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玉米种质资源研究发展现状及创新途径焦仁海仲义刘俊蔡鑫茹吴凤新刘兴二夏远峰(吉林省农业科学院，吉林公主岭 136100)玉米是全国第1大粮食作物[1,2]，在保障国家粮食安全、促进畜牧业发展、开发诸如工业乙醇等新能源方面发挥了举足轻重的作用[3]。
为维护国家粮食安全及自身经济发展做出了巨大贡献。
其中，新品种的选育与推广起到了不可代替的支撑作用，成为农业科技战略的核心。
据美国学者预测，未来粮食增产潜力70%依靠新品种持续不断更新换代，而品种的更新换代进展决定于种质资源的创新研究水平。
玉米种质资源研究发展现状及创新途径 1种质资源是保障国家粮食安全与重要农产品供给的战略性资源，是建设生态文明与支撑农业可持续发展的物质基础，是驱动农业科技原始创新与发展现代种业的芯片。
种质资源保护与利用具有公益性、基础性、长期性等显著特点。
种质资源是在不同生态条件下经过上千年的自然演变形成的，蕴藏着各种潜在有益基因，是人类生存和发展最有价值的宝贵财富，是作物育种、生物科学研究和农业生产的物质基础。
举世闻名的“绿色革命”和杂交水稻的成功均源于种质资源的开发与利用。
鉴于种质资源在农作物生产中的重要地位，世界范围内的种质资源竞争愈演愈烈，资源的争夺和发掘已成为竞争焦点，常规技术和现代分子技术相结合对种质资源进行深入精准鉴定评价、发掘、创新的研究已成为许多国家的战略共识。
从种质资源中获取“基因主权”，带来巨额财富，已成为发达国家及其跨国公司控制别国经济的一种新的战略手段。
种质资源不被专利保护，但从种质资源中获取的优异基因序列却可以实施专利保护，不仅可以使窃取别国基因资源的“生物海盗”合法化，而且将致使种质资源拥有国应用本国种质资源时变成非法化。
将给包括中国在内的发展中国家造成巨大的经济损失，并有可能对粮食安全和国计民生带来重大影响。
“种中国大豆侵美国权”等事件给人们敲响了警钟，充分说明了加强种质资源研究实力、提升总体研究水平的重要性。
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。
单倍体诱导技术在玉米育种中的应用刘培勋;刘和平;罗仁革;方军;黄成玺;曾锂【摘要】单倍体技术在种质改良和品种选育上具有显著的优势,已在实践中得到广泛应用.遗传诱导是获得单倍体最有效的方法.本文对单倍体育种的概况,单倍体的诱导,鉴定和染色体加倍的方法及发展情况进行了综述,并讨论了该技术在玉米育种中的应用.【期刊名称】《种子》【年(卷),期】2014(033)005【总页数】4页(P49-52)【关键词】玉米;育种;单倍体【作者】刘培勋;刘和平;罗仁革;方军;黄成玺;曾锂【作者单位】四川省广元市农业科学研究所, 四川广元628017;四川省广元市农业科学研究所, 四川广元628017;四川省广元市农业科学研究所, 四川广元628017;四川省广元市农业科学研究所, 四川广元628017;四川省广元市农业科学研究所,四川广元628017;四川省广元市农业科学研究所, 四川广元628017【正文语种】中文【中图分类】S335.4;S513单倍体(haploid)指具有配子染色体数的细胞或个体。
双单倍体(doubled haploid，DH)是指单倍体细胞(n)经过自然或人工诱导染色体加倍而形成的一种纯合基因型(2 n)。
诱导单倍体技术就是利用单倍体诱导系通过杂交诱发产生单倍体，再通过染色体组加倍使植物恢复正常染色体数，从而获得纯合基因型的一种育种方法，也称作单倍体育种。
