不同化學(xué)藥劑對(duì)玉米單倍體誘導(dǎo)系誘導(dǎo)效果的影響初探

王江浩，高增玉，張全國，陳希勇，趙愛菊，關(guān)中波

（河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所，河北遺傳育種實(shí)驗(yàn)室，河北石家莊050035）

不同化學(xué)藥劑對(duì)玉米單倍體誘導(dǎo)系誘導(dǎo)效果的影響初探

王江浩，高增玉，張全國，陳希勇，趙愛菊*，關(guān)中波*

（河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所，河北遺傳育種實(shí)驗(yàn)室，河北石家莊050035）

通過噴施5種不同的化學(xué)藥劑對(duì)誘導(dǎo)基礎(chǔ)材料進(jìn)行預(yù)先處理，且分別在化學(xué)藥劑處理2 d和4 d后再對(duì)材料進(jìn)行授粉，研究不同化學(xué)藥劑以及授粉時(shí)間對(duì)高誘5號(hào)玉米誘導(dǎo)系誘導(dǎo)率的影響，旨在尋求一種經(jīng)濟(jì)、有效提高玉米單倍體誘導(dǎo)率的方法。結(jié)果表明：不同化學(xué)藥劑和授粉時(shí)間均對(duì)誘導(dǎo)系的誘導(dǎo)率有一定影響，其中，噴施1%DMSO處理誘導(dǎo)率最高，化學(xué)藥劑處理后2 d授粉得到的單倍體粒數(shù)最多且質(zhì)量較好；但噴施1%DMSO后，對(duì)授粉時(shí)間的要求不是很嚴(yán)格，因此噴施1%DMSO 2 d或4 d后再授粉，均可獲得較多且質(zhì)量較好的單倍體籽粒。

玉米；化學(xué)藥劑；單倍體；誘導(dǎo)系；誘導(dǎo)率

近年來，單倍體育種技術(shù)發(fā)展迅速，與轉(zhuǎn)基因技術(shù)、分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)并稱為現(xiàn)代玉米育種技術(shù)體系的三大核心技術(shù)[1，2]，成為玉米常規(guī)育種方法的強(qiáng)大助推器。單倍體技術(shù)與轉(zhuǎn)基因技術(shù)相比不存在生物安全問題，與常規(guī)育種方法相比能夠縮短育種周期、提高育種效率。目前國外利用單倍體技術(shù)已經(jīng)很成熟，選育的自交系中有60%的馬齒型和30%的硬粒型是通過單倍體技術(shù)獲得的[3]。

單倍體育種技術(shù)的關(guān)鍵是獲得單倍體籽粒，方法也較多，如遠(yuǎn)緣雜交、小孢子組織培養(yǎng)、化學(xué)試劑誘導(dǎo)、孤雌生殖誘導(dǎo)等[4～7]。在育種實(shí)踐中，通常是利用孤雌生殖誘導(dǎo)系誘導(dǎo)獲得單倍體籽粒。但是很多研究表明，采用化學(xué)藥劑誘導(dǎo)玉米孤雌生殖也是可行的，如，文仁來等[8]研究顯示，2%DMSO誘導(dǎo)效果最好；石太淵等[9]利用不同的化學(xué)藥劑處理后發(fā)現(xiàn)，2%DMSO+40 mg/L MH+0.1%COL誘導(dǎo)效果最好；王俊強(qiáng)等[10]采用4種化學(xué)藥劑處理篩選出最高誘導(dǎo)率的最佳藥劑組合為0.01%DMSO+70 mg/L MH+900 mg/L PEG+0.1%COL。目前，無論是誘導(dǎo)系誘導(dǎo)還是化學(xué)藥劑誘導(dǎo)產(chǎn)生單倍體籽粒，都存在誘導(dǎo)率不高、效率偏低等問題。在玉米單倍體誘導(dǎo)系誘導(dǎo)之前，利用化學(xué)藥劑對(duì)誘導(dǎo)基礎(chǔ)材料進(jìn)行預(yù)處理以提高誘導(dǎo)系誘導(dǎo)效率的研究尚未見報(bào)導(dǎo)。作者比較了5種化學(xué)藥劑或

藥劑組合對(duì)玉米單倍體誘導(dǎo)系誘導(dǎo)率的影響，以期在提高單倍體誘導(dǎo)率技術(shù)上獲得突破，找到更為經(jīng)濟(jì)、有效的誘導(dǎo)方法。

