不同器皿對玉米雙單倍體生根及成活率的影響

朱祥芬 王長久

摘要 [目的]篩選出提高雙單倍體成活率的適宜器皿。[方法]采用一個育種材料的玉米單倍體籽粒，使用0.06% 秋水仙素溶液浸泡幼芽全部，移栽入無紡布育苗袋、穴盤、剪破的一次性紙杯3種不同的器皿中，研究3種器皿對玉米雙單倍體生根及成活率的影響。[結(jié)果]3 種器皿對玉米雙單倍體的生根及成活率的影響差異很大，以無紡布育苗袋移栽的雙單倍體的根外露率及成活率均為最高。[結(jié)論]無紡布育苗袋是一種理想的移栽雙單倍體器皿。

關(guān)鍵詞 玉米；單倍體；秋水仙素；器皿；雙單倍體

中圖分類號 S513 文獻標(biāo)識碼

A 文章編號 0517-6611（2015）05-039-02

Impact of Different Containers to Rooting and Survival Rate in Maize Double Haploid

ZHU XiangFen1， WANG ChangJiu2， LIU ChuanBing1， WANG LiMing1* et al

（1.Enshi Autonomous Prefecture Academy of Agricultural Sciences，Enshi，Hubei 445000； 2.Enshi Xianfeng County Agricultural Bureau，Xianfeng，Hubei 445600）

Abstract [Objective] In order to select suitable vessel for improving the survival rate of DH system.[Method] The buds of maize were soaked with 0.06% colchicine treatment.The effects of rooting rate and survival rate were studied.[Result] The results indicated that there had difference of rooting rate and the survival rate of the double haploids in the three containers.[Conclusion] The nonwoven biodegradable bags was the best during three containers for planting the double haploids.

Key words Maize； Haploid； Colchicines； Container；Double haploid

作者簡介 朱祥芬（1985- ），女，湖北恩施人，助理農(nóng)藝師，碩士，從事玉米栽培與育種研究。*通訊作者，高級農(nóng)藝師，從事玉米栽培與育種研究。

收稿日期 20141226

玉米能為人體提供豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、微量元素、纖維素等營養(yǎng)物質(zhì)[1]。由于玉米遺傳基礎(chǔ)較為復(fù)雜，變異種類豐富，選育優(yōu)良玉米新品種是一個長期復(fù)雜的過程，主要體現(xiàn)在優(yōu)良自交系的獲得、高配合力自交系的組配及后期新品種的試驗與鑒別等工序非常復(fù)雜耗時。僅通過傳統(tǒng)的育種手段選育優(yōu)良自交系，具有選擇時間長、難以純合等缺點[2]。單倍體育種技術(shù)可在一定程度上克服傳統(tǒng)育種方法存在的不足，縮短產(chǎn)生純合品系的時間[3-6]。目前，玉米單倍體育種中，單倍體的獲得主要基于孤雌生殖誘導(dǎo)系誘導(dǎo)基礎(chǔ)材料F1產(chǎn)生單倍體[7]，再經(jīng)單倍體加倍獲得雙單倍體（double haploid），進而繁殖后代產(chǎn)生雙單倍體[8]。單倍體的獲得及加倍成雙單倍體是雙單倍體育種的基本環(huán)節(jié)。研究表明，雙單倍體的獲得一般采用自然加倍或藥劑加倍，自然加倍率比較低，有些基因型材料甚至不發(fā)生自然加倍[9-10]，因此通過人工添加藥劑提高單倍體加倍率是重要的途徑之一，主要采用的加倍藥劑為秋水仙素[11]，但是通過藥劑處理后的雙單倍體成活率低成為新的難題。目前關(guān)于提高玉米雙單倍體成活率的研究較少。該研究將秋水仙素處理后的雙單倍體移栽入不同的器皿中，在室內(nèi)經(jīng)過過渡性培養(yǎng)后再移栽至大田，比較不同器皿對提高雙單倍體成活率的作用，篩選出提高雙單倍體成活率的適宜器皿。

1 材料與方法

1.1 單倍體的誘導(dǎo) 該試驗在海南陵水恩施州農(nóng)業(yè)科學(xué)院南繁基地進行，選用綜合表現(xiàn)優(yōu)良的親本組配的F1代為基礎(chǔ)材料，采用中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)育種專家選育的誘導(dǎo)率較高的誘導(dǎo)系對F1代基礎(chǔ)材料進行誘導(dǎo)，收獲后根據(jù)母本籽粒的顏色標(biāo)記進行人工挑選出單倍體籽粒（ 胚乳頂端紫色，胚無色），為確保單倍體的質(zhì)量，進行二次挑選。

1.2 單倍體加倍 利用沙培法培養(yǎng)單倍體幼苗（需在 28 ℃左右的培養(yǎng)箱中暗光培養(yǎng)），待苗高達到2 cm左右時，清洗掉細沙，剪去單倍體芽頂端1～2 mm，將其浸泡在0.06%秋水仙堿+2%二甲基亞砜處理液中8 h（此步驟需在遮光條件下進行），流水洗滌4 h，獲得雙單倍體。