全世界已有250余种作物应用了双单倍体技术，12种作物培育出了来自于栽培种的DH系。
利用单倍体诱导系可明显提高亲本产生单倍体的概率，此法简单易行，是目前制备单倍体最常用、最经济的方法之一［1］。
诱导单倍体技术在玉米遗传育种上具有以下优点:(1)两代培育出纯系，相比常规的育种方法需要六、七年获得一个纯系，显著缩短了育种周期;(2)流程简单，大大减少了培育自交系所需时间、人力和财力;(3)使选择变得更高效和精确，尤其是与分子标记和全年种植的苗圃结合应用的时候;(4)通过快速聚集控制产量和抗性的有利基因来培育或改良自交系，较传统方法简单、省时;(5)DH系没有显性基因的的掩盖，由隐性基因控制的性状容易显现，有助于研究诱变育种和突变遗传，同时在选择时能够淘汰不利的隐性性状个体;(6)为从事标记－形状连锁研究，功能基因组学，分子细胞遗传学和遗传工程研究提供了更好的选择［2］。
我国玉米单倍体品种玉米（学名：Zea mays L.）是我国重要的粮食作物之一，在全球也是最重要的粮食作物之一。
玉米的种类繁多，根据染色体倍性的不同，可以将玉米分为常规二倍体、单倍体和三倍体等品种。
本文将主要介绍我国的玉米单倍体品种及其特点。
一、玉米单倍体品种的概述玉米单倍体是指具有单倍体染色体组的玉米植株，其染色体数目为n=10，与常规的二倍体玉米(n=20)相比，单倍体玉米在遗传学研究和品种改良方面具有一定的优势和应用价值。
玉米单倍体在种质资源创新、基因组学研究和育种工作等方面发挥着重要的作用。
二、玉米单倍体品种的应用 1. 种质资源创新：通过玉米单倍体的杂交育种，可以快速创造出具有丰富的遗传变异的新种质资源，为玉米的品种改良提供了重要的材料基础。
2. 基因组学研究：玉米单倍体在研究基因组、基因定位和基因功能等方面具有独特的优势。
由于其染色体数目减半，使得基因组的研究变得相对简单，有利于快速鉴定和定位目标基因。
3. 育种工作：玉米单倍体在育种工作中可以通过杂交优势的利用，快速创造出优良的杂种品种，提高玉米的产量和抗性。
三、我国玉米单倍体品种的发展我国玉米单倍体品种的研究和发展起步较早，在过去的几十年中取得了显著的进展。
研究人员通过不断地杂交育种和筛选，创造出了许多优良的玉米单倍体品种，取得了丰硕的成果。
在我国，玉米单倍体品种主要分为两大类：恢复型单倍体和纯合型单倍体。
恢复型单倍体是通过自交育种后遗传特异性基因杂合的玉米种群，其具有较高的杂种优势；纯合型单倍体则是通过自交育种后继续自交得到的纯合系，可以作为不育系在玉米的杂交育种中应用。
四、玉米单倍体品种的展望玉米单倍体品种的研究和应用在我国还有很大的发展潜力。
随着科学技术的进步，特别是生物技术和基因编辑技术的发展，玉米单倍体的遗传改良和育种工作将更加精确和高效。
未来，我们可以期待玉米单倍体在提高玉米产量、提高抗虫抗逆性、改善玉米品质和开发新品种等方面发挥更大的作用。
单倍体育种的应用案例标题：单倍体育种的应用案例：优化作物育种的新策略引言：单倍体育种是一种利用植物细胞培养技术产生无性状元胞的方法，它为作物育种带来了前所未有的机遇和挑战。
本文将深入探讨单倍体育种在作物育种中的应用案例，展示其在提高作物品质、耐逆性、抗病能力以及增加产量等方面的潜力。
我们还将分享对该技术在未来发展中的观点和理解。
第一部分：单倍体育种的基本原理和方法在单倍体育种的基础知识部分，我们将介绍单倍体育种的原理和方法。
我们将解释如何通过基因突变、细胞培养和植物生长调节剂等技术手段，获得植物无性或单倍体细胞。
