玉米單倍體育性的自然恢復(fù)和染色體化學(xué)加倍效果研究

慈佳賓，楊 巍，崔學(xué)宇，任雪嬌，姜 龍，孫貴星，董 瑩，楊偉光

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118)

玉米單倍體育性的自然恢復(fù)和染色體化學(xué)加倍效果研究

慈佳賓，楊 巍，崔學(xué)宇，任雪嬌，姜 龍，孫貴星，董 瑩，楊偉光

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118)

【目的】 對(duì)單倍體不同類群組成下雌雄育性的自然恢復(fù)現(xiàn)象以及秋水仙素處理的浸種法、浸根法、浸芽法和注射法的加倍效果進(jìn)行研究，為提高玉米單倍體加倍頻率提供參考。【方法】 利用自選誘導(dǎo)系JS6-1誘導(dǎo)雜種F1代J-211(Reid×Reid)、J-212(Lancaster×Lancaster)、J-213(Reid×Lancaster)產(chǎn)生的單倍體為材料，對(duì)單倍體育性的自然恢復(fù)和不同質(zhì)量濃度(0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6 mg/mL)秋水仙素處理及其4種不同處理方法(浸種法、浸根法、浸芽法和注射法)的化學(xué)恢復(fù)效果進(jìn)行研究?！窘Y(jié)果】 不同基因型材料誘導(dǎo)產(chǎn)生的單倍體雌穗的自然育性差異較大，平均結(jié)實(shí)率為46.49%，其中J-212(Lancaster×Lancaster)的結(jié)實(shí)率最高，為59.09%；J-211(Reid×Reid)的結(jié)實(shí)率最低，為33.33%。雄穗的自然育性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于雌穗，最高的為6.25%。秋水仙素加倍處理時(shí)，以幼苗期采用浸根法和注射法的化學(xué)恢復(fù)效果最佳，秋仙素處理的最佳條件為0.4～0.6 mg/mL秋水仙素+體積分?jǐn)?shù)5%甘油+體積分?jǐn)?shù)3%DMSO溶液。【結(jié)論】 Lancaster×Lancaster類群基礎(chǔ)材料的自然育性恢復(fù)力最強(qiáng)。秋水仙素加倍處理的最優(yōu)方法為:①注射法,藥劑為0.6 mg/mL秋水仙素+體積分?jǐn)?shù)5%甘油+體積分?jǐn)?shù)3%DMSO溶液；②浸根法，藥劑為0.4 mg/mL秋水仙素+體積分?jǐn)?shù)5%甘油+體積分?jǐn)?shù)3%DMSO溶液。

玉米；單倍體；育性；秋水仙素

玉米單倍體育種技術(shù)越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外各個(gè)玉米育種公司、科研院所和高等院校重視，但是該技術(shù)受到玉米雄穗自然可育性恢復(fù)率低的限制，尚未實(shí)現(xiàn)工廠化。Chalyk[1]研究表明，單倍體能否自交結(jié)實(shí)主要取決于雄穗是否產(chǎn)生可育花粉。然而絕大部分單倍體的雄花高度不育，自然情況下單倍體雄穗發(fā)生全部或局部育性恢復(fù)的概率極低，僅產(chǎn)生大約10%的可育花粉而自交結(jié)實(shí)[2]，但是不同基因型間單倍體雄花自然育性恢復(fù)的程度存在很大差異[3]。另外，經(jīng)過(guò)多次誘導(dǎo)產(chǎn)生的單倍體，其育性恢復(fù)率大大高于一般單倍體[4]。

