玉米杂交诱导单倍生殖(单倍体)选育自交系技术规范(暂行版)

汇总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,组装集成出本规范,供试用参考。本规范制定了杂交诱导单倍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。在每个环节都还有技术关键(特别是人工加倍等多属商业机密范畴)在试用与待熟化。经多年实践验证,按此规范程序,只需2～3个生育世代即可批量选育出遗传高度纯合自交系。     

利用单倍体诱导系选育玉米自交系研究

利用单倍体诱导系选育玉米自交系可大大提高选育效率。本文回顾了玉米单倍体诱导系的选育现状,利用单倍体诱导系选育玉米自交系的基本程序。为加强单倍体诱导系在玉米育种中的利用,提高单倍体诱导率,建立一套高效的单倍体加倍方法、揭示单倍体诱导系诱导性状的遗传规律和诱导机制以及建立一套简便易行的鉴别单倍体和双倍体的技术是目前极需解决的问题。单倍体诱导系已在玉米育种中显示出巨大的应用前景,我国应加强这方面的研究并尽快应用于实践。     

玉米杂交诱导单倍生殖育种工具材料——单倍体诱导系

玉米育种的关键在于自交系的选拔。优良自交系选育的质量和速度决定了组配杂交种的水平和表现。传统的自交系选育方法所需周期长、规模大、费时费力,已不能适应现代市场对于新品种的需求。目前,最好的方法是双单倍体育种方法,此方法通过单倍体诱导系可以诱导产生10%左右的母本单倍体种子,经过加倍处理,即可获得100%纯合的自交系。杂交诱导单倍体育种方法的根基是诱导系的创制与诱导率提升。     

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。     

玉米单倍体自然加倍双轮回育种体系的探索

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，构建“单倍体自然加倍双轮回育种技术体系”。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，保持2个群体的遗传距离与配合力，逐步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，步入简单、快捷、高效的“单倍体自然加倍双轮回育种技术体系”。该体系经全面运行实施，验证了缩短育种年限、简化操作流程、节约选系成本、提高育种效率的效果。     

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。     

61份玉米DH系的SSR标记分析及性状遗传研究

采用SSR标记对由玉米自交系四-287×PHBIM组配的杂交F1经"吉高诱3号"诱导以及秋水仙素加倍后筛选所得的61份DH系进行进一步鉴定,并运用NCⅡ设计,将61份DH系与优良自交系L98与PH6WC组配成122个杂交组合,对DH系以及杂交组合的7个性状进行配合力及遗传力分析。结果表明,经SSR分子鉴定,61份DH系未发现偏分离现象;以单穗粒重、百粒重为目标,筛选出9个表现优良的DH系;以单穗粒重为目标,筛选出(M45×PH6WC、M42×PH6WC、M47×PH6WC)3个优良杂交组合。遗传力分析表明,株高、穗长可在早代选择,穗位高和秃尖长在晚代选择。     

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。     

同一基础材料的玉米DH系主要农艺性状配合力分析及应用潜力评价

以高诱5号为诱导系,M54×外引杂交种的F1代材料为基础试材,进行杂交诱导产生单倍体,经过加倍、鉴定、筛选后,获得8个优良DH系。通过不完全双列杂交试验,分析DH系的配合力表现,评价其应用潜力。结果表明,来源于同一基础材料的不同DH系之间一般配合力差异较大,MDH4和MDH8单株产量具有较高的GCA值,容易组配出高产杂交种。综合各农艺性状的GCA表现,DH系MDH4是组配高产优质玉米杂交种的理想亲本,DH系MDH8和MDH5有较大的应用潜力。MDH4×H451、MDH4×S121和MDH8×H451具有较高的TCA值和单株产量,可确定为优良组合,应进行多年多点试验,挖掘其应用潜力。遗传参数分析表明,对株高、穗位高、穗长、穗行数的选择可在早代进行。组配杂交种时,应着重选择在株高、穗位高、穗长、穗粗GCA表现突出的DH系或自交系为亲本,要兼顾双亲穗粗、千粒重和单株产量GCA和杂交种的SCA,改良行粒数应注重SCA的选择。     

玉米单倍体诱导DH系的分子鉴定研究

采用36个SSR引物对先玉335的418个DH系进行分子鉴定,并与田间形态性状调查结果对比。结果表明:DNA指纹技术是鉴定DH系材料是否完全纯合的有效手段,仅通过田间表型鉴定很难准确判断材料是否纯合。规范的加倍扩繁程序是解决DH系较高混杂状况的根本措施。     