我们将详细介绍如何利用体细胞或花药培养、双倍体恢复和染色体片段引导等技术手段，将这些细胞转变为单倍体植物。
通过这一清晰的引导过程，我们能够确保所得到的单倍体植物具有良好的遗传背景和稳定的基因组。
第二部分：单倍体育种在作物改良中的应用案例在这一部分中，我们将呈现几个典型的单倍体育种在作物育种中被广泛应用的案例。
我们将重点介绍在提高作物品质方面的应用案例。
通过单倍体育种的筛选和遗传改良，研究人员成功地改善了大豆的蛋白质含量和氨基酸组成，在保持产量稳定的同时提高了作物的营养水平。
我们将探讨单倍体育种在增加作物耐逆性方面的应用。
在水稻育种中，单倍体育种技术被用于提高水稻抗盐碱、抗病害和抗旱能力，为粮食产量稳定和农业可持续发展提供了有力支持。
我们还将介绍其他作物，如玉米和小麦等，在单倍体育种中得到的突破性应用案例。
第三部分：单倍体育种的潜力和未来发展展望在这一部分中，我们将分享对单倍体育种技术未来发展的观点和理解。
我们将讨论该技术在减少育种时间和成本、提高育种效率等方面的潜力。
随着技术的不断发展和完善，我们可以预见，单倍体育种将成为作物育种的重要策略之一，为农业生产提供高效、可持续的解决方案。
我们将展望单倍体育种技术在遗传改良和基因组编辑等前沿领域的应用。
结合单倍体育种和基因编辑技术，我们有望实现对作物基因组的精确改良，为培育更适应不同环境和市场需求的作物品种打开全新的可能性。
单倍体育种技术在玉米种质创新上的应用与实践一、单倍体育种技术的原理单倍体育种技术是利用人工手段将杂交玉米种子中的单倍体植株通过诱导加倍处理，使其成为纯合子植株，从而提高杂交育种中的选择力和效率。
其原理主要包括以下几个方面：1. 人工诱导：通过化学诱导或物理因素的处理，使杂交种子中的单倍体植株出现率增加，从而提高单倍体植株的诱导效率。
2. 加倍处理：对诱导成功的单倍体植株进行加倍处理，使其染色体数目增加，从而转化为纯合子植株。
3. 人工受精：利用人工授粉的方法，将不同的单倍体植株进行交配，获得新的组合优势，从而开展新的玉米杂交育种。
通过以上原理，单倍体育种技术可以实现对玉米种质的创新和改良，为育种工作提供了新的手段和途径。
二、单倍体育种技术在玉米种质创新中的应用单倍体育种技术在玉米种质创新中具有广泛的应用价值，主要体现在以下几个方面：1. 提高育种选择力：单倍体育种技术通过增加单倍体植株的诱导出现率和加倍处理效率，可以提高育种过程中的选择力，对玉米的种质进行更精准的选择和筛选。
3. 拓展育种途径：单倍体育种技术可以拓展玉米育种的途径和方法，通过横向组合和纯合子的方法，可以获取更多新的种质资源，为玉米的种质创新提供更多的可能性。
1. 提高玉米产量：通过单倍体育种技术，可以加快对玉米产量相关性状的筛选和选择，获得更高产的优质玉米品种。
1. 加快育种进程：单倍体育种技术可以加快育种的进程，提高育种效率，为玉米杂交育种提供更多的可能性。
2. 拓展种质资源：单倍体育种技术可以拓展种质资源，通过对不同单倍体植株的人工受精，可以获得更多新的玉米种质资源。
通过以上发展前景的分析，单倍体育种技术在玉米种质创新中具有广阔的发展前景，将为玉米育种工作带来更多的可能性和机遇。
单倍体育种技术在玉米种质创新上的应用与实践【摘要】单倍体育种技术在玉米种质创新上的应用与实践是当前农业领域的研究热点之一。
本文首先介绍了单倍体育种技术的基本概念，以及探讨了玉米种质创新的重要性。
随后，详细阐述了单倍体育种技术在玉米种质改良、杂交育种、耐逆性改良以及产量和品质提升方面的应用和实践。