通過(guò)藥劑處理可以改變細(xì)胞染色體的倍性，以此來(lái)增加雄花育性的恢復(fù)率。目前，關(guān)于玉米單倍體化學(xué)加倍方法的報(bào)道很多[5-7]，其中秋水仙素的應(yīng)用更為廣泛和有效，其可以對(duì)玉米種子、幼芽、花蕾、花粉和嫩枝產(chǎn)生誘變作用，但制約秋水仙素加倍率的因素很多[8-9]。本試驗(yàn)利用玉米自選孤雌生殖誘導(dǎo)系JS6-1所產(chǎn)生的單倍體為材料，對(duì)單倍體雌雄自然育性的恢復(fù)進(jìn)行了測(cè)定，并通過(guò)對(duì)秋水仙素化學(xué)加倍的4種處理方法(浸種法、浸根法、浸芽法和注射法)以及不同處理部位(種子、根、芽、莖尖)的研究，以獲得較好的玉米單倍體化學(xué)加倍的方法，探索提高玉米單倍體加倍頻率的有效途徑，為玉米單倍體育種技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

單倍體加倍材料J-211(Reid×Reid)、J-212(Lancaster×Lancaster)、J-213(Reid×Lancaster)，為2011年夏在吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地利用自選誘導(dǎo)系JS6-1誘導(dǎo)的雜種F1代。浸種法和浸芽法處理的單倍體均通過(guò)誘導(dǎo)J-211產(chǎn)生，浸根法處理的單倍體通過(guò)誘導(dǎo)J-212產(chǎn)生，注射法中0.1～0.4 mg/mL秋水仙素溶液處理的單倍體通過(guò)誘導(dǎo)J-213產(chǎn)生，0.5～0.6 mg/mL秋水仙素處理的單倍體通過(guò)誘導(dǎo)J-212產(chǎn)生。

加倍藥劑為鼎國(guó)生物科技有限公司生產(chǎn)的秋水仙素、體積分?jǐn)?shù)3%DMSO和體積分?jǐn)?shù)5%甘油。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 單倍體的鑒定及材料選用 (1)擬單倍體籽粒鑒定。根據(jù)籽粒 Navajo 標(biāo)記對(duì)單倍體籽粒進(jìn)行逐粒鑒定，糊粉層紫色而胚無(wú)色為擬單倍體籽粒，單倍體籽粒胚面有較深的凹陷，且胚面較小，呈三角形[10]。

(2)單倍體幼苗表型及鑒定。依據(jù)單倍體幼苗的生長(zhǎng)情況淘汰雜株。單倍體幼苗植株矮小，生長(zhǎng)緩慢，葉片顏色為淺綠色，葉片短而窄并且上沖，葉片夾角小[11-12]；雄穗在花期育性很差，絕大部分不能正常散粉，雌穗的花絲較短；而雜株生長(zhǎng)發(fā)育快，植株高大，葉片長(zhǎng)且寬，顏色深綠，雄穗在花期散粉性好，花粉量大，雌穗花絲長(zhǎng)。

1.2.2 育性恢復(fù)觀察 (1)雌穗育性調(diào)查。觀察和記錄自然條件下處理的單倍體有無(wú)雌穗，用JS6-1給雄性不育株授粉，授粉后能夠正常結(jié)實(shí)的記為雌性可育株，否則記為雌性不育株。

(2)雄穗育性調(diào)查。觀察和記錄自然處理和經(jīng)藥劑處理加倍的單倍體雄穗的抽出及散粉情況，凡能正常散粉的均記為雄性可育株；不散粉的植株分別取其主軸上、中、下穎花，進(jìn)行室內(nèi)鏡檢(用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5% I2-KI溶液)，全染色或半染色亦記為雄性可育株，不染色的記為雄性不育株。浸根法和注射法由于是在單倍體出苗后進(jìn)行的藥劑處理，所以總株數(shù)以處理時(shí)實(shí)際存活的株數(shù)計(jì)。

按以下公式計(jì)算單倍體植株的調(diào)查項(xiàng)目：

成活率=成活株數(shù)/單倍體總株數(shù)(出芽、生根)×100%；

散粉率=雄性散粉株數(shù)/單倍體總株數(shù)×100%；

加倍率=成活的雄性散粉株數(shù)/成活的單倍體株數(shù)×100%；

無(wú)雌穗率=無(wú)雌穗株數(shù)/單倍體總株數(shù)×100%；

結(jié)實(shí)率=結(jié)實(shí)株/授粉總株數(shù)×100%。

1.2.3 藥劑加倍處理 (1)浸種法。先用清水將單倍體種子浸泡6 h，然后分別在0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5和0.6 mg/mL秋水仙素+體積分?jǐn)?shù)5%甘油+體積分?jǐn)?shù)3%DMSO的溶液中室溫密閉浸泡處理6 h，接著用流水清洗2 h后播種。

