我国玉米地方种质的单倍体诱导和加倍特性研究

双单倍体(doubled haploid,DH)育种技术具有加速育种进程的突出优势,已成为玉米育种关键性核心技术并在国外广泛应用.本试验选用47份玉米地方种质,进行单倍体诱导和单倍体加倍特性研究.结果表明,47份玉米地方种质材料之间杂交诱导的拟单倍体率有显著差异,介于1.64％～14.50％之间,平均为5.95％.种植12份玉米地方种质的拟单倍体籽粒进行田间鉴定,标记鉴定准确率介于40.2％～82.3％之间,校正单倍体诱导率介于2.33％～6.45％之间,表明玉米遗传背景影响到籽粒标记的表达,单倍体诱导率有明显差异.将15份玉米地方种质拟单倍体于冬季在海南田间种植,加倍授粉株率介于2.7％～27.2％之间,加倍结实株率介于0.7％～8.9％.说明我国玉米地方种质的遗传多样性丰富,单倍体诱导率和加倍率具有明显差异,利用DH育种技术可以拓宽和加强我国玉米地方种质在玉米育种中的利用.     

2种生态环境下糯玉米单倍体加倍方法的比较

以东华北鲜食糯玉米区域试验对照品种京科糯569为母本,以高频孤雌生殖诱导系NY 10为父本对其杂交诱导产生的糯玉米单倍体为供试基础材料,在海南崖州和吉林公主岭2种生态环境下,采用秋水仙素滴心叶法和自然加倍法对单倍体进行加倍处理,对2种生态环境下不同加倍方法的散粉率和结实率进行方差分析。对散粉率的分析表明,在海南崖州糯玉米单倍体散粉率比在吉林公主岭有极显著提高。不同环境与加倍处理方法间的互作有显著差异,在海南崖州环境下,自然加倍法对提高散粉率的效果最好。对结实率的分析表明,结实率在海南崖州与吉林公主岭环境之间有显著差异。选择适宜的糯玉米单倍体生长环境,自然加倍法也能够获得较高的雄穗散粉率,并提高自身结实率,从而提高糯玉米DH育种效率。     

不同基因型不同播期玉米单倍体自然加倍效果的研究

摘要：本文研究了不同基因型不同播期玉米单倍体的自然加倍效果。结果表明：不同基因型单倍体自然散粉率差异很大;单倍体的自然散粉率为6.56%～65.33%;夏播自然散粉率比春播高3.77%,自交结实率为6.23%～9.39%,单倍体自交结实率夏播比春播高2.37%;夏播有利于单倍体自然散粉及自交结实。     

不同基因型玉米材料的单倍体诱导和加倍研究

利用12份不同基因型F1进行单倍体杂交诱导与自然加倍研究,分析不同材料单倍体诱导率和加倍结实率的差异性。结果表明:12份不同基因型F1的单倍体诱导率和加倍结实率都存在显著的差异,诱导率最高达11.03%,最低为3.34%;加倍结实率最高达13.20%,最低为2.61%。2组正反交组合的单倍体诱导率差异较小,而其中1组正反交组合的加倍结实率存在显著差异,最高相差3.34%。单倍体的雄穗加倍率与加倍结实率存在极显著的相关性,且雄穗正常散粉植株加倍获得稳定纯系的比例较高,达89.52%。     

3个单倍体诱导系对不同基础群体玉米材料的诱导效率研究

为研究不同诱导系对不同基础群体材料的诱导效率,利用3个单倍体诱导系对7个不同基础群体玉米材料进行杂交诱导。结果表明,诱导系Stock 6和N 548-1的平均诱导率较高,分别为3.22%和3.14%,W 1619最低,为2.33%;在3个诱导系诱导下,诱导母本材料W 3的平均诱导率最高,为3.56%;诱导组合R 2×Stock 6的诱导率最高,为4.51%。单倍体加倍率与加倍方式和材料有关,化学加倍要高于自然加倍,温带材料要高于2个热带材料。因此,选择合适的诱导系、诱导材料以及加倍方式能够有效提高单倍体诱导效率。     

秋水仙素浸芽法处理玉米单倍体的加倍效果研究

试验采用28个育种材料的玉米单倍体籽粒,使用0.06%秋水仙素溶液浸泡幼芽上部和幼芽全部,研究秋水仙素对玉米单倍体的加倍效果的影响。结果表明,3年中不同秋水仙素浸芽方法处理玉米单倍体的成活率、授粉率和结实率之间的差异达到显著或极显著水平。浸泡幼芽上部处理能够明显减轻药害,缩短缓苗时间,提高单倍体植株的加倍效果,成活率、授粉率和结实株率均是浸泡幼芽全部处理的1.5倍左右,而且浸泡幼芽上部处理的授粉率和结实率分别是对照的2倍和4倍以上。     