玉米DH系产量性状配合力相关分析

以DH系为亲本组配杂交组合为对象,采用数量遗传学方法研究DH系产量相关性状的遗传变异规律。结果表明,诱导DH系的基础材料决定其诱导后代的类型,DH系的穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重等产量相关性状符合基因加性效应遗传规律。利用DH育种技术可以快速改良自交系的一般配合力(GCA),组配优良的杂交组合。     

酶法制备大豆寡肽的研究

以Promatex为工具酶对大豆分离蛋白进行水解,制备大豆寡肽.分别讨论了热处理温度和时间对DH值的影响,确定了热处理条件为90℃、10min.Promatex的水解条件为:pH值为7.0,酶用量为0.53ml,酶添加量为E/S:10.6%,温度50℃,水解6hr.制取的大豆肽的DH为28.23%,PCL在2-4之间为寡肽.     

玉米不同自交后代的单倍体诱导率和加倍率表现及DH系配合力分析

以PH4CV×PHB1M为基础材料,自交形成S₀、S₁、S₂、S₃ 4个世代.利用高频诱导系"JS6"对4个世代进行单倍体诱导.结果表明,S₀、S₁世代诱导率较高,诱导率分别为11.98%、11.23%.利用秋水仙素采取浸芽处理不同自交后代产生单倍体种子,影响加倍率的主要因素是秋水仙素浓度,不同浓度秋水仙素对单倍体加倍率显著不同,0.06%的秋水仙素加倍率最高,为20.91%;不同自交后代的单倍体加倍率无明显差异,但秋水仙素与自交后代存在互作效应.将4个不同自交后代的20个DH系与5个测验种形成的双列杂交结果表明,S₀世代产生的DH系的一般配合力均值较低;S₂和S₃世代DH系产量配合力变幅相近,一般配合力较高.S₂代是诱导产生DH系的最佳世代.     

玉米DH系遗传参数分析和育种效果

利用PH4CV×A6 F1进行单倍体育种,育成336份DH系为父本、以PH6WC为母本组配336个杂交组合,通过2年鉴定淘汰后综合性状较好的14个组合及先玉335(PH6WC×PH4CV)、通育99(PH6WC×A6)进行3次重复鉴定试验,就10个性状加显性效应进行方差、遗传系数和聚类分析.结果 表明,株高、穗位高、子...     

不同环境下玉米DH系遗传分析及其杂交组合丰产性及稳产性分析

以Reid类群骨干自交系PH6WC、PH09B为基础育成的4份DH系与PH6WC共5份自交系为母本,以Non-Reid、DOM群为基础育成6个DH系为父本,按NCⅡ设计组配30个组合,在长春、松原、响水3个生态区种植,评价新育成的DH系丰产性及稳产性,评选出最优组合。结果表明,3个环境下30个杂交组合产量均存在明显平均优势。组合J1590×J1881、J1590×J1577、J3D130×J1577,3种环境下产量对照优势均优于对照先玉335,均值分别为5.58%、5.28%、3.52%。父本DH系J1577、母本DH系J1590一般配合力高。分析30个组合3个地点的特殊配合力,结果显示,有14个组合SCA效应值为正值,组合J1590×J1881的SCA效应值最高,为13.18。丰产性分析表明,组合J1590×J2239、J1590×J1881高产稳产。综合分析,组合J1590×J1881丰产性、稳产性最好。     

栽培稻中间型品种和籼粳交DH株系的亲和性鉴定

以籼、粳标准测验种为母本，对栽培稻一些中间型材料、籼粳交DH株系及籼粳对照品种在内的共95份材料进行杂交亲和性鉴定，结果显示：全部材料的亲和性分化呈连续分布，可分为亲籼(ICV)、亲粳(JCV)、广亲和(WCV)及非亲和(NCV)4种类型；共鉴定到55份广亲和性材料，主要为中间型(18份)和籼粳交DH株系(34份)；亲本具有广亲和性的籼粳交DH株系几乎全部具有广亲和性(占96．2％)，且广亲和性强于对照品种零轮，而亲本不具有广亲和性的籼粳交DH中也能产生广亲和株系(占25．0％～57．1％)，但广亲和性略差。认为水稻广亲和性的产生可能是由籼粳分化决定的，选育中间型广亲和系是广亲和品种选育的主要方向。