玉米單倍體誘導系XKY—1和XKY—2的選育研究

王蕊 周聯東 王鐵固 孫佩 劉經緯

摘要 玉米單倍體技術加快了玉米育種進程，已漸漸成為玉米育種的關鍵技術。本文進行了單倍體誘導系XKY-1和XKY-2的選育試驗。結果表明，經過6代的自交和嚴格的選擇，選育出了對唐四平頭類玉米誘導率較高的玉米單倍體誘導系XKY-1和XKY-2。改良后的誘導系部分農藝性狀有較大改善，提高了株高、雄穗分枝數、雄穗主枝長。

關鍵詞 玉米單倍體；XKY-1；XKY-2；誘導；選育

中圖分類號 S513.038 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）13-0034-02

通過玉米單倍體誘導系誘導單倍體的方法可以使玉米自交系的選育由5～7年縮短為1～2年，加快了玉米育種進程[1-3]。目前，生產上應用的誘導系多為從國外引入，而我國獨有的玉米種質類群唐四平頭類群的誘導率普遍偏低。因此，本研究在保留誘導系誘導基因、籽粒Navajo標記基因基礎上，增強唐四平頭類種質遺傳背景，借助微效基因積累，篩選并改良現有玉米單倍體誘導系。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2013年對引入的一些誘導系進行針對唐四平頭類材料（昌7-2/H865的F1代）誘導率進行篩選，發現M1088具有較高的誘導率，誘導率達4.03%。唐四平頭類材料H861雄花發達，花粉量大，花期長，抗性好。利用H861和誘導系雜交，所得H861×M1088后代分離群體作為選育新誘導系的基礎材料，誘導率測定的測交材料為昌7-2/H865的F1代材料。試驗地點設在新鄉市輝縣試驗基地。

1.2 試驗方法

對基礎材料M1088×H861分離后代S1～S6按系譜法進行選擇，各代以單倍體誘導率、籽粒Navajo標記、花粉量、結實性及抗病性選擇為主。誘導率選擇從S2代開始，入選單株自交的同時利用其花粉進行單株誘導率測定，每個組合測交3穗。收獲后對得到的雜交果穗進行考種，籽粒有紫色糊粉層和白色胚芽尖，該類籽粒是擬單倍體籽粒。單倍體具有胚片窄小、長勢弱、葉鞘或葉色呈綠色等特點，種植后根據其特點，剔除葉鞘或葉色呈紫色、株型較大、生長勢較強的雜合植株，然后統計單倍體株數。

誘導率（%）=單倍體株數/測交結實籽粒（帶標記）×100

2 結果與分析

2.1 改良系的誘導率

通過對H861×M1088后代S2～S6連續5代的誘導率測定發現，S2代中優良標記穗行（H861×M1088）-2的第5株是S2代中誘導率較高的單株，具有2.56%的單倍體誘導率（表1），植株為青色。S2代中優良標記穗行（H861×M1088）-2的第8株是S2代中誘導率最高的單株，具有2.85%的單倍體誘導率（表2），植株為紫色。

如表1所示，對S3穗行（H861×M1088）-2-5進一步測定，單株單倍體誘導率介于2.85%～3.66%之間，平均誘導率3.36%，這是所有S3分離系中誘導率較高的穗行，其中第10株的誘導率最高，達3.66%。至S4代，上述誘導率最高的S3單株（H861×M1088）-2-5-10的后裔穗行單株單倍體誘導率介于3.83%～5.14%，平均誘導率達4.45%，其中（H861×M1088）-2-5-10-12單株誘導率最高，達5.14%。S5代，上述誘導率最高的S4單株（H861×M1088）-2-5-10-12的后裔穗行單株單倍體誘導率介于5.21%～6.33%之間，平均誘導率達5.66%，其中（H861×M1088）-2-5-10-12-7單株誘導率最高，達6.33%。S6代，上述誘導率最高的S5單株（H861×M1088）-2-5-10-12-7的后裔穗行單株單倍體誘導率介于7.17%～8.71%之間，平均誘導率達7.71%，其中（H861×M1088）-2-5-10-12-7-4單株誘導率最高，達8.71%。除了良好的標記性狀以外，（H861×M1088）-2-5-10-12-7-4還具有花粉量大、結實性好、抗病性強等特點，各方面均超越了原始單倍體誘導系M1088，命名為XKY-1。如表2所示，對S3穗行（H861×M1088）-2-8進一步測定，單株單倍體誘導率介于2.88%～3.64%之間，平均誘導率3.23%，這是所有S3分離系中誘導率較高的穗行，其中第6株的誘導率最高，達3.64%。至S4代，上述誘導率最高的S3單株（H861×M1088）-2-8-6的后裔穗行單株單倍體誘導率介于3.88%～5.21%之間，平均誘導率達4.49%，其中（H861×M1088）-2-8-6-7單株誘導率最高，達5.21%。S5代，上述誘導率最高的S4單株（H861×M1088）-2-8-6-7的后裔穗行單株單倍體誘導率介于5.43%～6.47%之間，平均誘導率達5.78%，其中（H861×M1088）-2-8-6-7-13單株誘導率最高，達6.47%。S6代，上述誘導率最高的S5單株（H861×M1088）-2-8-6-7-13的后裔穗行單株單倍體誘導率介于6.67%～8.81%之間，平均誘導率達7.57%，其中（H861×M1088）-2-8-6-7-13-10單株誘導率最高，達8.81%。除了良好的標記性狀以外，（H861×M1088）-2-8-6-7-13-10還具有花粉量大、結實性好、抗病性強等特點，各方面均超越了原始單倍體誘導系M1088，命名為XKY-2。

2.2 誘導系部分農藝性狀與改良前比較

誘導系的部分農藝性狀與改良前比較結果見表3。玉米單倍體誘導系XKY-1、XKY-2株高都明顯較M1088高（表3），XKY-1株高較M1088增加22.78 cm，XKY-2株高較M1088增加15.66 cm；雄穗分枝數有較大改善，分別由4.58個提高到7.82、6.54個；雄穗主枝長分別由原來的25.36 cm提高到30.24 cm和28.75 cm；XKY-1散粉期較M1088推遲3 d，XKY-2散粉期較M1088提早4 d。株高的提升有利于提高自然授粉質量，雄穗分枝數的提高增加了花粉量。

3 結論與討論

本試驗以唐四平頭類種質材料H861與玉米單倍體誘導系M1088雜交的F1代作基礎材料，按系譜法連續6代自交，每一代以單倍體誘導率、籽粒Navajo標記、花粉量、結實性及抗病性選擇為主[4-6]。經過6代的自交和嚴格的選擇，選育出對唐四平頭類玉米誘導率較高的玉米單倍體誘導系XKY-1和XKY-2。改良后的誘導系部分農藝性狀有較大改善，提高了株高、雄穗分枝數、雄穗主枝長。2個誘導系具有雄穗發達、花粉量大、花期長、抗性好等優點，基本可滿足開展唐四平頭類種質玉米單倍體誘導育種對誘導系的需求。

4 參考文獻

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