甲基胺草磷加倍玉米單倍體效果的初步研究

摘 要：以高誘1號誘導的不同基因型玉米單倍體為材料，在3～5葉期用不同濃度的甲基胺草磷溶液進行滴心處理，研究甲基胺草磷加倍單倍體的效果。結果表明：不同濃度的甲基胺草磷溶液的加倍效率存在一定差異，100 μmol/L的甲基胺草磷溶液處理的單倍體加倍效率最高；不同遺傳背景材料的加倍效果存在差異。

關鍵詞：玉米；單倍體加倍；甲基胺草磷

中圖分類號：S513.035.2 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2013）10-0029-03

周期長、效率低的常規育種方法不能滿足玉米育種的需求，單倍體技術的出現給育種者帶來了新的希望。利用單倍體技術選育自交系，可使材料的純合從常規育種的6～8個世代縮短到2～3個世代，不僅大大縮短了自交系的選育周期，加快了育種進程，還可以實現配子的多樣性選擇，提高有利基因型的入選頻率^[1]。但是在玉米育種中想有效應用單倍體技術，還需要解決幾個關鍵問題：如何簡便且大規模地獲得單倍體植株，如何簡便且有效地進行單倍體加倍等。這些技術難題是目前制約單倍體技術發展的瓶頸^[2]。本試驗以高誘1號誘導的不同遺傳背景的玉米單倍體為材料，在3～5葉期用不同濃度的甲基胺草磷溶液進行滴心處理，研究探討玉米單倍體加倍的方法及其影響因素，為單倍體育種技術的應用提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

父本誘導系材料為高誘1號，母本試驗材料是3個雜交組合的F1代：金海5號×青農105、鄭單958×青農105、農大108×青農105。加倍的化學藥劑選用了西格瑪-奧德里奇公司生產的純度為 98%的甲基胺草磷。試驗在青島農業大學農學與植物保護學院萊陽試驗站內進行。

2011年，通過選用的父本母本試材雜交誘導，從收獲的雜交種子中鑒定挑選單倍體。共獲得1 592個雜交果穗，收獲221 121粒種子，經過遺傳標記鑒定后，獲得紫頂白胚籽粒準單倍體籽粒30 626粒，準單倍體誘導率為13.85%。次年，經過大田單倍體植株形態學鑒定后，確定單倍體植株7 496株，平均誘導率為3.39%。

1.2 加倍方法

使用1%的肥皂水、0.1%的吐溫-80（TWEEN-80）溶液，將甲基胺草磷原液制成濃度為0、40、60、80、100、120和140 μmol/L的溶液。選擇長勢一致的單倍體幼苗， 待其長至3～5葉期時， 分別將以上溶液滴至單倍體植株的心葉處，每株約1 ml。不同濃度的溶液至少處理500株單倍體幼苗。

1.3 加倍率

單倍體植株開花后，采集一部分花藥置載玻片上，加1滴蒸餾水，用鑷子將花藥充分搗碎，使花粉粒釋放，加1～2滴0.2%的I-KI溶液，壓片，于低倍顯微鏡下觀察。正常花粉內含淀粉遇碘變藍色，活力低的花粉遇碘呈黃褐色。即加倍成功的單倍體植株花粉粒鑒定為藍色，加倍不成功的為黃褐色。

單倍體加倍率=加倍成功株數/單倍體植株總數×100%

2 結果與分析

2.1 不同濃度甲基胺草磷溶液的加倍效果

不同濃度的甲基胺草磷溶液對不同基因型的玉米單倍體均有加倍效果，但不同濃度之間的效果存在一定差異（表1）。金海5號×青農105各處理的加倍率為4.96%～24.57%，其中40、60、80、100 μmol/L的加倍效果之間的差異達到了極顯著水平；0 μmol/L（對照）與140 μmol/L之間達到顯著水平；40 μmol/L與140 μmol/L、40 μmol/L與0 μmol/L（對照）以及 60 μmol/L與120 μmol/L之間差異不顯著。鄭單958×青農105各處理的加倍率為4.78%～23.36%，其中40 μmol/L與140 μmol/L之間差異不顯著，其余各處理之間差異都達到了極顯著水平。農大108×青農105各處理的加倍率為4.96%～24.84%，40、60、80、100、120 μmol/L處理的加倍率之間存在極顯著差異； 40、140、0 μmol/L（對照）處理之間差異不顯著。