1.3 雙單倍體室內(nèi)移栽 將處理好的雙單倍體苗分別移栽入無紡布育苗袋（6 cm×8 cm）、一次性紙杯及穴盤3種器皿中，在這3種器皿中均裝入1/2基質(zhì)與細土混合物。無紡布育苗袋由桐城市旭日塑業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)，可降解，是塑料育苗容器袋和塑料營養(yǎng)缽的升級換代產(chǎn)品。一次性紙杯為市場上銷售的普通紙杯，將杯壁和杯底剪破。穴盤從淇航園藝公司購買（72孔）。在室內(nèi)培養(yǎng)直至幼苗長至三葉一心時調(diào)查室內(nèi)成活率、根外露率，然后移栽入大田，穴盤中的苗為帶土移栽，無紡布育苗袋和一次性紙杯均隨幼苗移栽而埋入大田，在此期間觀察不同器皿移栽苗的生長情況，根據(jù)雙單倍體的生長情況去雜株，并計算雙單倍體在大田中的成活率。

2 結(jié)果與分析

研究3種器皿對加倍雙單倍體成活率的影響得知，雙單倍體在室內(nèi)的成活率、根外露率及大田成活率均以無紡布育苗袋為移栽器皿的最高，分別為92.66%，90.96%，91.61%，其次是以穴盤為移栽器皿的效果，雙單倍體成活率、根外露率及大田成活率分別為86.87%，80.83%，83.85%，一次性紙杯的效果最差，在此培養(yǎng)皿中雙單倍體成活率、根外露率及大田成活率分別為63.32%，35.40%，37.96%。獲得該結(jié)果可能與無紡布育苗袋具有良好的融水性、融土性和透氣性有關(guān)，這些特點能使幼苗的根系在無阻力的條件下順利生長及吸收外界養(yǎng)分，同時利用該器皿培育的幼苗移栽時不需要去袋，可直接定植，減少對幼苗的折騰，從而提高其成活率，無紡布育苗袋與土壤接觸后，易降解，還具有省工省時、減少土壤污染的作用（表1，圖1）。

注：a.穴盤中的雙單倍體生長情況； b.無紡布育苗袋中的雙單倍體生長情況； c.一次性紙杯中的雙單倍體生長情況； d.穴盤中雙單倍體的移栽情況； e.無紡布育苗袋雙單倍體的移栽情況； f.一次性紙杯雙單倍體的移栽情況。

圖1 3種器皿中的雙單倍體生長及移栽情況

3 結(jié)論與討論

（1）單倍體育種技術(shù)只需2個世代便可得到純合的雙單倍體，極大縮短了育種周期，提高了育種效率。同時，雙單倍體的利用能排除顯性干擾，提高選擇的準(zhǔn)確性和保持親本的純合性，直接用于新品種的選育，可以減少育種盲目性，滿足生產(chǎn)對各種品種類型的要求。目前，雙單倍體多采用秋水仙素加倍獲得，前人已做了很多相關(guān)研究。魏俊杰等[12]在玉米單倍體6葉期時進行秋水仙素注射處理，有效提高了玉米單倍體的加倍頻率。段民孝等[13]采用秋水仙素浸泡幼芽上部和幼芽全部2種方式處理玉米單倍體，結(jié)果發(fā)現(xiàn)浸泡幼芽上部處理的玉米單倍體成活率比后者要高。利用秋水仙素處理玉米單倍體能提高加倍效率，但其具有很強的毒性，經(jīng)其處理后的幼苗變得更脆弱，同時對大田條件的不適導(dǎo)致幼苗成活率受到很大影響[14]。

（2）該研究將受秋水仙素處理的雙單倍體移栽在3種器皿中，使其在室內(nèi)成活和生根，經(jīng)過一個過渡期，然后轉(zhuǎn)入大田環(huán)境下生長，調(diào)查雙單倍體的成活情況。結(jié)果顯示，利用無紡布育苗袋移栽的雙單倍體能直接移入大田，避免二次折騰，在一定程度上提高了雙單倍體的生根率及成活率，以穴盤為移栽器皿的雙單倍體盤緊泥土，能保持生長所需的養(yǎng)分和水分，使得該處理的成活率較高，而以一次性紙杯為器皿移栽的雙單倍體的根系外露及成活率最低，可能是由于一次性紙杯杯壁涂有防水的蠟層，不利于水分流通和玉米根系的穿透。

（3）通過分析得知，提高雙單倍體成活率的途徑有：①鑒于單倍體發(fā)芽率低、幼苗生長勢弱的狀況，進行沙培法培養(yǎng)單倍體時，需要培養(yǎng)較長時間，待單倍體完全發(fā)芽時再進行下一步處理，以避免真實單倍體因長勢弱而遺棄；②利用秋水仙素處理單倍體幼苗時，應(yīng)避免幼苗根系與秋水仙素溶液接觸，減少幼苗根部對秋水仙素的吸收量，從而減輕藥害；③移栽雙單倍體時，應(yīng)減少倒缽次數(shù)，盡可能讓緩苗后的雙單倍體在不倒缽的條件下直接移栽入大田。

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責(zé)任編輯 高菲 責(zé)任校對 李巖