单倍体育种技术在玉米种质创新上的应用与实践

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。

浅谈当前玉米育种中存在的问题和对策作者：王春华来源：《农民致富之友（上半月）》 2019年第17期我国是一个农业大国，同时也是一个玉米生产大国。

玉米生产技术的提高不但要求种植技术的不断革新，同时还需要玉米育种方面的技术创新。

我国的玉米品种主要经历了农家品种和部分品种间杂交种、优良农家种和双交种、单交种等发展阶段，到21世纪以来，随着玉米品质的不断优化，我国开始进行玉米产量和玉米质量并重，不断推广特制玉米品种。

文章基于当前玉米制种发展的现状，开始了对当前玉米育种中存在的问题和对策的探究，以期为下一步玉米制种产业发展提供借鉴。

一、我国玉米育种产业发展现状21世纪以来，我国玉米产量得到不断增长，玉米增产已成为粮食增产的重要体现，但伴随着近年来玉米产业消费总量的不断上升，玉米供求关系发生了明显的变化，我国逐渐由玉米出口国变成了玉米进口国。

据报道2009年以后，我国每年都要从其他国家进口玉米，进口数量从2009年的100万吨上升到2015年的230万吨。

作为最大的农业生产国和最大的种子需求国，我国每年玉米所需的杂交种9亿kg。

基于现实需求，我国种子企业发展迅速，种子市场得到全面开放，虽然在种子产业发展方面取得一定成就，但是，由于产业发展起步晚，时间较短，产业技术力量比较薄弱，农民看中品种却不识品牌，对市场不够了解，呈现出多而散、小而乱的局面。

二、我国玉米育种存在的问题1、育种针对性不明确，种植资源狭窄玉米育种受到地理位置、气候环境、光照等多个条件的影响，对于不同的地域，玉米育种时应具体问题具体分析。

例如河北省北纬36°-北纬42°，北部张承海拔较高，多为山地，平原面积较小；南部石家庄、邯郸平原面积广大，而当前在审定的玉米品种中，这些品种对气候条件的适应性较窄，多个品种只是适应局部小气候，育种针对性有待增强。

目前新培育的新品种，多个品种间遗传背景相似，未能有效的利用各地方资源的优势，导致品种间抗逆性和抗病性能类似，一旦出现病虫等逆境危害，玉米产量和品质将会遭受严重破坏。

简析玉米单倍体育种技术要点作者：郭玲玲郭晓霞王凤莲张方圆来源：《南方农业·下旬》2021年第10期摘要单倍体育种是农业发展的重要组成部分，尤其是在我国北方，玉米生产占有很大的比重，因此，对单倍体育种技术进行研究，有利于促进玉米的生产效率和玉米培育生产业的发展。

基于此，对玉米单倍体育种技术进行详细的介绍。

关键词单倍体育种;玉米;影响因素中图分类号：S335.4 文献标志码：B DOI：10.19415/ki.1673-890x.2021.30.112玉米是我国农业作物的重要组成部分，如何开发并应用新的玉米栽培技术，是玉米产业发展必须面对的重要问题。

单倍体育种可以迅速获得纯合体，缩短育种年限，因此，做好单倍体育种工作是当前玉米种植产业中的重要工作。

基于此，就玉米单倍体育种技术进行详细的分析和探讨。

1 玉米单倍体育种的相关工作1.1 选育优良种子选择优良的玉米种子，是开展玉米单倍体育种工作的重要基础，也是提高玉米产量的有效途径。

1）工作人员必须对玉米栽培地进行考察，观察并记录玉米种植地的气候和土壤特点等环境条件信息，分析土壤中各种成分的含量，并以土壤成分指标为依据，选择最适合生长的玉米种子[1]。

2）在选种的过程中，工作人员应首先观察玉米种子的外观，检查玉米种子是否饱满、有无磕伤等，并对玉米种子的发芽率及该玉米种子发育后的产量等进行统计调查，选用最合适的玉米种子。

3）栽种前，工作人员必须对选用的种子进行二次检查，筛选出坏种。

在栽种时，还应该使用合适浓度的杀菌剂对种子进行杀菌，提升种子的发芽率，对玉米病虫害进行预防。

1.2 合理密植合理密植也是玉米单倍体育种过程中需要注意的问题，如果玉米在种植时间距过近，在玉米植株长大的过程中，会出现叶片互相遮挡、土地养分不足等现象，不利于玉米的生长发育，因此，必须对玉米进行合理密植。

