附加秋水仙素培养基对烟草单倍体的加倍效应

【目的】探索秋水仙素在烟草单倍体染色体加倍应用中的新途径,并构建烟草DH(双单倍体)群体。【方法】以烟草‘TMK-12’ב吉烟5号’和‘NC71’ב净叶黄’2个杂交组合F₁代花药为材料,在单倍体诱导培养基上进行单倍体诱导,待单倍体幼苗生长至1~2 cm时,采用培养基附加秋水仙素加倍法,研究秋水仙素对烟草单倍体加倍效果的影响。【结果】在单倍体诱导培养基上烟草花药发育产生大量的白色胚状体并进一步发育为单倍体苗。0.02%秋水仙素处理4 d时,‘TMK 12’ב吉烟5号’和‘NC71’ב净叶黄’2个杂交组合烟草单倍体幼苗的存活率为66.56%~76.56%,染色体加倍率分别为50.60%和39.83%,利用这一技术体系建立了2个分别含61和68个加倍单倍体株的DH群体。【结论】烟草单倍体幼苗在附加0.02%秋水仙素的培养基中处理4 d时加倍效果最佳,利用这一技术体系能够有效建立烟草DH群体。     

‘嘎啦’苹果花药培养种质创新

【目的】单倍体花药离体培养是农作物包括果树育种中种质资源创新的最有效方法之一,苹果是染色体高度杂合且自交不亲和树种之一。在当前苹果主栽品种中,‘嘎啦’具有早熟、丰产、稳产、多抗的优良性状,是苹果育种的重要种质资源之一。花药单倍体育种也是苹果新品种培育的重要手段。本研究通过‘嘎啦’苹果花药培养诱导胚状体并获得纯合再生植株,为创制新的纯合体种质资源,加速苹果新品种培育进程提供材料。【方法】采集‘嘎啦’苹果单核靠边期到双核早期的花药(未开放的花蕾),低温处理后进行离体培养,经胚状体诱导,分化培养形成再生苗,再经生根培养获得花药再生植株。之后利用FACS流式细胞仪对再生植株进行倍性分析。取再生植株叶片分离DNA,选用80个来源于苹果HIDRAS数据库的SSR标记对所有植株进行PCR扩增,经过凝胶电泳和荧光毛细管电泳鉴定再生植株纯合基因型。移栽成活后,对每个再生株系进行形态学特征观察及统计分析。【结果】过去3年中,共接种的74 200个‘嘎啦’花药,从未被污染的5万多个花药中成功诱导形成386个胚状体(胚状体诱导率0.7%),经分化培养获得64株再生苗(植株再生率16.6%),最终经生根培养、移栽获得30个成活再生株系。其中包括28个二倍体株系,1个单倍体株系和1个四倍体株系。SSR标记用于纯合性鉴定,PAGE结果表明再生株系均为花粉(小孢子)单倍体细胞来源。为了鉴定这些再生植株基因型,从80个SSR中筛选出17个SSR标记(其余SSR标记不具有多态性或带型杂乱)对所获得的30个再生株系进行基因型鉴定。17个SSR标记所对应的PCR扩增物能有效区分鉴定不同再生植株基因型。继代培养60 d后的形态学观察显示不同再生株系的株高、叶长、叶宽等特征差异明显。不同二倍体纯合植株的植物学特征也存在差异:Gala 5植株相对较高,叶基变宽,叶尖渐尖;Gala 7叶片变小、变厚,叶柄变短且基部宽大,叶色深且有很强的光泽度;Gala 18叶片较小,叶数较多。纯合二倍体再生植株长势弱于‘嘎啦’杂合供体,但强于单倍体和纯合四倍体。【结论】采用优化花药培养技术,成功获得了一批苹果纯合体再生植株种质并建立了SSR标记鉴定体系。这些新的种质很大程度丰富了苹果育种亲本种质资源,为挖掘‘嘎啦’苹果优良性状基因提供了重要材料,为后期的田间性状筛选,杂交育种奠定了基础。     

