单倍体诱导系在玉米育种研究中的初探

成苗率不高，结果表明加倍技术仍然是制约 DH 育种技术广泛应用的瓶颈。
关键词： 单倍体诱导系； 染色体加倍； 气孔密度； DH 育种
中图分类号： S 513. 03
文献标志码： A
文章编号： 1004-1524（ 2012） 06-0957 － 04
Primary research on corn haploid breeding
85% 以上细胞具有恒定一致的染色体数目。气 孔观察选取 3 ～ 4 叶期展开叶，轻撕其下表，Image-Pro Plus 6. 0 软件 测 定 气 孔 大 小 （ 长 与 宽） ， 每叶片 随 机 测 量 10 个 气 孔 取 平 均 值。统 计 每 cm2 叶面积内气孔数目为气孔密度。 1． 2. 3 染色体加倍
表明，不同诱导系间诱导率存在差异，MT041 平均单倍体诱导率显著高于其他 2 个诱导系，诱导率为 4. 17% ；
不同基因型母本间也存在显著差异，糯玉米和普通玉米材料单倍体率显著高于甜玉米，甜糯玉米杂交种对甜
玉米单倍体提高有利。0. 06% 秋水仙素溶液浸根加倍效果显著高于 0. 02% 浓度，但高浓度的秋水仙素处理
拟单倍体率 /% 1. 84 ± 0. 1 c 1. 92 ± 0. 1 c 3. 51 ± 0. 3 ab 4. 31 ± 0. 4 a 2. 34 ± 0. 3 bc 2. 41 ± 0. 4 bc 4. 87 ± 0. 4 a 4. 92 ± 0. 3 a
无胚种子数 /% 1. 74 ± 0. 1 1. 39 ± 0. 3 0. 72 ± 0. 1 1. 28 ± 0. 2 1. 73 ± 0. 1 1. 44 ± 0. 1 1. 23 ± 0. 2 1. 92 ± 0. 1
19
苏玉糯 2 号
wx
21
中 2jp233 × BN2
sh2 × wx
24
中 2jp233 × W41
sh2 × wx
47
Ph / 浚 9 － 21
Sh2 × Wx
7
Ph / F19 － 1
Sh2 × Wx
6
1122 5168 3287 4242 5088 9306 2128 2058
注： 同列不同行数据后没有相同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平。
注： 同列不同行数据后没有相同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平。
拟单倍体率 /% 2. 24 ± 0. 3 b 2. 08 ± 0. 2 b 4. 17 ± 0. 4 a 4. 39 ± 0. 1
无胚种子率 /% 1. 34 ± 0. 2 0. 93 ± 0. 1 1. 77 ± 0. 2 1. 14 ± 0. 1
1 材料与方法
1． 1 单倍体诱导系和母本材料 3 个父本单倍体诱导系分别为‘Stock 6’（ 四
川农业大学） ，‘MT041’（ 北京农林科学院玉米改 良中心） ，‘高诱 1 号’（ 中国农业大学） 和 8 个不 同基因型玉米（ 包括普通玉米、甜玉米、糯玉米和 甜糯玉米杂交种） 。 1． 2 试验方法 1． 2. 1 试验设计
2 结果与分析
2． 1 单倍体诱导率 2． 1. 1 不同单倍体诱导系效果比较
3 个单倍体诱导系在 8 个不同基因型的平均 诱导率存在显著 性 差 异，‘MT041 ’平 均 诱 导 率 最 高 3. 17% ，诱导系‘Stock 6’和‘高诱 1 号’的平 均诱导率分别为 2. 24% 和 2. 08% 。在杂交后代 中出现较高比例的无胚籽粒，全部诱导系杂交后 代中无胚籽粒数占到 1． 14% 的。 2． 1. 2 母本基因型对诱导率的影响
SBS903 × MT041 金童 × 高诱 1 号 901 × MT041 金童 × MT041 （ 中 2jp233 × W41） × Stock6 平均
表 3 不同材料间气孔观察值 Table 3 Stomatal density of different materials
材料
气孔密度 / mm2
气孔长度范围 / μm 气孔长度均值 / μm 气孔宽度范围 / μm 气孔宽度平均 / μm
10n
20n
Hale Waihona Puke Baidu
10n
20n
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20n
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10n
20n
与传统培育玉米优良自交系需 5 ～ 6 代以上 连续 自 交 相 比，双 单 倍 体 育 种 （ double haploid breeding，DH） 技术是一种快速、高效、经济的育
收稿日期： 2012-05-31 基金项目： 浙江省公益性面上项目（ 2011C22017） ； 浙江省农业科 学院科技创新提升工程项目 作者简介： 吕桂华（ 1981—） ，男，四川丹棱人，硕士，助理研究员， 主要从事甜玉米选育和推广工作。E-mail： lvguihua1778@ gmail． com * 通讯作者： 郭国锦，E-mail： guoguojin@ yahoo． com． cn
单倍体加倍采用浸根法（ Deimling 1997） ，种 子发芽到 5 ～ 7 cm 时，分别浸于 0. 02% 和 0. 06% 的秋水仙素溶液中 3 h 后，经冲洗、育苗盘炼苗、 移栽大田，统 计 单 倍 体 植 株 成 苗 率 和 加 倍 成 功 率。 1． 2. 4 数据处理
采用 Excel 2003 进行数据录入，DPS 9. 50 软 件的单因素随机区组进行统计分析。
试验于 2011 年在东阳玉米研究所城东试验 基地进行，通 过 育 苗 移 栽 和 错 开 播 期 调 节 花 期。 母本材料分别于 2011 年 3 月 28 日、4 月 3 日、4 月 10 日播种，父本诱导系 4 月 1 日同期直播和育 苗。 1． 2. 2 单倍体鉴定
拟 单 倍 体 鉴 定 采 用 Navajo 标 记 法 （ A1A2C1C2R-nj 基因控制） ，诱导系杂交后籽粒 胚乳着色胚无色为拟单倍体。单倍体鉴定采用 根尖染色体鉴定，观察和统计 30 ～ 50 个细胞，