(2)浸根法。將單倍體種子浸泡在清水中6 h，之后置于28 ℃培養(yǎng)箱中催根，待幼苗長(zhǎng)到2～3葉時(shí)，將其置入4 ℃冰箱中低溫生長(zhǎng)2～3 h，然后用自編的帶有小孔的鐵絲網(wǎng)固定幼芽，將幼根浸泡于秋水仙素(0.1,0.2,0.3,0.4,0.5和0.6 mg/mL)+體積分?jǐn)?shù)5%甘油+體積分?jǐn)?shù)3%DMSO的溶液中，在幼芽上包附一層濾紙保濕，浸泡6 h后，再用流水清洗2 h，移栽至大田。

(3)浸芽法。利用濕毛巾包裹種子催芽，當(dāng)幼芽長(zhǎng)約2 cm時(shí)用刀片將幼芽頂端胚芽鞘切掉1～2 mm，露出一個(gè)小口(但不要傷害到幼芽)，將其在室溫下密閉浸泡在不同質(zhì)量濃度秋水仙素(0.1,0.2,0.3,0.4,0.5和0.6 mg/mL)+體積分?jǐn)?shù)5%甘油+體積分?jǐn)?shù)3%DMSO的溶液中，浸泡6 h，流水清洗2 h后將其種在育苗盤(pán)中，待幼苗長(zhǎng)到4～5片葉時(shí)移栽至大田。

(4)注射法。在單倍體幼苗于田間長(zhǎng)到 6～7 葉時(shí)，用微量移液器抽取5 μL不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0.1～0.6 mg/mL)的秋水仙素+體積分?jǐn)?shù)5%甘油+體積分?jǐn)?shù)3%DMSO溶液，注射于幼苗莖稈盾片節(jié)處的頂端生長(zhǎng)點(diǎn)。

(5)試驗(yàn)對(duì)照(CK)。未經(jīng)藥劑處理的單倍體。加倍處理后的單倍體雌穗育性調(diào)查及記錄同自然處理。

2012年夏，在吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地進(jìn)行單倍體自然加倍和藥劑處理加倍試驗(yàn)。試驗(yàn)基地行距65 cm，種植密度為9萬(wàn)株/hm2，株距17 cm。

2 結(jié)果與分析

2.1 單倍體育性的自然恢復(fù)

2.1.1 單倍體雌穗育性的自然恢復(fù) 由表1可知，在自然狀態(tài)下，J-211(Reid×Reid)經(jīng)JS6-1誘導(dǎo)獲得的單倍體有19.05%無(wú)雌穗，J-212 (Lancaster×Lancaster)和J-213 (Reid×Lancaster)分別有2.50%和29.4%無(wú)雌穗。來(lái)源于不同母本材料的單倍體雌穗結(jié)實(shí)率也各有不同，平均為46.49%，其中J-212結(jié)實(shí)率最高，為59.09%，雜交的單倍體果穗雖小，但每穗結(jié)實(shí)粒數(shù)差異很大，最多達(dá)到86粒，幾乎長(zhǎng)滿整個(gè)果穗，最少的僅1粒，平均每穗結(jié)實(shí)10.88粒；J-213次之，結(jié)實(shí)率為47.06%，平均結(jié)實(shí)數(shù)為7.43粒，變異幅度為1～27粒；J-211結(jié)實(shí)率最低，為33.33%，在調(diào)查的21株單倍體中，除4株無(wú)雌穗外，有6株單倍體被授粉，其余花期不協(xié)調(diào)，結(jié)實(shí)株為2株，各結(jié)實(shí)1粒。由此可見(jiàn)，JS6-1誘導(dǎo)產(chǎn)生的單倍體個(gè)體間雌穗育性差異較大。上述研究結(jié)果說(shuō)明，單倍體雌穗育性的自然恢復(fù)與產(chǎn)生單倍體的母本材料有一定關(guān)系，不同母本基因型單倍體雌穗育性的自然恢復(fù)存在較大差異。