未来发展方向上，本文认为单倍体育种技术将为玉米种质创新带来新的可能性，促进玉米产业的进步。
通过综合利用单倍体育种技术，能够为玉米产业提供更多的技术支持，提高生产效率，推动农业现代化的发展。
单倍体育种技术的不断发展将为玉米种质创新领域带来更加广阔的前景和发展机遇。
【关键词】关键词：单倍体育种技术、玉米种质创新、应用、实践、改良、杂交育种、耐逆性、产量、品质、探索、发展、可能性、综合利用、产业进步。
1. 引言1.1 单倍体育种技术的基本概念单倍体育种技术是指利用单倍体生物材料进行育种的一种先进种质改良技术。
单倍体是指只有一套染色体的生物体，通常是由杂交后的杂种通过雄性不育剂处理或其他方法诱导形成的。
单倍体育种技术的基本原理是将杂种通过雄性不育或化学诱导等方式转变成为单倍体，然后再通过杂交、选择和再组合等方式进行育种。
单倍体育种技术利用单倍体的特性，可以实现加倍效应，即使得隐性基因显现出来，有利于挖掘种子中的隐藏潜力。
这使得品种的遗传变异更为多样，促进了种质的创新与进步。
单倍体育种技术还可以缩短育种周期，提高育种效率，加快新品种的育成速度。
通过单倍体育种技术，可以克服玉米杂种育种过程中的某些困难，提高玉米的遗传纯度和稳定性，为玉米种质创新提供了新的途径和可能性。
单倍体育种技术的应用，将为玉米产业带来更多的机遇和挑战，推动玉米产业的发展。
1.2 玉米种质创新的重要性玉米作为世界上最重要的粮食作物之一，其种质创新对于提高玉米产量、抗逆性和品质具有重要意义。
种质创新是指通过引进、筛选、改良和利用新的种质资源，以创造新的、优质的生物品种的过程。
科技成果——玉米DH育种技术技术开发单位北京市农林科学院玉米研究中心适用范围玉米DH育种成果简介针对玉米DH（双单倍体）育种中单倍体诱导系缺乏、外引诱导系适应性和抗性差、单倍体加倍效率低、难以规模化创制DH系、DH 系鉴定与利用不充分等问题，在玉米单倍体诱导系遗传改良与选育、单倍体鉴定与加倍、大批量规模化创制DH系、DH系鉴定与利用等方面开展研究并取得了重要成效。
主要创新点（1）通过对外引玉米单倍体诱导种质进行遗传改良，创新选育出系列诱导系，京科诱044、京科诱045、京科诱046等3个玉米单倍体诱导系，具有诱导率高、散粉性好、抗性强、易繁殖等优点，获得农业部植物新品种权，开展玉米单倍体诱导系杂种优势利用，提高诱导率，丰富了我国玉米单倍体诱导系种质基础，为DH育种技术大范围应用提供技术支撑。
（2）建立了依据籽粒标记和田间植株长势相结合的单倍体鉴定技术体系，提出玉米单倍体自然加倍的适宜区域、播期，改进化学药剂处理提高加倍技术，形成一套依据不同育种材料特性采用不同加倍方法的高效率加倍技术体系，提高了DH育种技术效率。
（3）形成一套适于工程化的链条式流水线作业育种技术体系，将种质基础构建、DH系创制、DH系鉴定与测配、杂交组合与鉴定等育种环节有序链接，实现规模化大批量创制DH系，8个获得植物新品种权。
玉米DH育种相关技术的突破，促进玉米单倍体诱导率、单倍体加倍率显著提高，为规模化工程化高效率育种奠定技术基础，促进了DH育种技术的普及与应用。
玉米单倍体诱导系京科诱045、京科诱046等先后被多家科研单位和种子企业引入，应用于玉米育种，提升育种技术水平，加快品种选育进程，增强种业竞争力。
效益分析建立以DH育种技术为载体，以知识产权为纽带的科研——产业创新联合体，经过筛选的玉米DH系通过科技合作等方式提供给企业，累计发放13732份，实现育种资源的创新、共享和应用，使企业很有效的从科研院所获得大量的育种材料，为新品种培育的成功增添了大量砝码，改变企业从研究院所单一的转让新品种的现状，从而可以有效提高企业的竞争力。
