玉米单倍体育种技术研究

摘要与常规选育方式相比,玉米单倍体育种技术可以在很大程度上优化传统育种技术方法。

高效利用该技术,可以节省很多的时间和育种成本,获得明显的成效。

现阶段,玉米单倍体育种技术相对较多,应用的鉴定方式也比较多元化。

为保证玉米单倍体育种技术广泛应用和推广,应该结合现状,科学地研究和运用。

本文对玉米单倍体获取方法及其鉴定方法的研究进展进行了综述,并对玉米单倍体育种技术的应用进行了展望,以期为该技术的推广应用提供参考。

关键词玉米;单倍体育种技术;应用中图分类号S513.035文献标识码A 文章编号1007-5739(2022)12-0013-03DOI :10.3969/j.issn.1007-5739.2022.12.005开放科学(资源服务)标识码(OSID ):玉米单倍体育种技术应用研究进展邵泽广(郯城县农业农村局,山东郯城276100)玉米是较早发现和利用杂交优势的农作物之一。

玉米杂交种丰产性好,适应性强。

常规选育法和单倍体育种法是目前应用最为广泛的2种自交系选育方式[1]。

常规选育法在运用期间,需要花费相当长的时间进行育种,一般为4~6年,整体选择效率不高。

在应用单倍体育种技术的过程中,可以直接借助配子体,周期比较短,能被控制在2~3年,育成的纯系很稳定,应用和发展前景非常广阔。

1玉米单倍体获取方法1.1自然发生的单倍体所谓自然发生的单倍体,是指在玉米种植期间,因为其生殖发育过程中会出现异常的情况,最终可能会出现孤雌或孤雄生殖。

一般情况下,自然发生的单倍体出现概率非常小。

因为这种单倍体高度不育,所以无论是玉米植株,还是玉米组织器官等均较二倍体弱小。

因此,在自然界中,单倍体的数量并不多。

1.2孤雌生殖一般而言,在玉米单倍体获取阶段,诱导玉米孤雌生殖的方式相对较多。

在实际生殖期间,可以采取授粉方式,刺激未受精的卵细胞,让其生长和发育,最终引起孤雌生殖,从而获得单倍体。

同时,也可以使用紫外线对玉米花粉进行高效处理,处理完毕后为正常玉米植株实施授粉,使其可以形成单倍体胚。

单倍体技术在玉米育种中的应用单倍体技术是一种重要的分子育种技术，它可以在玉米育种中发挥重要作用。

单倍体技术是指通过体细胞培养和染色体工程等手段，将多倍体植物细胞转化为单倍体植物细胞，从而获得具有单倍体染色体组的植物材料。

这种技术可以用于玉米育种中的基因定位、基因克隆、基因功能分析、基因组测序等方面。

在玉米育种中，单倍体技术可以用于基因定位。

通过将多倍体玉米花药培养在含有适当激素和营养物质的培养基上，可以获得大量的单倍体植株。

这些单倍体植株具有不同的基因型，可以用于构建遗传图谱和进行基因定位。

通过将不同基因型的单倍体植株进行杂交，可以获得具有不同基因型的二倍体植株，从而确定目标基因的位置。

单倍体技术还可以用于基因克隆。

通过将多倍体玉米花药培养在含有适当激素和营养物质的培养基上，可以获得大量的单倍体植株。

这些单倍体植株可以用于构建基因文库，从而获得目标基因的DNA 序列。

通过对目标基因进行克隆和表达，可以进一步研究其功能和调控机制。

单倍体技术还可以用于基因功能分析。

通过将多倍体玉米花药培养在含有适当激素和营养物质的培养基上，可以获得大量的单倍体植株。

这些单倍体植株可以用于构建基因敲除或过表达的转基因植株，从而研究目标基因的功能和调控机制。

单倍体技术还可以用于基因组测序。

通过将多倍体玉米花药培养在含有适当激素和营养物质的培养基上，可以获得大量的单倍体植株。

这些单倍体植株可以用于构建基因组文库，从而进行基因组测序和分析。

通过对玉米基因组的测序和分析，可以深入了解玉米的基因组结构和功能，为玉米育种提供重要的基础数据。

单倍体技术在玉米育种中具有重要的应用价值。

通过单倍体技术，可以实现基因定位、基因克隆、基因功能分析和基因组测序等目标，为玉米育种提供重要的技术支持。

宁夏农林科技，基金项目：宁夏农林科学院自主研发项目（DWHZC-2017007）。

作者简介：佘奎军（1982-），男，宁夏平罗人，副研究员，硕士研究生，主要从事玉米遗传育种工作。

E-mail：通信作者：杨国虎（1970-），男，宁夏银川人，博士，研究员，主要从事玉米遗传育种工作。

E-mail:收稿日期：2020-04-26修回日期：2021-06-091单倍体的发现及单倍体诱导系的选育玉米单倍体育种技术研究进展及展望佘奎军1，刘艳妮2，程晋龙1，杨国虎11.宁夏农林科学院农作物研究所，宁夏银川750002；2.银川能源学院，宁夏永宁750105摘要：玉米是重要的粮食、饲料作物，以及医药、工业原料。

选育优质高产的玉米杂交种对保障粮食安全，推动畜牧业的发展和保障工业原料的持续供给具有非常重要的作用。

单倍体育种技术是利用诱导系诱导产生孤雌生殖单倍体，单倍体加倍后可以快速获得纯系。

利用该技术可加快玉米自交系选育进程，提高选育效率。

文章阐述了单倍体育种的关键技术，包括单倍体诱导系的选育、单倍体诱导的机理、影响单倍体诱导率的因素、单倍体的鉴定方法、单倍体加倍的条件，分析了单倍体育种技术存在的问题，展望了玉米单倍体育种技术应用前景。