不同除草剂加倍玉米单倍体的效率

通过比较3种除草剂加倍玉米单倍体的效率,提出了利用除草剂加倍玉米单倍体的新方法。以先玉335、中农大4号和8607×8609三个基因型诱导的单倍体籽粒为材料,利用20、40、80和160 μmol L^-1浓度的甲基胺草磷、炔苯酰草胺和氟乐灵作为加倍药剂,在单倍体植株生长到三叶期和五叶期时,用滴心法处理幼苗,选择有花粉的单株自交,收获后调查果穗加倍率;采用细胞学方法观察单倍体的染色体数目和花粉的活性。结果表明,20~160 μmol L^-1的3种除草剂对玉米单倍体加倍均有效果,加倍率在3.42%~26.32%之间。甲基胺草磷、炔苯酰草胺和氟乐灵的加倍率分别为4.29%~26.32%、3.85%~20.81%和3.42%~17.61%;其中80 μmol L^-1甲基胺草磷的加倍效果最佳,使用80 μmol L^-1甲基胺草磷处理3个杂交种的单倍体,平均加倍率分别为25.02%、20.13%和14.99%。方差分析表明,3个基因型间的单倍体加倍率均呈极显著差异,可见使用甲基胺草磷、炔苯酰草胺、氟乐灵可以提高玉米单倍体的加倍频率,但不同基因型单倍体对除草剂的敏感性存在差异。     

玉米自交系一年三代种植与选育技术研究

为确立玉米自交系一年三代种植的新模式,采用了温室与大田试验等研究方法,对玉米自交系加代种植与选育技术进行了研究。研究结果表明：玉米自交系山东大棚春播、山东夏播、海南冬繁一年三代种植与选育模式可靠,可操作性强,在不同环境条件下选育自交系扩大了选育范围。利用该加代模式,山东春季大棚2月25日左右播种,5月1日左右授粉,6月12日左右收获,灌浆期42天以上,籽粒基本饱满;夏季6 月15 日左右播种,10 月5 日左右收获,及时暴晒考种;海南冬季11 月8 日左右播种,2 月20日左右收获暴晒3 天及时运回山东大棚春播,完成一年三代。利用该模式选育出的自交系性状表现可靠,生产上可以利用。     

东北生态区玉米单倍体浸芽加倍效果的初探

以高诱1号诱导的玉米单倍体子粒为材料,采用秋水仙素浸芽的方法进行人工加倍。结果表明:秋水仙素浓度、浸芽的温度和浸芽时间对玉米单倍体加倍有明显的影响,且差异达极显著水平。0.05%秋水仙素和5%二甲基甲砜混合药剂在15℃下浸泡9h,单倍体的加倍效果最好,加倍率可达38.1%。     

玉米红白轴单倍体育种选择效应研究

以11份玉米自交系轴色按白×红或红×白方式组配了8个组合为基础材料,进行本地诱导、海南自然加倍试验。模型拟合度检验结果表明,5份材料单倍体红轴结实株数与白轴结实株数比例符合1∶1模型,3份材料不符合1∶1模型,说明红轴单倍体存在结实性遗传优势效应,红轴显性基因与结实性基因不同程度连锁。相关分析表明,红轴单倍体植株能显著增强结实性。     

农业气候资源变化对陇东塬区旱作粮食的影响分析

为了研究气候变化对陇东塬区旱作粮食的影响，利用陇东塬区1961—2020连续60年气候因子资料，采用线性回归、多项式函数、气候倾向率等方法，分析农业气候资源变化特征，进而分析80%保证率下农业气候资源变化对主要粮食作物冬小麦、玉米的影响。结果表明：日均气温稳定通过0℃和10℃的初日呈提前趋势，终日呈现推后趋势，初终日期间持续天数呈现极显著增加趋势；80%保证率下，日均气温稳定通过0℃和10℃初终日期间降水量随年代的增加呈现递减趋势，≥0℃和≥10℃积温随年代增加呈现增加趋势，日照时数随年代增加呈现递减趋势。农业气候资源变化造成小麦播种推迟，成熟提前，但生育期缩短主要体现在越冬期缩短上，有效生长期得到保证；夏季热量资源增加保证了玉米生长，成熟期提早为小秋作物收获后的秋播工作赢得了时间，有效扩大了作物种植面积。陇东塬区小麦、玉米气候产量与生育期内降水量呈显著正相关，水份影响着陇东粮食产量的生育全过程，水资源短缺是陇东塬区作物生长的制约因素；平均气温对小麦、玉米是不显著的负效应，温度是重要的影响因子；有效积温和日照时数对小麦、玉米的影响不一致，玉米受气候不确定性影响大于小麦。     