农艺学现代农业科技2019年第10期摘要本文从单倍体育种的特点和优势出发,阐述了单倍体育种技术在国内外的发展现状及其在玉米种质创新上的应用方向,提出在张掖市利用单倍体育种进行玉米种质改良的独特优势,为今后开展单倍体育种、加快玉米种质创新提供参考。
关键词玉米;单倍体育种;种质创新中图分类号S513;S336文献标识码A 文章编号1007-5739(2019)10-0032-02Application and Practice of Haploid Breeding Technology on Maize Germplasm Innovation WANG Chan 1,2LIU Jian-xun 1,2WANG Tuo-he 1,2ZHANG Li-rong 1,2ZHAO Xiang-tian 1,2*(1Zhangye Academy of Corn Seed Research ,Zhangye Gansu 734000;2Zhangye Academy of Agricultural Sciences )Abstract Based on the characteristics and advantages of haploid breeding ,this paper introduced the development status of haploid breeding technology at home and abroad and the direction of application on maize germplasm innovation ,put forward the unique advantages to develop haploid breeding in Zhangye City ,in order to provide reference for haploid breeding and accelerates maize germplasm innovation in the future.Key words maize ;haploid breeding ;germplasm innovation单倍体育种技术在玉米种质创新上的应用与实践王婵1,2刘建勋1,2王托和1,2张立荣1,2赵向田1,2*(1张掖玉米种子研究院,甘肃张掖734000;2张掖市农业科学研究院)玉米是我国也是我国种植范围最广、用途最多、产量最高的作物,通过生物育种实现节本增效是提高玉米产业国际竞争力的关键技术。
单倍体育种技术现已成为与分子标记辅助育种技术、转基因育种技术相媲美的三大生物育种技术之一,又因其快速、高效、可操作性强等特点成为国内外各大种子公司选系及工程化、商业化育种的重要手段。
1单倍体育种的优势及发展现状1.1单倍体育种的优势单倍体育种是指利用孤雌生殖、孤雄生殖和无配子生殖产生单倍体,再经过染色体加倍恢复育性,从而获得纯合自交系的育种方法。
单倍体的特点有以下几个方面:①只有1组染色体,单倍体染色体的加倍,相当于同质结合,仅需2代就能得到遗传上稳定,性状不分离的二倍体纯系植株;②具有个体生长发育所必需的全套基因,在适宜条件下可以正常生长;③植株矮小、叶面积小、花器较小、高度不育,因而不能产生正常种子,不能直接应用,加倍后才能用于育种[1]。
单倍体的特点决定了它是极为珍贵的育种材料。
