玉米誘導系XKY-1和XKY-2的誘導效果及單倍體加倍研究

王文潔 張瑞平 周聯東 孫佩 劉經緯 王蕊

摘要?以四大基本模式（唐四平頭類群內改良、唐四平頭類×P群、唐四平頭類×蘭卡斯特、唐四平頭類×旅大紅骨）為基本材料，探討改良誘導系XKY-1、XKY-2對唐四平頭類種質的誘導效果，同時用組織培養方法對單倍體加倍進行了探索。結果表明，2個誘導系對唐四平頭類種質的誘導率平均達6%以上，加倍率可以達到20%。該研究為開展單倍體育種提供了參考依據。

關鍵詞?玉米;誘導系;唐四平頭種質;加倍率

中圖分類號?S513文獻標識碼?A

文章編號?0517-6611（2020）07-0041-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.07.012

Induction?Effects?of?Maize?Haploid?Induction?Lines?XKY1?and?XKY2?and?the?Doubling?Effects?of?Maize?Haploid

WANG?Wenjie，?ZHANG?Ruiping，?ZHOU?Liandong?et?al

（Xinxiang?Academy?of?Agricultural?Sciences?of?Henan，?Xinxiang，Henan?453000）

Abstract?With?four?patterns?（?TangSPT×TangSPT，?TangSPT×p?，?TangSPT×Lancaster?and?TangSPT×Lvdahonggu?）?as?the?basic?materials，?we?discussed?the?induction?effects?of?improved?inducers?XKY1?and?XKY2.?And?the?haploid?doubling?was?explored?by?tissue?culture?method.?Results?showed?that?the?average?induction?rates?of?improved?inducers?were?above?6%，?and?the?average?doubling?rate?was?about?20%.?The?research?provided?references?for?haploid?breeding?of?maize.

Key?words?Maize;Inducer;TangSPT;Doubling?rate

作者簡介?王文潔（1973—），女，河南新鄉人，副研究員，碩士，從事玉米育種工作。通信作者，研究員，碩士，從事玉米遺傳育種研究。

收稿日期?2019-09-06

玉米單倍體育種是一種有效縮短育種年限的技術。常規的育種方法選育自交系，獲得一個純系的時間平均大約需要6年左右，而單倍體育種技術只需2年，與常規方法相比，顯著地提高了育種效率[1-3]。但目前誘導率低和單倍體加倍率低一直阻礙了該項技術的應用。研究結果表明，不同誘導系的誘導能力差異顯著，同一誘導系對不同種質類群單倍體誘導效果存在顯著差異[4]，如農大高誘一號對不同遺傳基礎材料誘導率就不同[5]，因此分析單倍體誘導系對不同種質類群誘導效果的差異并進行誘導系的改良，有助于提高單倍體育種效率。

XKY-1、XKY-2是河南省新鄉市農業科學院選育的2個玉米單倍體誘導系，具有雄分支發達、粉量大的特點，在前期選育過程中表現較高的誘導率。2個誘導系的選育是以誘導系M1088為基礎材料，增加了唐四平頭種質的遺傳背景。為了進一步驗證新選誘導系XKY-1、XKY-2和M1088在唐四平頭類種質改良上的應用效果，筆者以唐四平頭類種質改良的4個基本模式（唐四平頭類群內改良、唐四平頭類×P群、唐四平頭類×蘭卡斯特、唐四平頭類×旅大紅骨）為材料，探討新選育誘導系XKY-1、XKY-2對唐四平頭類種質改良的誘導效果，同時對單倍體的化學加倍方法進行了研究。

1?材料與方法

1.1?供試材料?誘導系3個，包括XKY-1、XKY-2、M1088;基礎材料4個，包括昌7-2/LX9801、昌7-2/78599、昌7-2/PH4CV、昌7-2/340。

