玉米单倍体育种研究进展

基于孤雌生殖诱导系的单倍体育种技术在玉米育种中被广泛应用,极大加快了育种进程。综述了玉米单倍体获得的途径和加倍的方法,讨论了孤雌生殖诱导系产生单倍体的机理以及单倍体的应用价值,最后分析了单倍体育种技术存在的问题,并对应用前景进行了展望。     

玉米及其野生近缘材料的分类

根据大刍草形态学性状的显著区别,大刍草可分为5个植物学种。大刍草是玉米亲缘关系最近的野生近缘材料已被众多研究结果证实,玉米的直接祖先是否是大刍草还没有定论。对玉米与大刍草的分类系统作了介绍,同时对5个大刍草植物学种的特征特性、玉米与摩擦禾分类作了描述。     

玉米穗轴、叶鞘色泽与单倍体自交结实及出苗能力研究

以白轴绿叶鞘自交系B20为母本、以红轴紫叶鞘DH系D752为父本组配的F₁,进行单倍体诱导、自然加倍和DH系鉴定试验。通过卡方检测数据分析和DH群体遗传模型及混合分布方法分析,验证红轴、紫叶鞘单倍体自交结实优势。结果表明,红轴单倍体自交结实穗数量和出苗DH系数量极显著多于白轴,不符合1∶1比例;紫叶鞘DH系数量与绿叶鞘数量比符合1∶1比例,但紫叶鞘DH系占出苗总数比绿叶鞘高11.7%;红轴、白轴单倍体自交结实穗粒数最适模型均为4MG-AI,红轴4对主基因加、上效应估计值均高于白轴,白轴单倍体自交结实穗粒数遗传力比红轴高5.02%。玉米单倍体红轴和紫色叶鞘性状具有结实性优势。同时发现,玉米白轴单倍体个体穗结实力和绿色叶鞘单倍体出苗力显著高于紫色叶鞘单倍体。     

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。     

利用小麦与玉米远缘杂交诱导小麦双单倍体的研究进展

利用小麦（Triticum aestivum L．）与玉米（Zea mays L．）进行远缘杂交,通过玉米染色体的消失而获得小麦单倍体胚,再经幼胚离体培养及染色体加倍诱导双单倍体（Double haploid,DH）,是小麦单倍体育种的一种重要途径,用这种方法创建的DH群体是进行小麦分子标记研究和QTL分析的重要遗传材料。本文对DH群体创建过程中影响单倍体胚产生、单倍体及双单倍体植株形成等因素以及双单倍体的应用进行了综述,重点探讨了亲本选配原则、花期调节技术、2,4-D处理、玉米花粉和小麦柱头发育状况以及环境因素等对诱导单倍体胚效果的影响等方面的研究状况,同时对利用小麦与玉米杂交诱导小麦双单倍体技术进行了展望。     

玉米单倍体诱导系JS9诱导率研究

以玉米单倍体诱导系JS9为父本,以外引材料Stock6和CAUHO1作为对照,对不同基础材料进行诱导,并对不同授粉时间对基础材料诱导率的影响进行研究。结果表明,JS9对自交系及杂交种均可诱导并产生单倍体。对自交系的诱导结果表明,JS9的诱导率(8.54%)高于CAUHO1(3.03%)和Stock6(1.12%);在对杂交种的诱导中,JS9的诱导率最高(7.91%),CAUHO1次之(2.87%),Stock6最低(1.30%)。针对不同的基础材料,JS9的诱导率存在差异,自交系中,Reid、No Reid等材料诱导率高;杂交种中,Reid×DOM、No Reid×DOM杂优模式诱导率最高。     

酵母菌的倍性及其鉴定方法

[目的]鉴别单、二倍体酵母菌株。[方法]分析了2种倍性酵母茵的特征及其联系,对酵母茵体进行美兰染色、产孢后子囊孢子的番红染色以及低温特殊处理,对单、二倍体酵母进行区分与鉴定。[结果]酵母菌株经美兰染色后能清晰观察到两者的活性及其茵体大小的差异;产孢后的二倍体菌株,子囊孢子被染成红色,菌体为蓝色,而单倍体菌株只有蓝色的茵体;低温处理后,在长有单、二倍体混合茵株的平板上,二倍体的茵落明显大于单倍体。[结论]单、二倍体酵母茵在形态上、遗传上和生理上存在很大差异。可以借助一些辅助试验很好地把它们区分开来。     

小麦与玉米杂交产生小麦单倍体与双单倍体的稳定性

小麦与玉米杂交是诱导小麦单倍体最有效的途径之一, 但单倍体和双单倍体产生频率不稳定影响了该技术的应用。选用13个小麦杂种F₁代单交组合与玉米杂交, 研究了不同小麦生长环境、生长素处理、培养基和壮苗处理对单倍体及双单倍体产生频率的影响。小麦生长在大田, 去雄后割穗培养与玉米杂交平均得胚率为23.9%, 每个杂交穗平均得胚数6.8个, 均是返青后从大田移回冷温室盆栽的3倍以上;不同小麦杂交组合间胚产生频率存在明显差异。生长素Dicamba蘸穗处理平均得胚率是21.5%, 与2,4-D处理得胚率(21.1%)无显著差异, 但不同杂交组合间差异显著。B5培养基幼胚萌发率为70.9%~88.3%, 平均82.0%;1/2 MS培养基胚萌发率为70.0%~86.0%, 平均76.6%;两种培养基平均胚萌发率无显著差异。试管苗经壮苗培养基壮苗处理与试管苗经移栽壮苗处理后加倍效率分别是67.6%和8.6%。移栽壮苗处理的苗分蘖少, 生长较弱, 加倍处理后存活率低和加倍率低是其单倍体加倍效率低的原因。     

两种环境下玉米单倍体注射法与自然加倍研究

以玉米杂交种正大619为母本,单倍体诱导系桂诱1号诱导其产生的单倍体为材料,在温室大棚和大田两种环境下,采用秋水仙素注射法和自然加倍法进行单倍体加倍处理,对两种环境下不同加倍方法的散粉率和吐丝率进行方差分析。对散粉率的分析表明,在温室大棚环境下散粉率比在大田中有极显著提高,温室大棚中注射法与自然加倍散粉率分别是12.02%和13.97%,大田中分别为9.27%和6.87%。不同环境与加倍处理方法间的互作有显著差异,在温室大棚环境下,自然加倍法对提高散粉率的效果最好。对吐丝率的分析表明,吐丝率在温室大棚与大田环境之间有显著差异,大棚环境中注射法与自然加倍吐丝率分别是99.30%和99.37%,大田中分别为97.76%和96.36%。在育种基地创造适宜的玉米单倍体生长环境,自然加倍法也能够获得可观的雄穗散粉率,并提高雌穗吐丝率,从而提高单倍体育种效率。     

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。