一是单倍体经染色体加倍形成的纯合二倍体,性状稳定,仅需2代即可获得100%纯合的材料,而常规育种获得稳定的育种材料需要6~8代;二是不同于杂合体,单倍体形成的纯合二倍体没有显性性状的遮盖,淘汰不利隐性性状更为便利,从而获得优良纯合个体;三是加倍后的DH (doubled haploid )系可以直接用于育种,同时也是基因定位等遗传研究的好材料,也可以作为转基因的受体[2](表1)。
基金项目甘肃省青年科技基金(18JR3RG425)。
作者简介王婵(1984-),女,甘肃平凉人,农艺师,从事玉米遗传育种工作。
*通信作者收稿日期2019-01-30常规育种技术生物育种技术成本低低较高高适中较高操作简便简便较难难简便较难外源基因无无无有无无环境风险无无无有无无表1单倍体育种与常规育种技术比较单倍体育种通过育种顶层设计,整合育种资源,以系统科学思想为指导,以工程思维和技术方法为手段实现育种目标。
单倍体可以实现工程化育种,从而解决我国种业育种体系不健全、没有完整的产业技术链、以经验为主导的育种模式,起到优化育种产业技术链、加强设计育种、减少育种过程对经验的依赖。
单倍体育种系统的关键在于其生产过程完全可以从育种企业独立出来,由第三方公司代生产,提高了资源利用效率,降低了生产成本。
1.2单倍体育种技术在国内外发展现状自1921年人类首次从曼陀罗花药培养中获得单倍体植株后,单倍体育种技术先后在烟草、白菜型油菜和甘蓝型油菜中成功应用。
截至20世纪80年代,已在玉米、水稻、棉花、番茄、小麦和油菜等70个属、206种作物中得到了单倍体。
但单倍体自然发生机率仅为0.05%~0.10%,远不能适应规模化商业育种的需求。
如何进一步提高诱导频率,将单倍体育种技术与杂交育种、诱变育种、远缘杂交等结合应用,仍然是育种家们在未来几年研究的重点方向。
单倍体可以自发产生或者利用植物雌、雄配子组织培养产生。
目前,获得单倍体主要有2种方式:一是植物单倍体组织离体培养;二是孤雌生殖,包括远缘杂交、化学诱导、辐射诱导、诱导系杂交诱导。
在我国广泛应用的则为花药培养和诱导系杂交诱导。
花药培养技术主要应用在十字花科作物(如油菜)中,在小麦和大麦等禾本科作物上也有报道,但仅限于个别易诱导的特殊基因型上,离规模化应用还有较远的距离。
诱导系杂交诱导获得单倍体是玉米获得单倍体的主要32方法。
Stock6是最早发现的孤雌生殖诱导系。
但由于其诱导率较低,不少学者在它的基础上进行遗传改良,选育出WS14、KMS、ZMS、MHI、RWS等高频诱导系[2]。
我国第1个单倍体诱导系是中国农业大学选育的农大高诱导1号,打破了国外对单倍体诱导系的垄断。
随后,不少综合性状优良、诱导频率高且稳定的单倍体诱导系不断被创制出来。
农大高诱5号诱导率超过8%,且诱导率稳定,籽粒色泽标记清楚,农艺性状和繁殖性能均较好。
吉林省农业科学院育成的吉高诱3号,诱导率最高可达15.94%[3]。
此外,带有新的籽粒高油、黄绿色苗等的诱导系也即将(或已)投入使用[4]。
这种诱导方式要攻克的难题在于不断选育出新型诱导材料,大幅提高诱导率或使准单倍体的鉴别技术趋于简化。
单倍体的鉴定方法包括遗传标记鉴定法、形态学鉴定法、细胞学鉴定法、解剖学鉴定法、流式细胞仪鉴定法、分子标记鉴定法和生理生化鉴定法。
形态学鉴定法虽然直观简便,但需要植物生长发育到某个特定的时期才能进行检测,对于生长周期较长的木本植物检测周期过长。
玉米由于诱导系自身携带有籽粒色泽和植株色泽标记基因,用此方法鉴定单倍体准确率可高达98%。
