biotechnology when the pollen grains are forced to switch from their normal pollen developmental pathway towards an embryogenic route. Haploid and doubled haploid produced through androgenesis have long been recognized as a valuable tool in plant breeding as it can shorten the breeding cycle, fix agronomic characters in homozygous state and enhance the selection efficiency of useful recessive agronomic traits. Recently, doubled haploids have been largely recognized as an important component of crop improvement through genome mapping, quantitative trait locus analysis, and genetic mutation, and as targets for genetic transformation programs. Thus, this review is focused mainly on various facets of doubled haploid in the chief staple food crop rice and sights its recent applications in plant breeding, genetics and genomics.