甜玉米单倍体诱导和加倍方法研究

【目的】探索单倍体诱导系在甜玉米单倍体育种中应用的可能性及适宜的甜玉米单倍体诱导和加倍方法,为加快我国甜玉米育种进程、提高甜玉米育种效率奠定基础。【方法】采用3个诱导系和4个甜玉米杂交种,设计4种秋水仙素化学加倍甜玉米单倍体的方法,对提高甜玉米单倍体诱导率和加倍率的方法进行比较研究。【结果】甜玉米单倍体诱导试验表明,3个单倍体诱导系的诱导率有极显著差异,其中以TY1的诱导率最高,为7.99%;4个甜玉米杂交种诱导率差异极显著,以"绿色先锋"的诱导率最高,为7.57%。秋水仙素加倍甜玉米单倍体试验表明,浸芽法和针刺生长点法对植株伤害较严重,存活率低于50%;浸种法(0.5 mg/mL秋水仙素)和针刺生长点法(0.3mg/mL秋水仙素)的散粉率较高(48.4%,28.9%),相应的结实率也较高(15.2%,11.1%),说明浸种法处理效果最好,针刺生长点法次之。【结论】适宜的单倍体诱导和加倍方法能显著提高甜玉米单倍体的育种效率。     

叶用芥菜小孢子培养技术体系的完善及DH系创制

以3个优良的地方品种(杂合体)为试材进行游离小孢子培养,对胚诱导、植株再生、倍性分析和单倍体加倍技术进行研究,完善叶用芥菜小孢子培养技术体系,创制优良DH系应用于育种实践中。在小孢子培养中,选取花蕾是小孢子培养成功的关键,花瓣长/花药长为3/4,花药为黄绿色可作为叶用芥菜小孢子培养选取花蕾的形态指标;供试3个品种都获得胚状体,但品种间出胚差异较大,MR-1共45个胚/皿,MR-2共198个胚/皿,MR-3共4个胚/皿;子叶形胚接种于再生培养基上成株率达98%,获得128株再生植株,利用流式细胞仪鉴定出105株双单倍体,自然加倍率为82%,在组培苗期用0.1%的秋水仙素浸泡单倍体植株茎尖1h,加倍率为75%。从DH群体中筛选出4个优良DH系,通过品种比较试验鉴选出1个耐抽薹DH系,4月上旬开始抽薹开花,叶柄宽大肥厚,产量高,适合鲜食加工,可补充当地春淡市场。     

甘蓝类植物游离小孢子培养研究进展

近年来,单倍体育种得到迅速发展。游离小孢子培养是产生单倍体的有效途径。对影响甘蓝类植物游离小孢子培养的主要因素———材料的基因型、小孢子发育时期、培养条件、培养技术及胚状体发生和植株再生等研究情况进行综述,为进一步应用小孢子培养技术提供借鉴。     

羽衣甘蓝小孢子胚植株再生的影响因素分析

【目的】建立羽衣甘蓝小孢子胚植株再生体系,完善羽衣甘蓝小孢子培养技术,为高效稳定地获得羽衣甘蓝双单倍体植株奠定基础。【方法】以名古屋-红、白珊瑚、红鸥、白舞、桃舞、帝王-桃红、P3、X18和X35等9个基因型羽衣甘蓝为试验材料,研究基因型、培养基、琼脂质量分数、低温处理、胚龄和激素对羽衣甘蓝小孢子胚状体植株再生的影响。【结果】9个基因型羽衣甘蓝的小孢子胚植株成苗率差异很大,其中‘红鸥’的胚状体成苗率最高,达到88.6%;附加质量分数1.0%琼脂的MS培养基最适合植株再生;低温处理对胚状体的再生有一定促进作用,但影响不明显;25～30d胚龄胚状体的再生能力较强。附加1.5mg/L 6-BA和0.2mg/L NAA激素的MS培养基有利于胚状体的再生成苗,95%以上的植株能够很好地生根,移栽成活率达75%以上。【结论】对羽衣甘蓝而言,基因型不是其小孢子胚再生能力的惟一决定因素,培养基中有一定量的盐分是小孢子胚再生所必需的条件,小孢子胚萌发成苗时需要相对干燥的环境;在小孢子发育过程中增加脱分化阶段,可使畸形胚、鱼雷型胚或心型胚先形成愈伤组织,再分化形成植株。     

