玉米单倍体育种DH系筛选、评价

玉米dh系变异分析及管理方法研究玉米作为重要的农作物，它在农业发展中发挥着重要的作用，但由于其复杂的遗传机制，玉米DH系变异的分析和管理方法一直有待深入研究。

DH系是一种植物近交繁殖系统，研究它所带来的玉米变异，对于改善玉米品质，提高产量具有重要意义。

本文将介绍DH系变异概念，结合美国、德国和中国在DH系变异研究的最新进展，探讨DH系变异的分析、管理原理及方法的发展概况。

DH系变异是指在一定的遗传环境中，经由近交期灌木和衰亡期种子的变异表现，非性染色体的唯一类型的变异现象，又称为非性染色体变异歧化，为研究变异的重要遗传学是一种较新的方法。

DH系变异是一种系统性的近交变异，不一定每个变异型都是有益的，有些可能是负效应的，但有时可以产生有益的影响.美国研究人员对DH系变异的分析和管理方法进行了深入研究，他们采用empirical-bayesian法分析非性染色体变异歧化，构建以植物种质资源为基础的基因池，并借助计算机模拟进行优化设计，以达到较好的遗传育种目的。

研究发现，结合传统的基因调控方法，利用DH系变异可以进一步提高农作物的产量和品质。

德国也进行了大量的研究，专家们将DH系变异的分析与管理引入植物育种进程中，结合遗传学和统计学方法，为细胞分裂分析、连锁关系分析等遗传研究提供了理论依据。

专家们发现，利用DH系变异进行育种，在发挥对生长环境的适应性、抗性、品质的改善等方面都能较好的满足农业的需求。

在中国，也有很多有关DH系变异的研究，为了更好地控制和管理DH系变异，中国科学家采用多种多样的方法，比如引入抗逆基因，改良中间系统，这些技术都有助于加强玉米的抗性能力，以实现高产优质的玉米种植。

综上所述，DH系变异在玉米育种中具有重要意义，不仅可以改善玉米品质，提高产量，而且可以增强抗性能力，加强玉米的适应性。

总的来说，DH系的分析和管理方法的研究正在进行之中，所有研究成果都为改善玉米生产品质和提高产量提供了重要依据，为未来玉米育种提供了参考和借鉴。

在我国饲料、深加工、绿色清洁能源行业中，玉米这一粮食作物被广泛运用。

在传统育种模式下，选育一个优良的自交系，较多的依靠育种人员的丰富经验，其周期往往需要6-8代，其不仅耗费大量的人力、物力，占用大量的土地，选育的自交系其纯度难以有效保障，且商业化推广较难。

通过玉米单倍体技术快速选育自交系及新品种，可以缩短育种年限，大大提高育种效率，成为玉米商业化、工程化育种中不可缺少的重要技术之一。

笔者结合本单位单倍体育种工作的经验，从优秀种质资源汇聚、诱导获得单倍体、单倍体加倍、自交系甄选及分析、组配新组合，选育新品种等方面对该技术进行阐述，以期为单倍体育种工作提供一定参考。

玉米单倍体育种技术也称DH技术,因其能够将传统玉米育种6-8代的周期大大缩短至2代而成为玉米商业化、工程化育种中不可缺少的重要技术之一。

目前单倍体育种的主要方法是使用基础群体与单倍体诱导系杂交产生单倍体,经自然或人工化学加倍产生纯合可育二倍体。

随着世界范围内商业化玉米育种竞争日益激烈,玉米单倍体育种技术被越来越广泛地应用,但单倍体的获得与加倍的效率一直是限制DH技术发展的重要因素。

一、单倍体概述玉米单倍体这一概念是由Randolph和Stadler于1929年首次报道的，该概念一出，吸引了一大批遗传学及育种学方面的专家及相关人员对其进行研究及探讨。

在全球商业化形势愈发激烈的时代背景下，研究玉米单倍体育种技术，无论从经济角度还是遗传育种角度来说，都具有重要的价值，因此，近年来各育种公司及企业都加大了对这一课题的研究与投入。

玉米单倍体育种技术，顾名思义，就是在单倍体诱导的基础上，再经过染色体加倍，从而获得基因位点完全纯合的双单倍体系。

这种育种技术，也叫作DH育种技术，这种玉米单倍体在玉米原有甜、糯等优势的基础上，还具有长势较强、株高相对较高的优势，其抗倒伏的能力和抵御玉米常见病虫害的能力也要强于一般玉米品种，所以近年来在国内、国外的发展都比较迅猛，且受到广泛的关注。

玉米dh系变异分析及管理方法研究近年来，随着玉米新品种的开发，其质量的提高也愈发受到关注，因此研究其变异性也被越来越多的人所重视。

DH系是以R质体作为父本及F1植株作为实验材料，以交配系统突显和分析植物基因组内遗传变异的一种方法。

在这里，我们主要从玉米DH系变异分析及管理方法研究入手，重点分析玉米DH系变异类型、变异模式及生物学功能，以及DH系管理方法，旨在为玉米新变种分子育种提供实证研究支持。

玉米DH系变异分析玉米的DH系变异分析主要以染色体显性特征、DNA分子特征和抗性等三大类指标进行，其中染色体显性特征主要是包括由不同染色体组成的染色体组合差异及染色体结构变异；DNA分子特征主要是研究同一染色体上的DNA序列特征，如内含子、重复序列等；而抗性特征主要是研究植物对病原菌及其它有害生物的抵抗性。

玉米DH系变异模式在DH系中，玉米的变异模式主要有单倍体抗性、多倍体抗性、抗药性及复合抗性等。

单倍体抗性是指一个基因变异而导致的抗性，而多倍体抗性是指具有多个变异位点的基因组成的抗性；抗药性则指生物体对具有药物毒性的化学物质具有抗性；复合抗性则指多种不同的机制综合呈现的抗性特征。