1 材料與方法

供試玉米單倍體誘導(dǎo)系為農(nóng)大高誘5號(hào)（由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)提供），以人工組配的PH4CV×H3956為母本（H3956為唐四平頭血緣材料）作為誘導(dǎo)基礎(chǔ)材料。

2015年6月在河北省石家莊夏播種植，母本材料抽雄前及時(shí)去雄，雌穗吐絲前嚴(yán)格套袋隔離。待花絲完全抽出苞葉時(shí)，用酒精擦過的剪刀剪平花絲，進(jìn)行化學(xué)藥劑處理。試驗(yàn)設(shè)5種化學(xué)藥劑處理（表1），以不使用任何化學(xué)藥劑的處理為空白對(duì)照（CK）。使用噴霧器噴施藥劑2 mL/株左右，施藥后用硫酸紙袋套好防止混雜。分別在施藥處理2 d和4 d后，再授高誘5號(hào)誘導(dǎo)系花粉誘導(dǎo)。每處理均3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)均做10穗。其他管理同大田常規(guī)。

表1 不同處理的化學(xué)藥劑及其配比濃度Table1 Different chemical reagents and concentrations

收獲后，對(duì)得到的雜交果穗進(jìn)行考種。根據(jù)籽粒Navajo標(biāo)記進(jìn)行單倍體籽粒鑒定，計(jì)算單倍體誘導(dǎo)率（準(zhǔn)單倍體籽粒/總籽粒數(shù)×100%）。利用Excel和DPS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施不同化學(xué)藥劑對(duì)誘導(dǎo)系誘導(dǎo)率的影響

在石家莊夏播條件下，噴施化學(xué)藥劑2 d后授粉，高誘5號(hào)的誘導(dǎo)率為13.15%～15.41%（表2），均＞CK，其中，處理C的誘導(dǎo)率最高，且與其他處理差異均達(dá)到了極顯著水平；處理E的誘導(dǎo)率（13.92%）次之，與處理C外的其他化學(xué)藥劑處理差異均不顯著，但顯著＞CK。表明噴施5種化學(xué)藥劑2 d后再授粉，誘導(dǎo)系的誘導(dǎo)率均有不同程度的提高，其中，噴施1%DMSO誘導(dǎo)效果最好。

在石家莊夏播條件下，噴施化學(xué)藥劑4 d后授粉，高誘5號(hào)的誘導(dǎo)率為13.14%～17.69%，除處理D的誘導(dǎo)率略＜CK外，其他處理均＞CK。處理C的誘導(dǎo)率最高，與其他處理差異均達(dá)到了極顯著水平；而其他處理差異均不顯著，其中，處理D的誘導(dǎo)率最低。表明噴施5種化學(xué)藥劑4 d后再授粉，除處理D誘導(dǎo)系的誘導(dǎo)率略有降低外，其他處理誘導(dǎo)系的誘導(dǎo)率均有不同程度的提高，其中，噴施1%DMSO誘導(dǎo)效果最好。

2.2 預(yù)處理時(shí)間對(duì)獲得單倍體籽粒效率的影響

噴施化學(xué)藥劑預(yù)處理2 d后授粉的總粒數(shù)和單倍體粒數(shù)均＞預(yù)處理4 d后授粉；但誘導(dǎo)率除處理D略高外，其他處理均明顯＜預(yù)處理4 d后授粉（表3）。表明晚授粉利于提高誘導(dǎo)系的誘導(dǎo)率。這與文科等[11]的研究結(jié)果相一致。但是，授粉時(shí)間越晚，果穗的結(jié)實(shí)性越差。因此，早期授粉獲得單倍體的數(shù)量和質(zhì)量優(yōu)于晚期授粉。

表2 噴施不同化學(xué)藥劑對(duì)誘導(dǎo)系誘導(dǎo)率的影響（%）Table2 Effects of spraying different chemicals on induction rate

表3 不同預(yù)處理時(shí)間對(duì)獲得單倍體籽粒數(shù)效率的影響Table3 Effects of different pretreatment time on obtain efficiency of haploid grain