玉米單倍體種子加倍所用材料是以唐四平頭類H847×H865基礎材料，經誘導系誘導獲得的單倍體。

1.2?試驗方法

1.2.1?單倍體誘導。試驗在河南省新鄉市農業科學院的新鄉市試驗基地進行。3個誘導系進行分期播種。每個單倍體誘導系混粉，分別給每個基礎材料授粉，每個處理選擇5個標準穗統計總粒數。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，該類子粒是擬單倍體子粒。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。

單倍體誘導率=單倍體株數/雜交總粒數×100%[6-7]

1.2.2?單倍體種子加倍方法。

1.2.2.1?單倍體種子消毒及種子催芽。

種子消毒采用氯化汞，濃度為0.2%，方法是將單倍體種子用清水沖洗，浸泡24?h，在超凈臺內先用75%酒精消毒30?s，然后用無菌水沖洗1次，再用0.2%氯化汞浸泡10?min，然后用無菌水清洗，每次浸泡2?min，共清洗5次，然后用無菌紙吸干，放于滅菌的培養皿內。把消毒過的種子放在含有1/2MS培養基的培養皿內，28?℃暗培養3?d。

1.2.2.2?培養基的制備。

氨磺樂靈、氟樂靈2種物質分別用DMSO溶解配成0.08、0.15、0.30?mg/mL，濾膜除菌。配制MS培養基，在倒培養皿之前，在超凈臺里把氨磺樂靈、氟樂靈加入培養基里。

1.2.2.3?胚芽準備。

在超凈臺內把單倍體的胚芽用刀子剝開、切下，放在含有加倍劑培養基的培養皿內。28?℃光照培養，到玉米苗長至2～3片葉。然后將其種在育苗盤中，并轉移至溫室發苗，在幼苗長至4～5?片葉時移栽至大田。

1.2.2.4?指標計算。各項指標計算方法如下：

成活率（%）=單倍體成活數/單倍體處理數×100%;

結實率（%）=收獲DH株數/移栽單倍體植株數×100%。

1.3?數據分析?試驗數據采用Excel進行統計分析。

2?結果與分析

2.1?誘導系M1088、XKY-1、XKY-2誘導系對不同材料誘導效果的比較

不同遺傳景下單倍體誘導效果見表1。從表1可以看出，新選育的誘導系XKY-1、XKY-2均可提高改良的唐四平頭類種質材料的誘導率。改良前的M1088對4種材料的誘導率平均為3.65%，改良的誘導系XKY-1、XKY-2對4種材料的誘導率分別為6.28%和6.54%。改良前的誘導系M1088對昌7-2/LX9801的誘導率為4.16%，改良后的誘導系XKY-1、XKY-2使其誘導率提高到了6.82%和765%，3種誘導系對昌7-2/LX9801的平均誘導率達到了621%;使用改良的誘導系使昌7-2/78599誘導率從2.95%提高到5.98%和6.74%，3種誘導系的平均誘導率為522%;?改良后的XKY-1對昌7-2/PH4CV的誘導效果較好，由402%提高到了7.12%，XKY-2對其的誘導效果由4.02%提高到了5.38%;對于昌7-2/340材料，改良后的誘導效果從345%提高到5.20%和6.37%。

同一誘導系誘導下，不同背景的唐四平頭種質材料對誘導率有顯著影響。誘導4份改良唐四平頭類試驗材料中，M1088誘導率在2.95%～4.02%，平均值為3.65%;XKY-1誘導率在5.20%～7.12%，平均值為6.28%;XKY-2誘導率在5.38%～7.65%，平均值為6.54%。在3個誘導系誘導下，昌7-2/LX9801材料所得出的平均誘導率最高，為6.21%;昌7-2/340材料所得出的平均誘導率最低，為5.01%。

2.2?單倍體加倍效果

由表2可知，在添加氨磺樂靈除草劑的培養基里培養的牙尖，?0.08和0.15?mg/mL濃度的成活株率相近，分別為85%和82%，濃度為0.15?mg/mL的結實株率最高，為24.39%，隨著濃度的增加，成活株率和結實株率均下降。經過氟樂靈處理的培養基培養的牙尖，單倍體成活株率隨著濃度的增加呈下降趨勢，由86%降到了59%，結實株率隨著濃度的增加而逐漸增高。濃度為0.15和0.30?mg/mL的結實株率相近，分別為20.83%和18.64%。