2.1.2 單倍體雄穗育性的自然恢復(fù) 在田間自然狀態(tài)下，成活的單倍體植株多能正常抽雄，但經(jīng)室內(nèi)I2-KI染色鏡檢后發(fā)現(xiàn)大部分不育，在少數(shù)可育的雄穗中，僅有1個(gè)或幾個(gè)分枝的育性可以恢復(fù)，有幾個(gè)花藥或1個(gè)花藥能散粉。本研究條件下，不同來(lái)源單倍體雄穗育性的自然恢復(fù)情況見(jiàn)表2。表2結(jié)果表明：不同來(lái)源單倍體的雄穗散粉率平均為5.47%，其中來(lái)源于Lancaster×Lancaster雜交模式的J-212產(chǎn)生的單倍體散粉率最高，為6.25%；來(lái)源于Reid×Lancaster雜交模式的J-213產(chǎn)生的單倍體散粉率次之，為5.39%；來(lái)源于Reid×Reid雜交模式的J-211產(chǎn)生的單倍體散粉率最低，為4.76%。可見(jiàn)不同基因型單倍體雄穗的可育程度存在較大差異，但仍遠(yuǎn)低于雌穗育性。

上述結(jié)果說(shuō)明，單倍體自交結(jié)實(shí)率低的關(guān)鍵限制因素是雄穗的育性是否恢復(fù)，Bordes等[13]提出的“以單倍體雄穗育性高低來(lái)衡量單倍體育性”的論點(diǎn)是可靠、合理的。

2.2 單倍體的化學(xué)加倍效果

2.2.1 秋水仙素質(zhì)量濃度對(duì)單倍體植株成活率的影響 不同質(zhì)量濃度秋水仙素處理對(duì)單倍體成活的影響見(jiàn)表3。表3表明，在4種人工染色體加倍方法中，用0.1～0.6 mg/mL的秋水仙素溶液浸種、0.1～0.2 mg/mL的秋水仙素溶液浸芽，處理后單倍體成活率與對(duì)照接近，說(shuō)明這樣的秋水仙素質(zhì)量濃度和處理方法對(duì)單倍體生長(zhǎng)發(fā)育無(wú)顯著影響。與浸種和浸芽法相比，浸根法和注射法的藥害程度則顯得異常嚴(yán)重，用0.1～0.6 mg/mL秋水仙素溶液浸根時(shí)，單倍體成活率均值為15.04%，CK成活率約是秋水仙素溶液處理的5.5倍，藥害極重；以J-213為母本獲得的單倍體用 0.1～0.4 mg/mL的秋水仙素注射處理后，單倍體的成活率均值為27.78%，遠(yuǎn)低于以J-212為母本獲得的單倍體用0.5～0.6 mg/mL 秋水仙素處理的成活率均值(63.34%)。

注：注射法平均值中“/”前數(shù)字表示0.1～0.4 mg/mL秋水仙素處理單倍體的成活株數(shù)、總株數(shù)和成活率均值，來(lái)源于J-213，“/”后數(shù)字表示0.5～0.6 mg/mL秋水仙素處理單倍體的成活株數(shù)、總株數(shù)和成活率均值，來(lái)源于J-212。CK中“/”前后數(shù)字意義相同。下同。

Note:In infection method,numbers before “/” indicate from J-213 with 0.1-0.4 mg/mL colchicine. Numbers after “/” indicate from J-212 with 0.5-0.6 mg/mL colchicine.Values before and after “/” in CK are same.The same below.