关键词：玉米；单倍体育种技术；诱导系中图分类号：S513文献标识码：A文章编号：1002-204X （2021）10-0025-06doi:10.3969/j.issn.1002-204x.2021.10.007Research Progress in Double Haploid Breeding Technology of MaizeAbstract Key words 2562卷10期R njABPI2产生单倍体诱导的机制qhirBqhirMATRILINEL MATLZmPLA NOTLIKE DAD NLDZmPLA MATRILINEL MATL NOT LIKE DAD NLDqhirZmDMP ZmPLA ZmDMPZmDMP3单倍体的诱导率及其影响因素佘奎军，等玉米单倍体育种技术研究进展及展望264单倍体的鉴定方法R njR njR njR nj R njR njR nj6单倍体育种技术存在的问题及展望R njABPI5单倍体的二倍体化方法CRISPR CasgRNACRISPR Cas参考文献：[1]CHASE S S.Selection for parthenogenesis and monoploids[J].Agronomia,1952,44:263-267.[2]COE E H.A line of maize with high haploid frequency[J].The American Naturalist,1959,93:381-382.[3]KERMICLE J L.Androgenesis conditioned by a mutationin maize[J].Science,1969,166:1422-1424.[4]LASHERMES P,BECKERT M.Genetic control ofmaternal haploidy in maize(Zea mays L.)and selection of haploid inducing lines[J].Theoretical&Applied Genetics,1988,76:405-410.[5]CHALYK S T.Creating new haploid-inducing lines ofmaize[J].Maize Genet Coop Newslet,1999,73:53.[6]Röber F K,GORDILLO G A,GEIGER H H.Invivo haploid induction in maize-performance of new inducers and significance of doubled haploid lines in hybrid breeding[J].Maydica,2005,50:275.[7]CHEN S J,Song T M.Identification haploid withhigh oil xenia effect in maize[J].Acta Agronomica Sinica,2003,4:19.[8]CAI Z G,XU X H,LIU Y L et al.The breeding ofJAAS3-haploid inducer with high frequency partheno-genesis in maize[J].Jorunal of Maize Sciences,2007, 151:1-4.[9]LI L,LI H C,XU X W,et al.Preliminary optimiza-tion of in-vivo haploid induction in maize[J].Journal of China Agricultural University,2012,171:9-13.[10]李向永，姜龙，王薪淇，等.糯玉米单倍体诱导和加倍的研究[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2016，44（8）：90-96.[11]WEBER D F.Today’s use of haploids in cornplant breeding[J].Advances in Agronomy,2014，123:123-144.[12]HU H,SCHRAG T A,PEIS R,et al.The geneticbasis of haploid induction in maize identified with anovel genome-wide association method[J].Genetics,2016,202:1267-1276.[13]PRIGGE V,MELCHINGER A E.Production ofhaploids and doubled haploids in maize[M].In:Loy-ola-Vargas VM,Ochoa-Alejo N(eds)Plant cellculture protocols.Berlin:Springer,2012:161-172. 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单倍体技术在玉米育种中的应用玉米（ZeamaysL）是一种在世界范围内广为种植的农作物，在食品物质、动物饲料、化学原料和可再生能源领域均具有重要的经济价值，是世界上最重要的粮食作物之一。