3?結論與討論

玉米誘導系M1088用唐四平頭種質H861改良后，對通過4種基本模式改良的唐四平頭種質材料的誘導率均有所提高，對于昌7-2/LX9801、昌7-2/78599和昌7-2/340改良模式的基礎材料，可用誘導系XKY-2?來誘導以獲得單倍體材料;對于昌7-2/PH4CV材料，可以選用誘導系XKY-2?來誘導以獲得單倍體材料。

同一誘導系對不同種質類群的誘導率不同。很多研究發現，誘導系對唐四平頭類種質的誘導率較低。如孫瑞等[1]發現一般旅大紅骨種質的誘導率最高，其次是蘭卡斯特種質的誘導率，二者差異不顯著;瑞德和唐四平頭種質的誘導率較低，旅大紅骨種質與之達極顯著差異。林紅等[8]認為，瑞德血緣的誘導率明顯高于蘭卡斯特和唐四平頭血緣。對誘導的果穗脫粒時發現，玉米單倍體有時比較集中分布在果穗某個部位，這可能與吐絲時間有關，也可能與不同部位的誘導率差異有關。楊美麗等[9]也發現7個誘導系在玉米穗部不同部位（上部、中部、下部）誘導的準單倍體誘導率不同，5個誘導系中部居多，下部次之，上部最少。該研究獲得的誘導系對唐四平頭類種質的平均誘導率在6%以上，盡管誘導系在其他方面性狀較好，但在誘導率方面的改良及測定方面還需要進一步的研究。

就單倍體的加倍方法來看，很多人員也對氟樂靈和氨磺樂靈進行了大量的研究。如林霞等[10]利用了7個基礎材料與農大高誘1號雜交所獲得的玉米單倍體籽粒，通過不同濃度的氟樂靈研究玉米單倍體籽粒加倍效應。該研究在單倍體加倍上采用在培養基中加入加倍劑，用牙尖培養法進行了加倍探索，改種方法采用較低濃度下的長時間培養，對材料的破壞性較小，加倍率也適中。今后還需進一步研究以提高單倍體的加倍效果。

參考文獻

[1]?楊耿斌，程睿鈺，劉興焱，等.外引誘導系EMK-1誘導率和早熟玉米單倍體加倍技術研究[J].玉米科學，2014，22（6）：36-39.

[2]?劉念山，張智勇.玉米單倍體育種技術研究[J].內蒙古農業科技，2011（3）：38-40.

[3]?蔡泉，曹靖生，史桂榮，等.單倍體技術在玉米育種上的應用研究進展[J].黑龍江農業科學，2009（4）：15-17，20.

[4]?孫瑞，景希強，高洪敏.單倍體誘導系對玉米不同種質類群誘導效果的初步研究[J].遼寧農業科學，2013（3）：18?-21.

[5]?王紹新，曹志艷，許洛，等.農大高誘?1?號在不同遺傳基礎和生態環境下的誘導率[J].河南農業科學，2016，45（12）：25-28.

[6]?王蕊，周聯東，王鐵固，等.玉米單倍體誘導系XKY-1和XKY-2的選育研究[J].現代農業科技，2018（13）：34-35.

[7]?周聯東，孫佩，王文潔，等.玉米單倍體誘導系EMK-1誘導率的測定和單倍體自然加倍技術研究[J].河南農業科學，2015，44（9）：19-21.

[8]?林紅，孫德全，李綏艷，等.玉米單倍體誘導系對不同類群F1的誘導率評價[J].黑龍江農業科學，2014（6）：12-15.

[9]?楊美麗，王瑞英，陳志梅，?等.玉米不同基因型誘導系誘導效果研究及應用[J].中國農學通報，2017，33（4）：21-24.

[10]?林霞，唐秉暉，羅勇，等.基于不同誘導群體和除草劑對玉米單倍體加倍效果的研究[J].新疆農業大學學報，2016，39（6）：437-441.