林木育种中植物单倍体育种的应用研究

在我国林业经济发展过程中,通过分析植物遗传,能进一步优化育种工作,确保植物的产量和质量。在当前林木育种工作中,单倍体育种技术非常有效,其优点是能精确控制杂交后代的性状分离,缩短整体培育周期的基础上改善林业的整体结构,促进林业的可持续健康发展。通过分析单倍体植物的产生途径,以单倍体育种的最常见方法——花药离体培养为依托,探讨林木育种中应用的有效策略,并阐述花药离体培养获取单倍体的方式方法,最终促进我国林业经济的进一步健康发展。     

不同化学试剂和处理方式加倍小麦单倍体植株的效果

【目的】长期以来,小麦单倍体植株染色体加倍主要采用移栽前秋水仙素溶液通气浸泡分蘖节方法,该方法存在操作复杂、污染环境等问题,而且秋水仙素毒性较强、用量较大、价格较高。本研究的目的是建立小麦单倍体植株简便、安全、高效的加倍方法,寻找可以替代秋水仙素用于小麦单倍体植株加倍的化学试剂。【方法】通过小麦品系Fielder花药培养,小麦品种科农199、新春9号和小麦品系CB037、中国春(CS)与玉米自交系郑58杂交获得小麦单倍体植株,小麦品系中国春与甘肃黑麦杂交获得小麦-黑麦双单倍体植株,利用0、5、10和20mmol·L~(-1)秋水仙素溶液分别采取分蘖节加注、叶片涂抹和培养基表面添加方式对不同来源小麦单倍体植株进行加倍,并采用培养基表面添加0、30、60和120μmol·L~(-1)甲基胺草磷、炔苯酰草胺和氟乐灵溶液对小麦单倍体植株及小麦-黑麦双单倍体植株加倍,比较不同加倍方法和3种除草剂的加倍效果,确定各个加倍试剂的适宜浓度。【结果】不同浓度秋水仙素溶液(0、5、10和20 mmol·L~(-1))加注小麦与玉米杂交单倍体植株分蘖节部位对小麦单倍体植株不具有加倍效果,不宜在小麦单倍体植株加倍中采用。10 mmol·L~(-1)秋水仙素溶液涂抹拔节期小麦单倍体植株叶片的加倍率为7.7%,其他3个秋水仙素溶液浓度没有加倍成功,也不适合小麦单倍体植株加倍。培养基表面添加4个浓度秋水仙素溶液处理小麦花药培养单倍体植株的加倍率分别为26.7%、42.9%、73.3%和85.7%。表明培养基表面添加秋水仙素溶液对小麦单倍体植株的加倍效果最好,适宜浓度至少为20 mmol·L~(-1)。培养基表面添加0、30、60和120μmol·L~(-1)炔苯酰草胺溶液处理小麦与玉米杂交单倍体植株的加倍率分别为0、0—57.1%、28.6%—75.0%和0—100%,其他2种除草剂处理小麦与玉米杂交单倍体植株没有成功;培养基表面添加120μmol·L~(-1)炔苯酰草胺溶液处理小麦与黑麦杂交双单倍体植株的加倍率为9.0%,添加其他3个浓度炔苯酰草胺溶液和其他3种加倍试剂均没有结实。【结论】60—120μmol·L~(-1)浓度炔苯酰草胺溶液对小麦单倍体植株加倍具有较好效果,培养基表面添加适宜浓度秋水仙素和炔苯酰草胺溶液对小麦单倍体植株加倍有效,而且简单易行。     

玉米单倍体化学加倍效果研究

利用单倍体诱导系获得玉米单倍体,再加倍获得自交系是当前应用最广泛的玉米育种方法,可以加快玉米育种的进程,提高育种效率,而单倍体加倍方法是其中的关键环节。采用大田注射法研究了秋水仙素不同配方对10个玉米材料的单倍体加倍效果。结果表明,秋水仙素具有很好的加倍作用,剂量以0.06%秋水仙素+2%二甲基亚砜(DMSO)为优,加倍率为6.5%~31.3%,平均加倍率17.47%。     