萝卜游离小孢子培养及胚再生植株研究

[目的]探讨在自然生长条件下若干因素对萝卜（RaphanussativusL．）小孢子胚诱导及胚再生植株的影响。[方法]首先探讨不同萝卜品种的出胚能力,然后分析热激、低温预处理和培养基对小孢子培养的影响,最后研究胚状体再生成苗与植株继代培养情况。[结果]对22份萝卜材料进行游离小孢子培养,12份获得胚状体,3份获得再生植株,出胚材料中90％以上为杂种一代。4℃低温预处理0～3d小孢子出胚率无明显差异;培养基中加入1～2滴0．5％活性炭和一定浓度6-BA可显著促进小孢子诱导产生胚;不同萝卜品种适宜的热激温度和时间有所不同;发育正常的子叶型胚成苗率为100％;胚萌发分化早期适宜培养基为B5＋2％蔗糖＋1．2％琼脂,后期可逐渐将琼脂浓度降低;FCM测定小孢子植株自然加倍率为30％,单倍体占少数,四倍体与嵌合体（二、四倍）均为30％;秋水仙素处理单倍体植株,人工加倍率达60％。[结论]该研究完善了萝卜游离小孢子培养技术,可提高单倍体获得频率,加快这一技术在育种实践中的应用步伐。     

划胚方法对玉米单倍体加倍效率的影响

随着新型诱导系在育种领域的选育和诱导效率的提高,玉米单倍体加倍技术发展也至关重要,但现有单倍体加倍方法效率普遍较低。为了进一步提高玉米单倍体的加倍效率,探索最佳的加倍条件,采用对玉米籽粒胚部划胚技术及不同质量分数的秋水仙素和不同处理时间对玉米单倍体籽粒进行划胚加倍。结果表明,对玉米单倍体的划胚处理显著高于自然加倍;不同质量分数的秋水仙素及不同处理时间对加倍后植株散粉率等影响显著,其中,秋水仙素质量分数为0.04%、处理时间3 h的散粉率最高,加倍效果最佳。     

单倍体诱导创建二倍体技术在油菜遗传育种中的研究进展

单倍体诱导创建二倍体的技术体系主要包括2种类型。(1)对植物中雄性或者雌性生殖器官进行培养获得具有单套染色体组的组织,经过天然或者加倍剂处理获得二倍体;(2)对CENH3基因进行修饰获得单倍体诱导系,利用单倍体诱导系与不同材料杂交获得后者的单倍体,进而加倍成二倍体。在油菜中应用最广泛的单倍体诱导创建二倍体植株的技术是小孢子培养方法,其过程受到3个因素的影响,分别为小孢子胚发生能力、小孢子天然加倍和加倍剂处理后的加倍效率、从胚再生成完整植株的能力。经过多年研究,在油菜中建立的小孢子诱导创建二倍体的技术为油菜遗传育种研究提供了重要的技术支持。小孢子和小孢子培养得到的胚均能用于创造突变体及遗传转化试验。通过遗传学方法定位了决定油菜小孢子胚发生、天然加倍以及胚状体直接成苗的数量性状基因座(QTLs),可在不同群体中验证候选基因。深入挖掘调控小孢子胚发生和再生成苗的分子机制,分析胚性细胞发育的转变、起始细胞的分化以及胚形态发生的基因调控网络,进而为理解油菜单倍体诱导以及二倍体发生的作用机制提供依据。随着植物单倍体诱导发生的分子机制被逐步揭示,在油菜中对与拟南芥染色体减数分裂相关的同源基因进行修饰能够获得单倍体诱导系,将其与待改良的父母本进行杂交可快速获得具有不同亲本背景的单倍体,经过加倍剂处理可快速获得纯系,单倍体诱导技术能够用于反向育种研究以及品种的遗传改良。     