LYU Gui-hua，XYU Xiu-hong，LU Hua-bing，GUO Guo-jin* （ Dongyang Maize Research Institute of Zhejiang Province，Dongyang 322100，China） Abstract： Eight different genotype female parent materials were induced by three haploid inducers （ Stock 6，Gaoyou 1 and MT041） to test their ability of producing haploid through grain color，chromosome number of root tip，stomatal density and field planting performance，and colchicine was used for doubling． The results showed that haploid induction rates of different inducers differed greatly． The haploid induction rate of MT041 was 4. 17% ，which was higher than the other two inducers． The female genotypes showed significant difference in induction rates． The haploid induction rates of the waxy and ordinary materials were significantly higher than sweet materials． The sweet-waxy corn hybrids were beneficial to increase the sweet corn haploids． The doubling effect of 0. 06% colchicine solution was significantly higher than 0. 02% colchicine solution by root-soaking，while seedling percentage in high concentration colchicine treatment was not high． Chromosome doubling is still a bottleneck restricting widespread application of the DH breeding techniques． Key words： haploid inducer； chromosome-doubling； stomatal density； DH breeding
吕桂华，等． 单倍体诱导系在玉米育种研究中的初探
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表 2 不同基因型材料诱导率 Table 2 The frequency of haploids induced from different materials
材料
基因型
穗数
杂交粒数
SBS903
sh2
11
金童
sh2
19
京科糯 2000
wx
单倍体诱导系在玉米育种研究中的初探
吕桂华，徐秀红，卢华兵，郭国锦*
（ 浙江省东阳玉米研究所，浙江 东阳 322100）
摘 要： 利用 3 个单倍体诱导系与 8 个不同基因型母本（ 普通玉米、甜玉米、糯玉米和甜糯玉米） 杂交诱导，根
据籽粒颜色、根尖染色体压片、气孔密度并结合田间植株表现鉴定单倍体，并利用秋水仙素处理加倍。结果
种模式，它正在与分子育种、转基因技术形成现 代育种 新 体 系［1］。化 学 试 剂 诱 导、孤 雌 生 殖 诱 导、远缘杂交诱导、花粉辐射诱导和花药培养等 多种途径都可产生单倍体。目前，DH 选系正逐 步替代传统方法成为国内外大型玉米种子企业 的主要选系技术。
尽管单倍体育种技术已大量应用于育种实 践，但孤雌生殖单倍体发生机理仍然不是十分明 确［2］。Bylich 研究表明，2 个精细胞在花粉管中
由表 2 可以看出不同母本基因型影响拟单 倍体诱导率。8 个不同基因型母本材料拟单倍体 诱导率变化范围为 1. 84% ～ 4. 92% ，普通玉米和 糯玉米 拟 单 倍 体 诱 导 率 显 著 高 于 甜 玉 米，Ph / F19-1 杂交诱导拟单倍体诱导率达到 4. 92% ，sh2 基因型获得拟单倍体诱导率较低，分别为 1. 84%
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浙江农业学报 第 24 卷 第 6 期（ 2012 年 11 月）
的运输速 度 与 单 倍 体 诱 导 系 呈 线 性 相 关，刘 志 增［3］通过对两精核进行 DAPI 荧光染色观察研究 表明两 精 核 距 离 过 大 是 单 倍 体 诱 导 机 制 之 一， Wedzony 研究［4］认为染色体排除是产生单倍体 的重要原因。目前，国内外育种家和学者主要利 用的诱导系有‘WS14’，‘MHI’，‘RWS’，‘高诱 1 号’和‘吉诱 3 号’等。不同单倍体诱导系对不同 基因型母本材料的诱导率不尽相同。本研究通 过三个诱导系分别与 8 个不同基因型的甜玉米、 糯玉米、甜 糯 玉 米 和 普 通 玉 米 杂 交，探 讨 不 同 单 倍体诱导系在玉米育种中应用的可行性。
表 1 诱导系对诱导率的影响 Table 1 Effect of different haploid inducers on inductivity
基因型
Stock6 高诱 1 号 MT041 平均数
来源
四川农大 中国农大 北京农林研究所
地点
东阳 东阳 东阳
种子数 总数 10992 8264 13143 32399
浙江农业学报 Acta Agriculturae Zhejiangensis，2012，24（ 6） ： 957 － 960
http： / / www． zjnyxb． cn
吕桂华，徐秀红，卢华兵，等． 单倍体诱导系在玉米育种研究中的初探［J］． 浙江农业学报，2012，24（ 6） ： 957 － 960．