然而，在过去的几十年中由于气候变化和玉米作物的病虫害、遗传起伏等因素，玉米生长受到了严重的影响，给农民的收获带来了极大的损害。

为了改善玉米的品质，开发出适应性强的玉米新品种，单倍体技术被越来越多地应用于玉米育种领域，取得了良好的效果。

单倍体技术是一种基于植物染色体展现的突变类型，即在染色体中出现了单个染色体，而不是一对染色体出现，这样就可以获得更多可以改进育种作的突变基因。

这种技术在玉米育种背景下具有很多优势，可以提高玉米新品种的抗性和适应性，促进玉米育种的进步。

首先，单倍体技术可以获取大量的重要性状基因。

在玉米育种过程中，如果运用单倍体技术，则可以获取大量的新突变体，这些突变体中蕴含了大量重要性状基因，可以满足不同环境条件下玉米育种的需求。

因此，单倍体技术的应用可以更好地改进玉米的产量、品质和抗性，从而提高了玉米新品种的选择性，有效地降低了玉米种植的风险。

其次，使用单倍体技术可以更有效地实现玉米育种的目标。

借助于单倍体技术，可以在低成本的情况下，获得大量的突变体，从而能够更快地改良玉米新品种，进而缩短时间，实现玉米育种的目标。

此外，单倍体技术还可以帮助科学家们研究和分析从玉米中获得的生物和抗性数据，从而能够更好地指导玉米育种。

许多研究者已经使用单倍体技术来研究玉米抗病性，结果发现，单倍体技术在玉米育种方面取得了很大的进展，科学家们可以有效地利用这些突变的数据来研究玉米的生理抗性。

综上所述，单倍体技术是一种新兴的玉米育种技术，它不仅可以提高玉米新品种的抗性和适应性，还能有效加快玉米育种的进程，缩短研究时间，为科学家们研究玉米抗性提供新的机会，为玉米育种提供可靠的保障。