2.2.2 秋水仙素質(zhì)量濃度對(duì)單倍體散粉和加倍的影響 不同質(zhì)量濃度秋水仙素處理對(duì)單倍體散粉情況的影響見(jiàn)表4。表4結(jié)果表明，不同質(zhì)量濃度秋水仙素處理下單倍體的散粉率差異顯著。在4種人工染色體加倍方法中，用0.2，0.5 mg/mL秋水仙素浸種法處理單倍體的散粉率為0，用0.3，0.5 mg/mL的秋水仙素浸芽法處理單倍體的散粉率為0，2種方法處理后單倍體的散粉率均值分別為1.62%和1.89%，均低于CK(5.00%)；浸根法中用0.4～0.6 mg/mL秋水仙素處理單倍體的散粉率均高于CK(5.00%)，其中用0.4，0.5 mg/mL秋水仙素處理單倍體的散粉率均超過(guò)10%，均為CK的2倍多；注射法中除用0.4 mg/mL秋水仙素處理的單倍體散粉率(2.50%)較低外，其余處理的單倍體散粉率均超過(guò)10%。

由表5可以看出，在4種人工染色體加倍方法中，浸種法程序非常簡(jiǎn)單，但加倍效果較差，加倍率最高為7.41%，低于CK。浸芽法處理的單倍體成活率隨秋水仙素質(zhì)量濃度的增大總體呈降低趨勢(shì)，加倍率亦低于CK。0.2～0.6 mg/mL秋水仙素用浸根法處理的單倍體加倍率均高于CK值，但由表3可知浸根法所得植株的成活率較低，被加倍的植株并不多；用0.4 mg/mL秋水仙素浸根處理單倍體的加倍率達(dá)到了100%，但由表4知其散粉率只有10.26%，即在39株單倍體中僅有4株加倍成純合的DH系。注射法處理單倍體的藥害程度相對(duì)較輕，表4顯示，0.1～0.4 mg/mL秋水仙素注射處理單倍體的散粉率均值(11.25%)是CK(5.00%)的2.25倍，而其加倍率均值(33.69%)是CK(5.00%)的6.74倍，獲得的DH系最多；用0.5～0.6 mg/mL秋水仙素注射處理的單倍體散粉率均值(15.00%)是CK(6.25%)的2.4倍，加倍率均值(20.93%)是CK(6.25%)的3.35倍。

綜上所述，4種人工染色體加倍方法中，浸根法和注射法優(yōu)于浸種法、浸芽法，在本試驗(yàn)范圍內(nèi)，適宜的秋水仙素質(zhì)量濃度為0.4～0.6 mg/mL。

3 討 論

3.1 玉米單倍體育性的自然恢復(fù)

本研究對(duì)268株單倍體雌雄育性自然恢復(fù)的觀察表明：玉米單倍體的母本基因型是影響其生長(zhǎng)發(fā)育、育性恢復(fù)及結(jié)實(shí)率的最主要因素。除單倍體雌穗發(fā)育不良或無(wú)雌穗外，其余大部分都能正常吐絲。以自選誘導(dǎo)系JS6-1的花粉進(jìn)行授粉，J-212(Lancaster×Lancaster)的結(jié)實(shí)率最高，為59.09%，這與劉志增等[9]、Chalyk等[14]的玉米單倍體雌穗大都能正常吐絲、育性接近100%的研究結(jié)果相似。造成本試驗(yàn)結(jié)實(shí)率偏低的原因可能與單倍體母本基因型材料差異或雜交授粉時(shí)恰逢長(zhǎng)春夏季連陰雨的氣候狀況有關(guān)。

前人研究證實(shí)，不同母本基因型單倍體雌雄育性差異很大，雄穗育性是單倍體自交結(jié)實(shí)的關(guān)鍵性限制因素[11]。溫度、濕度可能導(dǎo)致單倍體雄穗穎殼不張開(kāi)、花藥不開(kāi)裂，因此本試驗(yàn)將雄穗可自然散粉或不散粉但經(jīng)室內(nèi)鏡檢花藥可染色的單倍體均記為雄性可育株。劉志增等[9]認(rèn)為，花粉有活性但不能從花藥中散出來(lái)是由于雄穗減數(shù)分裂過(guò)程異常，幾乎不能形成正常的生殖細(xì)胞所致，但其真正原因尚不清楚，有待繼續(xù)進(jìn)行深入研究。