春性甘蓝型油菜胚状体成苗影响因素的研究

【目的】通过对春性甘蓝型油菜胚状体成苗影响因素的研究,以提高胚状体成苗效率,缩短DH群体构建的时间。【方法】以小孢子培养获得的5964个子叶形胚状体为材料,研究了胚状体长度、培养基分装方式、琼脂质量浓度、低温处理时间与胚状体成苗的关系。【结果】胚状体在固体培养基上的放置方式影响其形态发育;长度为3～4mm的胚状体成苗率最高,达到60.1%;分装方式Ⅲ,即分装20min后封口,培养基凝固后表面没有积水的培养基出苗最好,成苗率达到65.2%;随琼脂质量浓度的增加,胚状体成苗率呈先上升后下降的趋势,琼脂质量浓度为12g/L时的成苗率最高,达到61.3%;4℃低温处理14d可使胚状体一次成苗率提高到65.5%。【结论】缺氧和低温处理影响胚状体的形态发育;胚状体发育程度影响成苗率;相对干燥的环境有利于成苗;琼脂质量浓度通过影响培养基中可利用水的分配、培养瓶内湿度以及乙烯浓度影响小孢子胚成苗率;低温可能通过影响胚状体内源激素水平起到提高成苗率的作用。     

棉花半配合材料VSg在遗传育种中的应用

以VSg作母本与其它材料杂交可以培育父性单倍体,但不同材料作父本与VSg杂文F₁所产生的父姓单倍体的比率不同.以海岛棉或海岛棉品种间杂交F₁作父本时较高(2.5%),海陆种间杂交F₁作父本时次之(1.3%),陆地棉或陆地棉品种间杂交F₁作父本时较低(0.7%).用秋水仙素水溶液处理父性单倍体植株后获得13个加倍单倍体株系.以VSg单倍体植株作母本与正常异源四倍体棉花杂交可以获得非整倍体.     

黄瓜染色体加倍研究

进行了黄瓜单(双单)倍体染色体加倍试验。结果表明,单倍体加倍频率较低,为4.1%,有待于进一步研究;双单倍体诱导纯合四倍体得到了较理想的结果,加倍频率达16.9%。     

玉米单倍体雌穗育性自然恢复研究

为了对玉米单倍体雌穗育性恢复能力进行系统遗传分析,本研究以22个玉米自交系诱导产生的单倍体为材料对雌穗自然恢复能力进行观察,通过分类比较的方法分析单倍体雌穗平均结实株率、平均结实籽粒数和2个雌穗育性恢复指标自然恢复的遗传特点。结果表明,不同自交系的单倍体雌穗平均结实株率为89.54%,变异范围为73.56%~99.18%;单倍体雌穗平均结实籽粒数为15.4粒,变异范围为2.67~59.82粒。单倍体雌穗结实株率的广义遗传力为0.67,平均结实籽粒数的广义遗传力为0.86。22个自交系材料中,B73的单倍体雌穗育性恢复能力较其他试验材料强,单倍体雌穗平均结实株率为99.18%,平均结实籽粒数为59.82粒,基因型在单倍体雌穗育性自然恢复过程中起主要作用。通过对单倍体雌穗育性恢复与雄穗育性恢复性状进行相关性分析发现单倍体雌穗育性恢复与雄穗育性恢复是2个相对独立的过程。     

玉米单倍体育种技术简介

玉米单倍体育种技术是一种快速获得玉米自交系的新方法,它的显著特点能大大缩短自交系的选育时间。利用常规育种方法一般要经过6～7代(3～4 a时间),而利用单倍体技术只需2代(1 a时间)就可以得到自交系。目前,该项技术在国内的应用还不是很广泛,有许多问题还需要研究探索。从3个方面简要介绍了玉米单倍体育种技术有关程序,包括基础选系材料准备与诱导、单倍体的挑选与加倍、DH系的管理与测配,并就单倍体育种技术未来发展的趋势进行了初步探讨。     