3 結(jié)果與討論

噴施的化學(xué)藥劑不同，對(duì)高誘5號(hào)誘導(dǎo)系誘導(dǎo)率的影響程度也不一樣。其中，噴施1%DMSO（處理C）

后，進(jìn)行不同的預(yù)處理時(shí)間后再授粉，單倍體誘導(dǎo)系的誘導(dǎo)率均有較大幅度提高，且與空白對(duì)照相比差異均達(dá)到了極顯著水平，說明通過提前噴施1%DMSO對(duì)誘導(dǎo)基礎(chǔ)材料進(jìn)行預(yù)處理，可以明顯提高高誘5號(hào)的誘導(dǎo)率。DMSO與其他藥劑相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，如成本低、毒性極低，是一種提高誘導(dǎo)率比較經(jīng)濟(jì)高效的化學(xué)藥劑。但是考慮到本研究中母本基因型較少，噴施的DMSO也只有一個(gè)濃度，因此，有關(guān)母本基因型、藥劑濃度等因素對(duì)誘導(dǎo)率的影響研究仍需進(jìn)一步開展。綜合分析表明，噴施1%DMSO預(yù)處理2 d后再授粉，對(duì)提高高誘5號(hào)的誘導(dǎo)率和結(jié)實(shí)率效果最好。

延遲授粉能夠在一定程度上提高誘導(dǎo)率[12]。本研究結(jié)果顯示，噴施化學(xué)藥劑預(yù)處理不同時(shí)間后授粉，對(duì)高誘5號(hào)誘導(dǎo)系的誘導(dǎo)率也不相同，其中，噴施化學(xué)藥劑預(yù)處理4 d后，花絲長一些再授粉，誘導(dǎo)率較高。但是胡寅華等[13]研究表明，從花絲不同時(shí)期接受花粉的能力來看，雌穗在吐絲后3～4 d內(nèi)抽出的花絲活力較強(qiáng)；6～10 d后，活力開始下降[14]。本研究是在花絲完全抽出苞葉時(shí)進(jìn)行噴施藥劑處理，2 d后再授誘導(dǎo)系花粉的時(shí)間正好是花絲活力最強(qiáng)的時(shí)期，4 d后再授粉時(shí)花絲活力處于下降的時(shí)期。對(duì)單倍體育種技術(shù)來講，首要任務(wù)是要獲得足夠量的單倍體籽粒，考慮到授粉結(jié)實(shí)性，因此認(rèn)為，噴施化學(xué)藥劑2 d后再授粉效果最佳。同時(shí)本研究結(jié)果也表明，噴施1%DMSO后，對(duì)授粉時(shí)間的要求不是很嚴(yán)格，無論是預(yù)處理2 d還是預(yù)處理4 d，獲得單倍體籽粒的效果均為最好。

噴施1%DMSO對(duì)誘導(dǎo)基礎(chǔ)材料進(jìn)行提前預(yù)處理，是在單倍體育種技術(shù)上提高誘導(dǎo)系誘導(dǎo)率最為經(jīng)濟(jì)、有效的方法。

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Preliminary Study on the Effect of Different Chemical Agents on the Induction of Maize Haploid Inducer

WANG Jiang-hao，GAO Zeng-yu，ZHANG Quan-guo，CHEN Xi-yong，ZHAO Ai-Ju*，GUAN Zhong-bo*
（Institute of Cereal and Oil Crops，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Hebei Crop Hereditary Breeding Laboratory，Shijiazhuang 050035，China）

By spraying five different chemicals to induce pre-treated base material to study the effect of inducing a high rate of inducing the 5th-induced system aimed at seeking a cost-effective way to improve haploid induction rate.The results showed that different chemicals and pollination time had some influence on the induction rate of inducer，and the induction rate was highest after spraying 1%DMSO，the number of haploid grains was the highest and the quality was good when pollination at 2 d after spraying.It was not very strict on the time of pollination when spraying 1%DMSO.Therefore，pollination after spraying 1%DMSO 2 d or 4 d，the haploid grains with high quality and good quality could be obtained.

Maize；Chemical；Haploid；Haploid inducer；Haploid induction rate

S513

A

1008-1631（2016）04-0052-03

2015-12-16

河北省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（14226305D）；河北省農(nóng)林科學(xué)院特色優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目（A2015060201）

王江浩（1978-），男，河北定州人，助理研究員，主要從事玉米育種研究。E-mail：Jhw78@163.com。

趙愛菊（1981-），女，河北武邑人，副研究員，碩士，主要從事玉米育種研究。E-mail：zhaoaiju81@126.com。

通訊作者：關(guān)中波（1970-），男，河北晉州人，研究員，主要從事農(nóng)業(yè)推廣與良種繁育。E-mail：guanzhongbo@126.com。