本試驗(yàn)來(lái)源于J-212(Lancaster×Lancaster)單倍體的自然散粉率為6.25%，但散粉的單倍體雌雄花期不協(xié)調(diào)，進(jìn)而使自交結(jié)實(shí)率未達(dá)到100%。因此如何使不正?；ㄋ幹械幕ǚ凵l(fā)出來(lái)，并使單倍體的花期協(xié)調(diào)是玉米單倍體在田間自然條件下雌雄育性恢復(fù)良好的關(guān)鍵。一旦解決這2個(gè)技術(shù)難題，JS6-1雜交誘導(dǎo)的單倍體加倍率將會(huì)有大幅提高，從而獲得更多單倍體株系，使單倍體育種方法快速應(yīng)用于玉米育種實(shí)踐。

3.2 玉米單倍體的人工染色體加倍

受單倍體育性制約，自然條件下單倍體自交結(jié)實(shí)率整體較低。對(duì)于散粉率和加倍率較低的單倍體基因型，必須借助人工染色體加倍處理，才有可能提高其結(jié)實(shí)率，產(chǎn)生單倍體株系，并用于玉米育種實(shí)踐[15-16]。在本研究的秋水仙素質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，不同加倍處理結(jié)果差異較大。田間調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，在玉米單倍體的整個(gè)生長(zhǎng)期，隨著秋水仙素質(zhì)量濃度的增加，發(fā)生藥害的植株呈增加趨勢(shì)，單倍體成活率降低。在散粉期調(diào)查單倍體雄穗育性發(fā)現(xiàn)，浸種法處理的單倍體加倍率和散粉率均低于CK；浸芽法處理的散粉率與浸種法相似，只有0.2 mg/mL秋水仙素處理時(shí)的單倍體散粉率高于CK，加倍率接近CK，這可能是該質(zhì)量濃度的秋水仙素對(duì)單倍體有特殊的加倍作用，具體原因尚有待進(jìn)一步研究。浸根法和注射法處理的整體效果均較另外2種處理方法好，散粉率和加倍率遠(yuǎn)高于各自的CK，如果能確保成活率保持在一定水平，散粉率和加倍率都會(huì)有極大提高，從而獲得更多的單倍體株系。綜上可知，玉米單倍體秋水仙素化學(xué)加倍最好采用浸根法和注射法，適宜的秋水仙素質(zhì)量濃度為0.4～0.6 mg/mL。建議不要使用浸芽法，而對(duì)浸種法則可以繼續(xù)探索在適當(dāng)秋水仙素質(zhì)量濃度下是否可用。

除自然加倍率外，玉米單倍體人工染色體加倍的效果尚不十分顯著，可能有以下幾方面原因：(1)不同母本基因型的單倍體耐藥性高低與秋水仙素使用質(zhì)量濃度的高低有關(guān)，有的顯示出較強(qiáng)的耐藥性，有的則在較低質(zhì)量濃度下就表現(xiàn)藥害，那些具有分蘗能力的單倍體長(zhǎng)勢(shì)極弱，若用秋水仙素處理則幾乎全部死亡；(2)在一定質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，秋水仙素處理時(shí)的質(zhì)量濃度與單倍體化學(xué)加倍效果成正相關(guān)，但秋水仙素質(zhì)量濃度過(guò)低時(shí)單倍體加倍效果不明顯，秋水仙素質(zhì)量濃度過(guò)高會(huì)使單倍體植株產(chǎn)生藥害，抑制植株生長(zhǎng)甚至導(dǎo)致死亡，獲得的DH系較少；(3)秋水仙素浸根法處理玉米單倍體后，可能破壞了植株根系系統(tǒng)(尤其是根毛和根尖幼嫩組織)，導(dǎo)致根系功能和發(fā)育受到一定限制，難以及時(shí)從土壤中吸收水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使其不易成活；(4)4種方法處理玉米單倍體，勢(shì)必導(dǎo)致秋水仙素在單倍體后期生長(zhǎng)中長(zhǎng)期作用于其內(nèi)部組織，進(jìn)而破壞植物組織的生理生境，必定會(huì)使植物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生異常表現(xiàn)；(5)玉米單倍體加倍的主要目的是使雄穗可育并正常散粉。雄穗由花原基發(fā)育而成，本試驗(yàn)中浸根法和注射法均是針對(duì)性的處理莖尖生長(zhǎng)點(diǎn)，因此這2種方法的加倍效果優(yōu)于浸種法(直接處理種子)和浸芽法(處理芽)；(6)由于試驗(yàn)材料受母本基因型群體的一定限制，試驗(yàn)設(shè)計(jì)中秋水仙素的質(zhì)量濃度梯度較小，秋水仙素質(zhì)量濃度與單倍體母本材料的關(guān)系還有待更細(xì)致入微的研究。