种植密度对玉米籽粒灌浆及脱水特性的影响

为了研究种植密度对玉米籽粒灌浆、脱水特性及产量的影响,探寻玉米收获时籽粒含水量与籽粒灌浆速率和脱水速率的相关性,建立玉米高产、高品质及合理密植栽培模式。以‘绿单2号’、‘绥玉10号’、‘鑫鑫1号’、‘德美亚3号’、‘吉单27’、‘嫩单11’为试验材料,采取裂区设计,种植密度为主区（种植密度设6.0万株/hm²、7.5万株/hm²、9.0万株/hm²、10.5万株/hm² 4个水平）,玉米品种为副区,测定授粉后不同时期各玉米品种籽粒灌浆速率、脱水速率、籽粒含水量、产量及产量相关性状,研究种植密度对不同玉米品种籽粒灌浆及脱水特性的影响。结果表明,‘德美亚3号’10.5万株/hm²种植密度下,授粉后55天灌浆即停止,其他玉米品种授粉后56~60天、61~65天籽粒灌浆速率差异不明显,并趋于0;授粉后41~65天,‘绿单2号’7.5万株/hm²处理籽粒含水量低于其他密度处理(P＜0.05),65天籽粒含水量最低,为41.34%;‘德美亚3号’7.5万株/hm²种植密度籽粒脱水速率表现单峰曲线趋势,峰值出现在授粉后51~55天,为3.90%/d;6个玉米品种10.5万株/hm²处理产量均低于其各自玉米品种其他密度处理,说明三江平原地区10.5万株/hm²密度不适于该6个玉米品种。综合籽粒灌浆、脱水特性及产量性状,‘鑫鑫1号’、‘绥玉10号’最适密度为6.0万株/hm²,‘绿单2号’、‘德美亚3号’、‘吉单27’最适密度为7.5万株/hm²;‘嫩单11’对密度处理不敏感。     

利用玉米黄绿苗标记单倍体诱导系选育早期加倍双单系（EDH）的研究

介绍了一种新型玉米单倍体诱导系,该诱导系兼具籽粒标记、幼苗标记和成株标记,可在幼苗期通过黄绿苗性状鉴别出杂合二倍体植株,可在早期加倍（EDH）、高自然加倍、单倍体回交和单倍体轮回选等技术方面应用,有明显的技术优势与应用前景。     

Genetic dissection of haploid male fertility in maize (Zea mays L.)

Haploid genome doubling is a key limiting step of haploid breeding in maize. Spontaneous restoration of haploid male fertility (HMF) provides a more promising method than the artificial doubling process. To reveal the genetic basis of HMF, haploids were obtained from the offspring of 285 F_2:3 families, derived from the cross Zheng58 × K22. The F_2:3 families were used as the female donor and Yu high inducer No. 1 (YHI‐1) as the male inducer line. The rates of HMF from each family line were evaluated at two field sites over two planting seasons. HMF displayed incomplete dominance. Transgressive segregation of haploids from F_2:3 families was observed relative to haploids derived from the two parents of the mapping population. A total of nine quantitative trait loci (QTL) were detected, which were distributed on chromosomes 1, 3, 4, 7 and 8. Three major QTL, qHMF3b, qHMF7a and qHMF7b were detected in both locations, respectively. These QTL could be useful to predict the ability of spontaneous haploid genome doubling, and to accelerate the haploid breeding process by introgression or aggregation of those QTL.     

前茬冬小麦栽培措施对后茬夏玉米光合特性及产量的影响

为了明确前茬冬小麦施氮和种植方式对后茬夏玉米光合特性及产量的影响,于2013-2015年华北平原冬小麦-夏玉米轮作区进行裂区试验。冬小麦施氮112.5 kg/hm2(N1)和225.0 kg/hm2(N2)为主处理,冬小麦等行距(U)改为夏玉米等行距(UR),20+40沟播(F)改为垄作(BP)的种植方式为副处理。结果表明,与UR和N1相比,BP和N2提高夏玉米叶面积指数(LAI)、叶绿素含量指数(CCI)、净光合速率(Pn)及干物质重(DM),且减缓LAI、CCI和Pn后期降低幅度。冬小麦季,与U相比,F种植方式增产3.1%、穗数提高6.9%、穗粒数提高2.4%。与N1相比,N2处理增产5.0%、穗数提高13.8%、穗粒数提高4.9%;夏玉米季,与UR比,夏玉米BP种植方式增产7.1%、穗粒数提高2.4%、收获指数提高5.9%。与N1相比,N2处理增产13.0%、穗粒数提高9.2%、收获指数提高11.9%。在华北冬小麦-夏玉米轮作区,冬小麦季施氮225.0 kg/hm2的条件下,氮肥后效明显,结合沟播冬小麦收获后在垄上直播夏玉米的种植方式是一种全程简化、高效、丰产的栽培措施,在华北平原冬小麦-夏玉米轮作区有很高的实践意义。     

Chromosome doubling of haploid maize seedlings using nitrous oxide gas at the flower primordial stage

In maize, inbred lines are used for the production of hybrid varieties. Corn breeders and researchers have considered using haploids to develop inbred lines; however, this procedure has not been practically applied because of the inefficiency of chromosome doubling of maize haploid seedlings. In this report, a procedure has been developed to overcome this difficulty. Maize haploid seedlings obtained from eight different genotypes were treated with nitrous oxide gas (2 days at 600 kPa). Treatment at the six‐leaf stage (flower primordia formation stage) significantly increased the occurrence of fertile sectors on both tassels and ears so that approximately half (44%) of the treated haploids produced kernels after self‐pollination. In the control, only 11% of haploids produced selfed kernels owing to spontaneous chromosome doubling. A strong genotypic effect on the occurrence of fertile sectors after the treatment was observed. This procedure can be used for inbred line development in maize breeding programmes.