玉米花藥培養影響因素的研究

董春林 張名義 楊睿

摘要[目的]研究玉米花藥培養的影響因素。[方法]以5種基因型玉米為例，研究了基因型、培養基種類以及激素配比對花藥誘導過程中形態變化及出愈率的影響。[結果]與YP、MS和玉培相比，N6培養基在花藥培養中褐化率、膨大率和死亡率較低；先玉335花藥誘導出愈率最高，為23.15%；2 mg/L 2，4-D+1.5 mg/L KT激素配比的效果最佳。[結論]該試驗為玉米花藥單倍體育種奠定了理論基礎。

關鍵詞 玉米；花藥培養；形態變化

中圖分類號 S513 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）03-0016-03

Abstract[Objective]To research the influencing factors of maize anther cultivation. [Method] With five maize genotypes as the research materials， we researched the effects of genotype， culture medium type and hormone combination on the morphological changes and recovery rate of maize in the process of anther induction. [Result] Compared with YP， MS and Yupei， culture medium N6 had relatively low browning rate， swelling rate and mortality during the process of anther induction. Xianyu 335 had the highest induction rate， which was 23.15%. And the hormone ratio 2 mg/L 2， 4D +1.5 mg/L KT had the best effects. [Conclusion] This research laid theoretical basis for the haploid breeding of maize anther.

Key words Maize；Anther cultivation；Morphological changes

自1975年谷明光等利用花藥組培技術培養出第1個玉米花粉植株以來[1]，人們不斷改進組培條件，在這二三十年中，育成了“桂三1號”、“桂花1號”及“玉單358”等一系列玉米品種[2-4]。然而，玉米花藥組織培養存在很大的基因障礙，且愈傷組織的分化率和再生率很低，這些因素都影響了花藥組培技術在玉米育種中的應用。該試驗選用了生產上大面積推廣的玉米雜交種，在4種培養基條件下進行培養，通過觀察玉米花藥形態變化，統計其出愈率，找出培養基和材料的最適組合，從而分化再生出植株，為玉米花藥單倍體育種奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

選用山西省生產上大面積推廣的5個雜交種鄭單958、先玉335、大豐30、晉單87和豐樂742作為供試材料。

1.2 方法

1.2.1 材料處理。

將材料分期播種于大田中，當雄穗伸出葉鞘時，鏡檢花藥小孢子，選取發育至單核中后期，且無病蟲害的雄穗，用濕紗布包好，于5 ℃冰箱中保存。

選擇表面呈淺綠色的花序，剪成合適的花序段，于0.1% HgCl2中進行表面消毒4 min，之后用無菌水浸泡沖洗3次，每次5 min。然后放在鋪有無菌濾紙的大培養皿中。

花藥接種后，在暗培養箱里進行暗培養，于31 ℃培養30 d左右。接種7 d后，每2 d觀察、記錄一次花藥的形態變化。30 d后，將愈傷組織轉入繼代培養基中培養。

1.2.2 試驗處理。

培養基處理：誘導培養基采用N6、YP、MS和玉培。

激素處理：添加的激素種類為生長素2，4-D、分裂素KT和6-BA，其添加量見表1。

2 結果與分析

2.1 誘導期內不同培養基對花藥形態的影響

采用的誘導培養基不同，玉米花藥形態變化也不同[5]。將鄭單958分別接種于N6、YP、MS和玉培4種培養基上進行誘導，于2016年8月觀察花藥的形態變化。由圖1可知，誘導期內不同培養基的玉米花藥形態具有較大差異。與其他3種培養基相比，N6培養基上的花藥褐化率、膨大率和死亡率均較低，培養第8天，其褐化率為33.24%，膨大率為65.22%，死亡率為22.39%。而同一天YP培養基上的褐化率、膨大率和死亡率分別為90.88%、85.20%和54.49%，但N6培養基上出現的水漬愈傷更多，說明培養基種類對花藥誘導期形態變化有較大影響。