西瓜未受精子房离体培养技术

西瓜未受精子房离体培养作为单倍体育种的有效方法,可极大提高育种效率。以西瓜‘早佳’未受精子房为试材,对西瓜未受精子房出胚率的影响因素进行了研究,并鉴定了再生植株倍性。试验结果表明,栽培季节对西瓜未受精子房离体培养有很重要的影响,在相同的培养条件下,秋季栽培出胚率可达21.33%,高出春季栽培约6%;取材当天的日最低、最高气温对西瓜未受精子房离体培养出胚率也有一定的影响,在21～35℃范围内日平均出胚率均可达10%,显著高于过低或过高气温下统计的出胚率;4℃低温预处理并不能提高西瓜胚状体诱导效率。利用染色体计数法与流式细胞仪鉴定36棵再生植株倍性,单倍体率为97%、二倍体率为3%。     

单倍体育种技术在玉米种质创新上的应用与实践

本文从单倍体育种的特点和优势出发,阐述了单倍体育种技术在国内外的发展现状及其在玉米种质创新上的应用方向,提出在张掖市利用单倍体育种进行玉米种质改良的独特优势,为今后开展单倍体育种、加快玉米种质创新提供参考。     

非洲菊单倍体植株生根研究

通过记录和测量非洲菊单倍体植株的开始生根时间、生根率、根数、根长、苗高和鲜重,比较非洲菊单倍体和二倍体植株在不同培养基中培养的生根效果,研究了单倍体植株在适宜培养基中培养的生根情况。结果表明:培养基和基因型对非洲菊单倍体生根效果存在显著影响,单倍体最佳生根培养基为1/2MS+IBA 0.4 mg/L+NAA 0.3 mg/L。采用1/2MS培养基或添加适宜浓度的植物生长调节剂NAA,可显著提高单倍体的生根率,使单倍体的生根率达77.5%以上。非洲菊单倍体的生根率、根长、株高和鲜重增加速度比二倍体的相应指标都低,单倍体的根系萌发所需时间显著比二倍体的根系萌发时间长。5种单倍体在适宜培养基中培养,根系开始萌发时间12～15 d、根长1.1～1.7 cm、株高2.6～3.7 cm、生根率85%～98.8%、根数8.1～10.1条、鲜重增加速度11.0～12.6 mg/d。     

不同因素对玉米单倍体育种诱导率的影响

研究了不同受体材料、不同诱导系及不同地域条件对玉米单倍体育种诱导率的影响。利用4种不同诱导系做父本，6种成熟的玉米杂交种做母本，分别在海南地区和吉林地区开展玉米单倍体诱导率研究，结果表明，不同受体材料、不同诱导系和不同地域条件对玉米单倍体诱导率影响显著，海南基地的玉米诱导率最高，先玉335为诱导率最高的受体材料，吉高诱3号为诱导率最高的诱导系材料。      

利用秋水仙素喷淋加倍不同遗传基础的单倍体子粒探讨

以不同血缘及不同世代的遗传育种材料为母本、高频孤雌生殖诱导系辽诱1和CAU5等为父本杂交诱导产生的单倍体子粒为实验材料,研究秋水仙素浓度为0.625 mg/mL的条件下,用喷淋加倍设备对试验材料进行8 h喷淋的加倍效果。结果表明,喷淋秋水仙素后,郑单958的S2代的材料加倍率最高,为33.75%;第2位的是L3258×H71,是NSS种质S0代材料,其加倍率为13.02%;第3位的是D299/PH4CV,为NSS种质S1代材料,加倍率为10.34%。研究表明,喷淋秋水仙素的加倍效果与遗传背景关系紧密,喷淋秋水仙素加倍率总体由高到低的顺序为郑单958NSS种质(SS+NSS)种质SS种质欧洲杂交种,喷淋秋水仙素对全部试验材料的加倍率都有提高作用,比自然加倍提高0.83～5.08倍。利用该喷淋设备加倍单倍体子粒,具有节约用药量、操作简便、便于大规模生产应用、减少人员对秋水仙素的接触、废液回收方便、有利于保护环境等优点。     

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。     

单倍体小黑杨抗生素敏感试验

4种抗生素对单倍体小黑杨叶片愈伤组织的诱导及丛生芽形成影响的研究结果表明：哈尔滨制药总厂和上海制药四厂生产的头孢唑啉钠可为首选，各浓度梯度(250，500，750，1000，1250mg／L)对分化无明显抑制，甚至对分化还有一定的促进作用；鼎国公司生产的头孢唑啉钠对分化的抑制较大，其分化率随浓度梯度的上升而下降。而且长势差，分化较慢；卡那霉素的选择作用表现得很明显，浓度在15mg／L时，叶片分化，20mg／L时则不分化。所以在选择抗生素时，浓度以大于20mg／L为宜。