糯玉米单倍体诱导和加倍的研究

【目的】探索单倍体诱导系在糯玉米单倍体育种应用中的可能性及适宜的糯玉米单倍体诱导和加倍方法,以加快我国糯玉米育种进程,提高糯玉米育种效率。【方法】诱导试验中以吉林农业大学选育的5个诱导系(HG1-HG5)作为诱导材料对不同糯玉米母本材料进行诱导,比较不同花丝长度、授粉时期和果穗部位对糯玉米单倍体诱导率的影响;加倍试验中,以秋水仙素作为糯玉米单倍体人工染色体加倍药剂,采取4种(浸种法、浸芽法、滴心叶法、针刺生长点法)处理方法,每种方法设置3个秋水仙素质量浓度梯度(0.3,0.5和0.7mg/mL)并辅以2.5%二甲基亚砜(DMSO)作为助渗剂,筛选适宜的糯玉米单倍体加倍方法。【结果】诱导试验结果表明,延迟授粉(花丝长度≥8cm)单倍体诱导率均值为17.9%,约为正常授粉(花丝长度≤4cm)条件下的2.9倍;伏后授粉单倍体诱导率均值为19.4%,约为伏期授粉的3.1倍;果穗顶部的诱导率(6.87%)高于底部(5.61%)。加倍试验结果表明,浸种法对植株伤害较严重,存活率低于50%;针刺生长点法(0.7 mg/mL)和滴心叶法(0.5 mg/mL)的散粉率较高(45.9%,28.9%),相应的结实率也较高(15.2%,11.1%),说明针刺生长点法处理效果最好,滴心叶法次之。【结论】糯玉米单倍体育种能提高糯玉米育种效率。     

玉米孤雌生殖单倍体诱导效率优化方法研究

玉米孤雌生殖单倍体的诱导是进行单倍体育种的重要环节。本研究选择20个杂交种作母本进行单倍体诱导,结果表明:不同母本基因型间单倍体频率差异显著,其中高频材料的单倍体频率约为低频材料的5倍。以郑单958为母本和CAUHOI-1杂交经多年试验初步表明在海南冬季进行单倍体诱导的效率(3.39%)显著高于北京夏季(1.86%)。杂交诱导果穗不同部位的单倍体频率存在差异,顶部的单倍体频率较高。吐丝后不同时期的单倍体诱导表明,在吐丝早期授粉的诱导效率最高。初步研究结果表明母本基因型、诱导地点以及授粉时期均对单倍体诱导有重要影响。选择高频的母本材料,在合适的地点于吐丝早期进行单倍体诱导是单倍体诱导的最佳方案。     

辣椒单倍体与双单倍体植株叶片光合与呼吸作用研究

对辣椒单倍体和双单倍体植株的光合与呼吸作用进行了研究。结果表明,单倍体植株光合作用明显比双单倍体低,呼吸速率明显比双单倍体高。同时,单倍体植株气孔导度和蒸腾速率均较低,这些均是单倍体植株的明显特征,可以作为鉴别单倍体和双单倍体的参考指标。     

Study on Chromosome Doubling for Haploid Produced by Wheat × Maize Crossing

There is no spontaneous chromosome doubling in haploid plants produced by wheat × maize crossing. In order to obtain doubled haploid, two chromosome doubling methods were used. Results showed that: After adding colchicine solution directly into a medium for young embryos that had been cultured 7 days,frequencies of embryo germination in colchicine concentrations of 50lng/L, 100mg/L and 200mg/L were 32.1%, 26.4% and 16.3%, respectively, and frequencies of chromosome doubling were 85.3%, 100% and 50.0%, respectively. But in the control without colchicine, the frequency of embryo germination was 67.4%and no seed was setting. As the time of colchicine treatment increased from 24 to 72 hours, the frequency of embryo germination was reduced, and 24 hours had better results. After soaking seeding crowns and roots with colchicine solution of 500mg/L, 750mg/L and 1 000mg/L for 5 hours, the frequencies of doubling were 89.6%, 76.0% and 73.3%, respectively. By soaking crowns and roots of strong seedings with 500mg/L colchicine solution, the frequency and efficiency of doubling were 98.2% and 93.2%, respectively.     

玉米单倍体加倍效果的研究

本试验用高诱1号诱导的单倍体植株为材料,在5～6叶期用两种浓度的秋水仙素配以二甲基亚砜(DMSO)注射处理茎尖生长点,进行人工加倍,并对不同处理效果进行方差分析和多重比较。结果表明:从不同基因型的材料中诱导出的单倍体的加倍都是有效的,且不同基因型材料间有显著差异;0.5%浓度的秋水仙素的处理效果最好。