2.2 誘導期內不同基因型對花藥形態的影響

由圖2可知，在同一種培養基上，不同基因型的花藥在誘導期的形態變化有較大差異。先玉335和豐樂742在接種第4天花藥開始膨大且出現褐化現象，而鄭單958、大豐30、晉單87出現在接種后的第6～25天，晉單87的褐化率達97.40%，基本全部褐化，膨大率也高達94.00%。接種后第6天開始，花藥開始呈水漬狀，并開始死亡，水漬率在大約14 d內逐漸加大，隨后逐漸減小。在觀察的第25天，先玉335的水漬率和死亡率均最低。

2.3 不同基因型對玉米花藥出愈率的影響

不同的玉米基因型會影響愈傷誘導的效率[6]，選擇單核中后期的玉米花藥，將其接種于N6培養基中誘導，不同基因型玉米的出愈率相差較大，與誘導期花藥形態變化基本一致，先玉335出愈率最高，為23.15%，豐樂742最低，為1.43%，而晉單87最終全部褐化死亡，未形成愈傷組織。結果說明玉米基因型是玉米花藥組織培養最重要的因素之一，需要選擇合適的基因型才能育出單倍體玉米品種。

2.4 不同培養基對玉米花藥出愈率的影響 培養基成分不同，則玉米花藥的出愈率也會不同[7]，用鄭單958、先玉335、大豐30、晉單87和豐樂742進行激素配比篩選試驗。在基本培養基N6上加入2 mg/L 2，4-D及不同濃度的KT和6-BA。結果顯示，同樣濃度的2，4-D條件下，加入分裂素能促進愈傷組織的形成，且KT的作用優于6-BA。該試驗中，2 mg/L 2，4-D+1.5 mg/L KT促進愈傷組織形成的效果最佳，出愈率最高，與郭新梅等的研究一致[8]。而晉單87在N6培養基上全部褐化死亡，即使加入激素仍不能緩解其褐化死亡，說明N6培養基不適合該基因型。

3 結論

培養基是外植體的主要營養來源，不同的培養基出愈率具有較大的差異。該試驗利用4種不同的培養基，觀察誘導期間花藥的形態變化，并統計其水漬愈傷率、褐化率、膨大率和死亡率，得出N6培養基更適用于花藥培養的結論。同時，生長素2，4-D和分裂素KT能有效促進愈傷組織的形成，而6-BA效果較不明顯。此外，基因型是影響玉米花藥培養的重要因素之一，該試驗利用5種不同基因型材料進行花藥離體培養，其出愈率有明顯差異，其中先玉335出愈率最高，為23.15%，而晉單87未形成愈傷組織，說明選擇正確的基因型對愈傷組織的誘導及獲得單倍體玉米材料至關重要。

參考文獻

[1] 中國科學院遺傳研究所組織培養實驗室四室一組.誘導玉米花粉植株的初步研究[J].遺傳學報，1975（2）：138-142.

[2] 北京海淀區東北旺公社試驗站，中國科學院北京植物研究所玉米單倍體育種協作組.玉米花藥培養的研究初報[J].植物學報，1975，18（2）：180-182.

[3] 廣西壯族自治區玉米研究所，北京市海淀區東北旺公社試驗站，中國科學院北京植物研究所.玉米花藥培養的研究[J].植物學報，1977，19（2）：89-94，169.

[4] 吳甲林，鐘秋蘭，農方紅，等.花藥培育成玉米純系及其雜交組合的試種[J].中國科學，1983，13（2）：154-161.

[5] 金航，張金渝，張智慧.影響花藥培養的主要因素[J].現在中藥研究與實踐，2006，20（3）：61-64.

[6] 原玉香，耿建峰，張曉偉，等.影響玉米花藥培養效率的因素研究[J].華北農學報，2001，16（3）：12-16.

[7] 郭奕明，楊映根，郭仲琛.玉米花藥培養和單倍體育種的研究新進展[J].植物學通報，2001，18（1）：23-30.

[8] 郭新梅，葉克蓯，裴玉賀，等.影響玉米花藥培養特性關鍵因素的研究[J].玉米科學，2013，21（4）：83-88.