细胞学鉴定能直接反映植株的倍性,是鉴定植株倍性最准确、最有效的方法。
目前,用流式细胞仪可快速检测植物的倍性,且适合于多种植物。
但该设备费用较高,不适于实验室使用。
分子标记鉴定法利用标记位点鉴定植物倍性,所用仪器设备简单、便于操作,是目前应用最广泛的单倍体检测方法。
常见单倍体加倍方法为自然和人工加倍2种。
自然加倍一般概率较低,易受环境和基因型等因素的影响,规模化应用时不建议采用。
人工加倍是恢复单倍体倍性的主要方法。
一般用秋水仙素诱变剂进行浸根、浸芽、浸泡分蘖等人工加倍方法。
研究发现,用植物生长调节剂或有机化学物质也能诱导染色体加倍。
近年来还有报道,加入萘嵌戊烷和一些除草剂类物质也可使植物染色体加倍[5]。
2单倍体育种技术在玉米种质改良上的应用2.1快速选育DH系单倍体育种技术可在2个世代内得到100%纯合的玉米自交系,再经过2年的测交组合试验,从选育自交系到育成杂交种只需4年时间,与常规育种相比省工省时,可以明显缩短育种周期[2]。
双单倍体植株每一品系都一个纯合的二倍体材料,可进行稳定繁殖,且无显性和隐性互作的干扰,在各种环境下均可以进行重复试验。
与常规法相比较,采用该群体进行数据收集可减小环境的误差,消除了早代竞争的影响,大大提高了QTL定位的准确性。
利用双单体群体可快速建立近等基因系,并对这些位点的作用机理进行深入研究[3]。
2.2群体改良常规育种中轮回选择基础群体中若某个体基因型杂合程度高,被选择后在带入有利基因的同时也带入大量隐性的有害基因。
而单倍体育种技术可消除这种显性基因对隐性基因的遮盖,增加选择的准确性,提高选择效率。
同时,单倍体雌穗在进行广泛分离的过程中,其分离的选择以及种质在一定的程度上为玉米种质创新提供了可能性。
2.3突变体的筛选单倍体只有一套染色体,没有显隐性关系,易受外界环境的影响产生突变。
突变可在自交系1~2代进行鉴定,经加倍处理,突变位点纯合,是选择良好突变材料的基础。
同时,如果能从突变体中选出有利变异对其进行改良,为优良基因的选育提供变异材料,则有利于玉米种质创新和遗传研究。
2.4杂交种亲本材料提纯复壮亲本种子纯度是玉米制种的关键因素之一,直接影响杂交种的使用价值。
多年繁殖后,亲本原来的优良性状会逐渐减弱或消失,严重时失去应用价值。
而使用单倍体育种技术产生单倍体,然后加倍形成DH系,使发生混杂或退化的玉米种子亲本恢复其纯度和优良特性。
2.5提高亲本选择效率单倍体育种技术能提高目标性状选择的准确性。
在单倍体时期,结合目标性状进行有效选择,可在一定程度上减轻工作量,具有一定的可行性或准确性。
同时,还能有利于DH 系鉴定等后续相关的工作,并能帮助育种人员选育出性状优良的玉米新品种。
3张掖发展单倍体育种的独特优势3.1生态条件好,单倍体诱导和加倍率高张掖市位于河西走廊中部,地理坐标为东经97°20′~ 102°12′、北纬37°28′~39°57′,海拔1200~5565m。
常年干燥少雨,蒸发量大,日照长、太阳辐射强,年平均日照时数为3052.9h,≥10℃的活动积温2980℃,正常年份无霜期为152d,昼夜温差大,被誉为“天然种子生产王国”[6]。
耕地多以灌漠土为主,土壤疏松,通透性好,蓄水保肥能力强,耕性良好,适宜各类作物栽培种植。
研究表明,生态环境对单倍体的加倍率有显著影响,在海南三亚的单倍体诱导率和加倍率显著高于长春、长岭,三亚更适合玉米单倍体诱导和加倍[7]。
而周玉乾等[8]对海南三亚、甘肃陇南、甘肃张掖3个不同生态区单倍体自然加倍率研究发现,在甘肃张掖单倍体自然加倍率最高,可达5.4%。