本試驗(yàn)研究結(jié)果說(shuō)明，Lancaster×Lancaster類群自然育性恢復(fù)能力最強(qiáng)、散粉率最優(yōu)的處理?xiàng)l件是采用注射法，藥液為0.6 mg/mL秋水仙素+體積分?jǐn)?shù)5%甘油+體積分?jǐn)?shù)3%DMSO，提高加倍率的最優(yōu)條件是采用浸根法，藥液為0.4 mg/mL秋水仙素+體積分?jǐn)?shù)5%甘油+體積分?jǐn)?shù)3%DMSO。

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Natural fertility restoration and chemical chromosome doubling of maize haploid

CI Jia-bin,YANG Wei,CUI Xue-yu,REN Xue-jiao,JIANG Long,SUN Gui-xing,DONG Ying,YANG Wei-guang

(AgronomyofJilinAgriculturalUniversity,Changchun,Jilin130118,China)

【Objective】 In this study,natural fertility restoration (NFR) and chromosome doubling of maternal maize haploid by 4 methods (seed soaking,root immersing,bud immersing and injection) were studied to improve the doubling frequency.【Method】 The research selected haploid materials J-211(Reid×Reid),J-212(Lancaster×Lancaster) and J-213 (Reid×Lancaster) induced by optional parthenogenesis haploid inducer JS6-1 and the effects of NFR and chemical treatment with colchicine at mass fraction of 0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,and 0.6 mg/mL by different methods (seed soaking,root immersing,bud immersing and injection) were compared.【Result】There were large differences in natural fertility of ears from the haploid induction of different genotypes with average haploid ears of 46.49%.J-212 (Lancaster×Lancaster) had the highest value of 59.09% while J-211 (Reid×Reid) had the lowest value of 33.33%.The NFR of haploid tassel was much lower with the highest value of 6.25%.Root immersing and injection of colchicine were the best methods and the best condition was 0.4-0.6 mg/mL colchicine mixed with 5% glycerine and 3% DMSO.【Conclusion】 The NFR of haploids with the genotype of Lancaster×Lancaster was the strongest.The optimal conditions for doubling with colchicine were:①injection with 0.6 mg/mL colchicine,5% glycerine and 3% DMSO,and ②root immersing with 0.4 mg/mL colchicine,5% glycerine and 3%DMSO.

maize;haploid;fertilization;colchicine

2013-12-09

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)項(xiàng)目(2011AA10A103)；國(guó)家科技計(jì)劃項(xiàng)目(2011BAD35B01)；科技部農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目(2011GB2B100006)；吉林省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(20116030)；吉林省財(cái)政廳育種項(xiàng)目(201103)

慈佳賓(1985-)，男，吉林長(zhǎng)春人，在讀博士，主要從事玉米育種研究。

楊偉光(1960-)，男，吉林長(zhǎng)春人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事玉米育種研究。

時(shí)間:2015-04-13 12:59

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.05.004

S513.035.2

A

1671-9387(2015)05-0107-06

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20150413.1259.004.html