玉米DH系生物学功能玉米DH系可以为农业生产提供多种优异的基因资源，而其这些资源的生物学功能主要有以下几方面：一是可以改善玉米性状，如提高玉米产量及品质；二是可以抵抗病害，以提高其抗病性；三是可以抵御不利环境，如旱灾、虫害等；四是可以改变玉米的适应性，以满足不同土壤、气候及养殖条件。

DH系管理方法要有效利用DH系，必须建立有效的管理方法。

在这里，我们主要探讨了以下几个方面：一是采取系统分类管理的方法，即用基因组分析的方法对DH系材料进行记录、比较和分类，以建立起DH系的系统管理；二是运用遗传调控方法，即引入优良的玉米基因资源，要不断优化DH系材料的性状；三是建立DH系农业种植模式，即专门研究DH系品种的旱、湿、病虫害等抗性及其农业技术要求；四是采取质粒标记技术，以进行基因位点测定。

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。

玉米单倍体育种DH系筛选、评价利用单倍体技术进行育种，不仅能缩短育种年限，加速育种进程，而且由于 DH 系的完全纯合，使育种者提高了选择的准确性，提高了育种效率。

近年来，单倍体育种技术已经逐步成为我国玉米常规育种的关键性技术。

前人在玉米单倍体诱导系选育、加倍技术等方面进行了相当多的研究，随着单倍体技术的逐步成熟，国内各单位单倍体育种规模的不断扩大，每年产生的 DH 系越来越多，在考虑低成本情况下，如何从大量的DH 系中尽快筛选出符合育种目标的优系，对广大育种者来说越来越重要。

本文结合国内外玉米DH 系的筛选评价研究及自身多年的实践经验，初步组装集成了玉米DH 系规模化筛选、评价技术流程，以期为广大育种者提供参考。

1 DH 系筛选、评价主要包括DH 系繁殖、鉴定筛选、测交等几个基本环节。

1.1 DH 系繁殖由于玉米单倍体加倍成功后，所结子粒不多，因此，需对其进行扩繁。

在北方进行加倍后，根据子粒多少进行分别处理。

一般结实 5 粒以上的 DH 系约占总数 85% 以上。

把 5 粒以上的 DH 系于当年冬天到海南省进行自交繁殖，每个 DH 系种植1 行，行长1.5～2.0 m，自交 5～8 穗。

同时，将剩余的种子留存北方备份（子粒偏少的DH 系至少留存 2 粒备份）。

对于 5 粒以下的 DH 系，第二年在北方种植并进行全部自交繁殖。

由于冬天海南省气候适宜，水肥充足，DH 系易于自交结实。

一般 DH 系在海南繁殖时期不进行鉴定、淘汰。

但对于突出的、重点优异 DH 系可以在海南直接进行测配，第二年参加北方的产量比较试验，这可大大加快育种进程。

如在海南繁殖未成功的 DH 系，第二年将留存的备份种子在北方进行繁殖。

1.2 DH 系鉴定筛选1.2.1 地块选择和种植方式第二年春季在北方试验田里，选择中上等地块（地势平坦，肥力一致），把扩繁成功的 DH 系各选择 1 个标准穗种植，2 行区，行长 4～5 m，高密度种植（80 000～100 000株/hm2）。

玉米(Zea Mays L.)是世界三大粮食作物(玉米、小麦、水稻)之一,是世界范围内种植最广、产量最大的作物。

玉米也是我国第一大粮食作物,广泛应用于深加工、食品、饲料、植物绿色清洁能源等多种产业。

传统的育种方法主要是通过不断选育优良自交系,大量的杂交选育等手段进行,这个过程主要依靠育种者的育种经验,存在工作繁琐,任务量大,育种周期长,用地面积大等问题,不利于规模化和商业化育种。

1929年Randolph和Stadler首次报道了玉米单倍体[1],开始了育种专家和遗传学家对于单倍体育种的探索和研究。

随着全球商业化玉米育种的竞争日益激烈,玉米单倍体育种这一革命性的技术被越来越多的遗传育种家和种业公司广泛应用[2]。

玉米单倍体育种技术主要是通过单倍体诱导,经染色体加倍后能获得基因位点完全纯合的双单倍体系(DH系)的育种技术,在国内外应用和发展迅速,与常规育种方法相比,具有加快育种进程、直接淘汰含有不利性状的隐性基因、作为纯合的遗传学和育种研究材料等多方面优势。

因此该技术已经与转基因育种技术、分子标记辅助育种技术共称为现代三大玉米育种技术[3]。

单倍体育种主要包括单倍体产生、单倍体鉴定、单倍体加倍产生DH系、DH系育种等几个主要步骤。

本篇文章主要就单倍体的诱导和鉴定环节进行综述。

1单倍体的产生具有配子体染色体组的个体、细胞或组织,它们分化生长出的植株称作单倍体植株。

单倍体可通过自然发生和人工干预两种方法获得。

1.1自然产生单倍体玉米单倍体自然发生的频率很低,约为0.002%~ 0.02%[4],一般是因为在生殖期出现异常所形成的,且单倍体高度不育,因此在自然界存量极小,无法满足现代育种对庞大的纯系需求,所以通过人工干预方法成为主要的手段。

玉米单倍体育种技术研究进展之单倍体的诱导与鉴定宋俊乔张盼卢道文孙海潮牛永锋董文恒李永江张莹莹张晓辉(安阳市农业科学院河南安阳455000)摘要:玉米是我国重要的粮食作物,也被广泛用于饲料及工业深加工。