1）在栽种以前，选择并标记玉米的播种位置，玉米播种间距要根据不同种类的生长需求进行界定。

植物单倍体诱导技术发展与创新
植物单倍体诱导技术是植物育种和遗传学研究中的重要手段，其发展与创新对于推动植物科学的发展具有重要意义。

近年来，随着分子生物学和遗传学技术的不断发展，植物单倍体诱导技术也在不断创新和优化。

传统的植物单倍体诱导技术主要采用秋水仙素诱导和化学诱变等方法，但这些方法具有突变频率低、突变谱不广等局限性。

为了克服这些局限性，研究者们不断探索新的单倍体诱导技术。

其中，基因编辑技术的快速发展为植物单倍体诱导提供了新的途径。

基因编辑技术可以通过对植物基因进行精确的修饰和调控，实现植物单倍体的高效诱导，并且突变频率高、突变谱广。

除了基因编辑技术外，研究者们还尝试将其他技术手段与传统的单倍体诱导方法相结合，以获得更好的诱导效果。

例如，有研究者将基因编辑技术与秋水仙素诱导相结合，成功实现了对植物基因组的精确修饰和单倍体的高效诱导。

此外，还有研究者将基因编辑技术与化学诱变相结合，提高了突变频率和突变谱的广度。

除了技术手段的创新外，植物单倍体诱导技术的应用范围也在不断扩大。

以前，植物单倍体诱导技术主要应用于模式植物的研究，但随着技术的不断发展，越来越多的作物被纳入到研究中。

例如，水稻、小麦、玉米等重要粮食作物已经成功实现了单倍体诱导，这将有助于加快这些作物的遗传改良和育种进程。

综上所述，植物单倍体诱导技术的发展与创新为植物科学的发展提供了强有力的支持。

未来，随着技术的不断进步和应用范围的扩大，植物单倍体诱导技术将在植物育种和遗传学研究中发挥更加重要的作用。

·18·种业导刊，2019年第2期Journal of Seed Industry Guide玉米育种技术研究进展王鹤桦，刘金海（信阳职业技术学院/医药生物检测河南省高校工程技术研究中心，河南 信阳 464000）玉米是我国播种面积和总产量最大的粮食作物，也是主要的饲料原料和重要的工业原料。

近年来，随着畜牧业的快速发展，玉米的需求日益增加。

与此同时，我国玉米品种营养品质差，赖氨酸、色氨酸含量低等，严重影响了畜禽发育以及人民的身体健康。

因此，亟需加快育种步伐，生产出更多质量更好的玉米来满足生产、生活的需要。

1 玉米育种技术1.1 单倍体育种单倍体是用天然或人工诱导方法（例如孤雌生殖）获取单倍体生物以及用单倍体生物培育后代的育种方式，主要有诱导品系、组织体外培养和化学诱导的杂交方法等。

单倍体诱导商业价值巨大，常规的杂交育种周期长，诱导单倍体加倍产生纯合的二倍体，直接利用配子体进行选择，只需2～3 a 即可育成稳定的纯系，可大大缩短育种时间、减少成本。

中国农业大学陈绍江团队创建了玉米单倍体育种高效技术体系，将基础研究与技术发明以及育种实践结合起来。

吴鹏昊等比较了多个不同遗传背景的单倍体雄穗自然加倍能力，探明单倍体雄穗育性恢复不受细胞质基因的控制，而受核基因控制。

有学者认为基因型在单倍体雌穗育性恢复中起主要作用，单倍体雌穗育性恢复过程与雄穗育性恢复过程相对独立。

北京市农林科学院玉米研究中心已经创制出8个具有诱导率高、结实性好等优良特性的玉米单倍体诱导系，并率先利用和选育出3个单交种型诱导系，选育出系列优良玉米品种11个。

有学者认为用同族单倍体诱导剂生产母体单倍体是常用的单倍体育种方法，在玉米育种中非常有效，并开发了一种从花粉粒中分离出3个核和从四分体中分离出4个小孢子的方法，观察到非整倍性在三核期高发，表明配子体减数分裂后发生的连续染色体断裂可能形成胚胎的单倍体。