由表1和圖1知，不同處理中，用100 μmol/L的甲基胺草磷處理農大108×青農105的加倍效果最好，平均加倍率達到24.84%；用140 μmol/L的溶液滴心鄭單958×青農105的加倍率最低，為4.78%。3種材料的最高加倍率都出現在100 μmol/L時，分別為24.57%、23.36%、24.84%。當濃度小于100 μmol/L時，加倍效率隨濃度的增加而升高，從4.78%升到24.84%；濃度超過100 μmol/L 后，加倍率呈下降趨勢。

2.2 不同基因型玉米單倍體的加倍效果

濃度為100 μmol/L甲基胺草磷對不同基因型單倍體加倍效果的方差分析見表2。不同基因型的加倍效果不同，其中以農大108×青農105為母本的單倍體的加倍率最高，達24.84%；其次為以金海5號×青農105為母本的單倍體，加倍率為24.57%；最低為以鄭單958×青農105為母本的單倍體，加倍率為23.36%。以金海5號×青農105為母本的單倍體與以鄭單958×青農105為母本的單倍體的加倍率之間差異極顯著，與以農大108×青農105為母本的單倍體的加倍率之間差異不顯著。

3 結論與討論

6個不同濃度的甲基胺草磷對玉米的滴心處理都提高了玉米單倍體的加倍率，其中濃度為100 μmol/L時，效果最好。單倍體加倍率的高低也受母本材料遺傳背景的影響。

3.1 不同濃度的甲基胺草磷對單倍體加倍的影響

Wan等（1991）^[4]研究發現甲基胺草磷、拿草特、安磺靈和氟樂靈等4種除草劑對于玉米花藥愈傷組織進行處理，均表現出一定的加倍效果。Jakse等（2003）^[5]用50 μmol/L的甲基胺草磷處理洋蔥的鱗莖獲得了36.7%的二倍體植株。本試驗在3～5葉期用6個不同濃度的甲基胺草磷對3種不同基因型單倍體進行滴心處理。所有處理的加倍率均高于自然加倍率，說明在3～5葉期對單倍體進行滴心處理加倍的方法有效。用濃度為100 μmol/L甲基胺草磷對單倍體進行加倍時，效果最好，表明，此濃度處理加倍是比較有效的方法。惠國強等（2012）^[6]研究結果表明，甲基胺草磷、炔苯酰草胺和氟樂靈可以提高玉米單倍體的加倍率， 其中80 μmol/L甲基胺草磷的效果最好。這比本試驗出現最高加倍率的濃度低，這可能與試劑的純度、實驗的環境以及材料的遺傳背景等因素有關。當處理濃度小于100 μmol/L時，加倍率隨著濃度的增加而升高；濃度超過100 μmol/L后，加倍率迅速降低。這可能是因為甲基胺草磷本身的藥害作用，隨著濃度的增加，藥害也越嚴重，當超過一定值時，則會降低加倍效率。

3.2 不同基因型對單倍體加倍效果的影響

本研究發現同一濃度甲基胺草磷處理下，不同基因型的加倍率存在差異。在濃度為100 μmol/L時，3種材料的加倍率分別為24.57%、23.36%和24.84%。方差分析中，以金海5號×青農105為母本的單倍體與以鄭單958×青農105為母本的單倍體的加倍率之間差異極顯著，與以農大108×青農105為母本的單倍體的加倍率之間差異不顯著。表明，單倍體的加倍效率受遺傳背景的影響。Shatskay等（1994）^[8]認為，單倍體雄穗育性的差異是受核基因控制的，并且表現加性遺傳的特性，基因型不同其育性也有差異。這與惠國強等（2012）^[6]用甲基胺草磷加倍玉米單倍體的研究結果相符。與魏俊杰等（2007）^[9]使用秋水仙素溶液處理單倍體的研究結果一致， 即玉米不同基因型， 同一藥劑的加倍率有顯著差異。

參 考 文 獻：

[1]

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