因此，在今后的时间里，单倍体技术将成为玉米育种的重要工具。

玉米单倍体育种是一种育种技术，通过诱导玉米花粉中的细胞减数分裂不完全或不正常，从而产生具有单倍体染色体组的玉米植株。

单倍体植株具有一半的染色体数目，通常为2n=20（玉米的染色体数为2n=40），因此被称为单倍体。

玉米单倍体育种可以用于加速育种过程、选择优良基因和杂交品种等。

在单倍体育种中，单倍体植株会表现出一些特殊的性状，其中包括：
1. 外部形态：单倍体植株通常较小，叶片狭窄，植株高度较低，与二倍体植株相比较为矮小。

2. 生长发育：单倍体植株的生长发育速度较快，从种子萌发到开花结实的时间较短。

3. 花序和花粉：单倍体植株的花序较小，花粉少且较小，有些单倍体植株甚至无法正常产生花粉。

4. 叶色：部分单倍体植株叶片可能呈现异色，如黄叶。

需要注意的是，单倍体植株的表现会受到环境因素和基因型的影响。

此外，由于单倍体植株的基因组处于不稳定状态，存在一些不利于育种的问题，如易发生染色体重组和遗传变异等。

因此，在玉米单倍体
育种中，需要结合其他育种技术和综合评价方法，进行进一步的选育工作。

粮油农资 242023.9单倍体育种技术在玉米育种中的应用李晓娜1，张玉秋1，刘雪利2，于鸿雪3（1.吉林省辽源市农民科技教育中心，吉林 辽源 136200；2.吉林省辽源市农业科学院，吉林 辽源 136200；3.吉林省辽源市绿色食品发展中心，吉林 辽源 136200）1　单倍体育种技术1.1　单倍体获得途径单倍体育种技术是通过加倍人工诱导或自然生成的单倍体植株，主要途径有化学诱导、组织离体培养和诱导系品种间杂交法等，得到纯合的二倍体植株，再选育自交系。

1.2　单倍体加倍技术单倍体加倍技术有自然加倍和人工加倍两种方法。

自然加倍是在自然环境下，单倍体植株各组织的染色体自然加倍，通常玉米单倍体植株雌雄不调，自交结实率受雄穗的加倍率影响，诱导材料、种植环境和播种时期的不同都会影响种植试验，所以自然加倍率仅为10%左右，还有许多单倍体加倍率低于5%，甚至在自然环境下不加倍。

人工加倍是使用秋水仙素和除草剂类化学试剂处理植物的生长器官，诱导植物染色体加倍。

秋水仙素处理的植物加倍率较为理想，但秋水仙素有毒，还易造成植物的药害加重，需要探索出合理的方案才能尽量不伤害人、植株和环境。

所以，目前人工加倍主要使用毒性小、残留低、易降解的甲基胺草磷、炔苯酰草胺和氟乐灵等除草剂类。

1.3　单倍体的倍性鉴定1.3.1　形态学鉴定　该方法最直观和便捷，单倍体的细胞核和细胞变小，导致植株在正常生长状态下较矮小，仅为二倍体的70%，花、叶和果实等均较小，目测即可选出大部分单倍体，单倍体开花早，花期长，花序密集。

1.3.2　染色体数鉴定　根据植株形态可将单倍体与二倍体区分，但鉴定必须用镜检确定，可区分主单倍体、嵌合体和非整倍体。

使用玉米根尖分生组织制作压片，显微镜下观察减数分裂细胞或体细胞中的染色体数量，可确定其倍数性。

1.3.3　叶片气孔鉴定　近年来最常使用的方法为叶片气孔鉴定法，叶片气孔鉴定法操作简单，且准确率较高，显微镜下观察气孔保卫细胞的长度，单倍体保卫细胞长度通常小于60微米，二倍体植株的保卫细胞长度通常在65微米以上。

单倍体技术在玉米育种中的应用单倍体技术是一种重要的遗传工具，在玉米育种中得到广泛应用。

这种技术可以在短时间内产生大量的纯合单倍体植株，为玉米的杂交
育种和基因定位工作提供了重要的手段。

在玉米育种中，单倍体技术主要应用于快速筛选纯合基因型的杂
交后代。

利用单倍体植株，育种者可以选择出具有优良遗传特征的线性，并通过杂交育种方法加以利用。

另外，单倍体植株也可以用于获
得新的玉米杂交组合，进一步提高玉米的产量和品质。

除了用于玉米杂交育种，单倍体技术还可以用于基因定位和分子
标记辅助选育。

例如，利用单倍体植株，育种者可以将某一遗传特征
与特定的分子标记联系起来，从而实现在不同品种间的遗传分析和基
因组定位。

这对于玉米的分子育种和基因功能研究具有重要意义。

综上所述，单倍体技术在玉米育种中的应用十分广泛，不仅可以
改善杂交组合，提高玉米的品质和产量，还可以为基因定位和分子育
种提供新增的手段，推动玉米育种的进一步发展。