1.2 远缘杂交育种远缘杂交育种指的是不同种、属间甚至亲缘关系更远的物种间的杂交产生的后代。

粮食作物2019.6魁W l !米新品种福莱77的选育与推广利用张闯&钟雪2隋昕'刘喜明&（1.吉林市农业科学院吉林131001；2.吉林市科技信息研究所吉林132000；3.吉林农业科技学院吉林132001#摘要：福莱77是利用单倍体规模化育种技术2011年以自选系Y135（法国杂交种为基础材料）为母本，以自选系Y424（先锋材料为基础材料）为父本杂交选育而成$该'种具有高产、优质、容重高、抗病性较强等特l$2018年通过吉林省农作物品种审定委员会审定，截止到2018年底在适应区推广近50万亩。

关键词：新品种；单倍体；选育；推广利用2017年吉林省玉米播种面积约为5776.3万亩，平均单产为530kg/亩，由于近些年国外公司的种子抢占了中国的大部分市场，使农民的种植模式由稀植向密植转变,从最初的4.0万~4.5万株/hm2,增加到5.5万~6.0万株/hm2，部分农户把玉米种植密度增加到7.0-8.0万株/hm2,所以选育高产、优质、耐密品种是迎合现在农民的需求#根据吉林省玉米生产的特点，我们利用单倍体规模化育种技术选育出了高产、优质、耐密的玉米新品种福77,为吉林省：增产$1选育过程2011年，以自选系Y135为母本，自选系Y424为合;2012-2013年，参加本单位产量比较试验；2014年，加多环境网点试验；2015年，参加吉林省玉米种中试验；2016-2017年，参加吉林省玉米杂交种中熟组区域试验；2017年：加吉林省玉米杂交种中熟组生产试验；2016-2017年，在吉林省农科院植保所和吉林农大学农玉米杂交种；2017年在农\品质量监督检验测试中（）品质分析；2018年通过吉林省农作物品种：委员会审定，：吉审玉20180016$2特征特性及栽培技术要点2.1特征特性2.1.1种子性状种子黄色，马齿型，百粒重33.5g$ 2.1.2植株性状，，早好。

株高326cm，穗位127cm，成株叶片21片，雄穗分4~6，，$2.1.3果穗性状，穗长18.9cm，穗行数16~18，，$2.1.4籽粒性状籽粒黄色，马齿型，百粒重36.4g，容重795g/L$2.1.5生育日数出苗至成熟129d，与先玉335同熟期，需！10"积温2650"。

细胞工程育种技术第一节单倍体育种在高等植物中，单倍体可自发产生或通过人工诱导产生，但由于自发产生单倍体的概率很低，难以在实践中应用。

单倍体的人工诱导方法主要有花药培养、小孢子培养、子房培养、胚培养、远缘杂交、染色体消除法等。

单倍体无论在基础研究还是在育种实践中均有重要的应用价值，其最重要的优点是可以快速获得杂交后代的纯系材料，因而可以缩短育种时间并提高育种效率。

自1964 年印度学者Guha 和Maheshwar 通过花药培养获得曼陀罗的再生植株以来，单倍体人工诱导技术得到广泛而深入的研究，迄今为止已经在250多个物种中获得成功。

在一些重要的农作物如小麦、水稻、油菜、大麦中，国内外应用单倍体育种技术创制出一批具有重要应用价值的种质资源材料，并培育出一批性状优良的新品种得以推广应用。

据不完全统计，利用单倍体育种技术已育成100 多个水稻品种、100 多个大麦品种、50 多个小麦品种、50多个油菜品种以及100多个玉米、橡胶、柑橘、苹果等新品种（系）等。

在加拿大，利用该技术育成的25 个小麦新品种的推广种植面积达小麦种植总面积的1/3，其中Lillian 与AC Andrew 为该国种植面积最大的小麦品种。

在罗马尼亚，利用该技术育成的小麦品种Glossa 在5 年内种植面积就达到小麦种植总面积的16%。

在欧洲，约有一半的大麦品种是采用单倍体育种技术所育成的（Germanà，2011）。

在我国，利用花药培养技术育成的中花系列品种（中花8-14）、花育系列（花育1-3 号、花育13、花育560）、龙粳系列等水稻品种累计推广超过3000 万亩；选育出的“京花1 号”“京花3 号”“花培764”等小麦花培品种均累计推广种植超过1000 万亩；利用小孢子培养技术育成的油菜品种“中双9号”推广面积超过3000万亩，连续9年成为我国推广面积最大的优质常规油菜，并作为优异的育种亲本材料育成9 个优质抗病油菜新品种；应用花药培养育种技术培育的17 个甜（辣）椒系列品种或杂交种种植面积超过百万亩，增产1.9亿千克。