不同孔徑的網(wǎng)罩對玉米花粉的影響

隆文杰，周國雁，雷涌濤，伍少云，蔡 青

(云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 生物技術(shù)與種質(zhì)資源研究所/云南省農(nóng)業(yè)生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)部西南作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650223)

不同孔徑的網(wǎng)罩對玉米花粉的影響

隆文杰，周國雁*，雷涌濤，伍少云**，蔡 青**

(云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 生物技術(shù)與種質(zhì)資源研究所/云南省農(nóng)業(yè)生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)部西南作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650223)

為探索玉米人工套袋授粉的替代方法，采用200、240和300目(分別相當(dāng)于75、61、48 μm)的聚乙烯網(wǎng)罩，分別用于隔離云玉黑甜二號、養(yǎng)派四行玉米、小白糯、爆裂玉米、白糯玉米等試驗(yàn)材料的異源花粉，通過比較去雄植株所結(jié)果穗的籽粒數(shù)、留雄植株花粉散落的距離、植株葉片和收獲籽粒間的SSR帶型差異，研究了不同網(wǎng)罩隔離玉米花粉的效果及其對花粉散落和群體遺傳結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明：300目的網(wǎng)罩能阻擋85%以上的玉米花粉，隔離效果較好；但即使在不完全固定方式下，網(wǎng)罩依然對玉米花粉散落的空間產(chǎn)生了一定的限制和束縛作用；而在完全固定方式下，網(wǎng)罩使玉米群體的遺傳結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的改變。因此，網(wǎng)罩雖然能隔離玉米花粉，但還應(yīng)研究固定它的合適方式和避免群體內(nèi)個體發(fā)生自交的管理方式。

網(wǎng)罩；隔離；玉米；花粉

人工套袋和群體內(nèi)姊妹混合授粉是玉米種質(zhì)資源更新繁殖和自交系提純復(fù)壯、防止異源花粉滲入導(dǎo)致混雜、保證群體遺傳完整性和個體異質(zhì)性的重要措施。因此，套袋授粉的質(zhì)量決定了繁殖玉米籽粒的數(shù)量及純度。但是，套袋授粉的質(zhì)量不僅受到操作者的技術(shù)水平、熟練程度的影響，而且還受到刮風(fēng)、下雨等自然因素的嚴(yán)重影響。比如，前一天剛套好、準(zhǔn)備用于第二天授粉的雄花袋，被雨淋濕、浸透，不但需要重新套袋，增加了工作量和人力成本，更延誤了為適齡雌穗花絲授粉的時機(jī)?，F(xiàn)在雖然有防水性較牛皮紙袋更強(qiáng)且廣泛應(yīng)用的硫酸紙袋或羊皮紙袋，但其防水能力仍然有限。玉米是異花風(fēng)媒作物[1]，雌花套袋是為了防止群體外的異源花粉侵入，并使雌花授粉結(jié)籽而造成混雜，而群體內(nèi)姊妹混合授粉是為了避免個體發(fā)生自交，導(dǎo)致群體的遺傳結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。因此，如果有一種方法或者措施，既能隔離異源花粉又能保證群體內(nèi)個體間相互傳粉，避免自交，保障繁殖前后的群體具有最大的遺傳相似性，而且較傳統(tǒng)方法省工，對于玉米種質(zhì)資源的更新繁育與保存研究具有重要意義。

玉米的雌花袋如縮小的“蚊帳”，是為防止雌穗花絲接受異源花粉而設(shè)計的隔離工具，雄花袋的作用是收集新鮮花粉。如果把雌花袋放大成大“蚊帳”，罩住繁殖的整個群體或小區(qū)，就能達(dá)到既隔離異源花粉，又省去雌穗套袋、采集雄穗花粉和雌穗花絲授粉的過程。事實(shí)上，用網(wǎng)罩隔離異源花粉的方法，在一些作物中早有報道。魏守恩等[2]在向日葵舌狀花即將展開時，用60目(250 μm)的網(wǎng)袋罩住花盤，用受體材料姊妹株的花粉為小花授粉，然后割掉授粉后的小花花柱，把供體材料的DNA提取液涂抹到種子鈍端花柱斷面，再為花盤重新套上網(wǎng)袋，培育出了比原品種含油率高約4%的新的不育株。馬緣生等[3-4]在紗網(wǎng)或網(wǎng)棚隔離下，研究了異花授粉作物大白菜、甜蕎麥、薏苡、常異花授粉作物多花菜豆的繁殖群體、授粉方式、收獲種子與原種子的同工酶，指出蕎麥在網(wǎng)罩內(nèi)的適宜繁殖群體為50～100株，家蠅傳粉；大白菜宜采用50～100株，人工套袋鏈?zhǔn)诫s交授粉，而不是網(wǎng)罩隔離混合授粉；多花菜豆宜采用50株以上，全封閉網(wǎng)棚，蜜蜂傳粉；薏苡也為風(fēng)媒植物，稈高大，難封頂，在網(wǎng)罩隔離下生產(chǎn)的種子與原種在主要性狀上存在極大的差異，因而不宜采用網(wǎng)罩隔離方式繁殖。汪德鋒等[5]報道了孔徑75、48、38 μm的防蟲網(wǎng)隔離水稻花粉的效果，指出水稻花粉漂移頻率與風(fēng)向、風(fēng)速大小密切相關(guān)，下風(fēng)口的花粉漂移頻率顯著高于上風(fēng)口的漂移頻率，建議在生產(chǎn)水稻原種時宜采用孔徑48 μm的防蟲網(wǎng)阻擋異源花粉。賀永錄[6]報道：180目(80 μm)的網(wǎng)室可有效地隔離常異花授粉作物蠶豆的異源花粉。王甲璽[7]報道：隔離網(wǎng)室加蜜蜂輔助授粉，能有效提高甜蕎麥原原種的種子純度。

根據(jù)蘭盛銀等[8]的觀察，玉米花粉粒的直徑為80～85 μm；而林均安[9]認(rèn)為玉米花粉粒的直徑為80～100 μm；陳敏[10]等則認(rèn)為是70～90 μm。但是，目前還沒有利用網(wǎng)罩隔離玉米花粉的報道。所以，委托網(wǎng)袋加工企業(yè)制作了長5 m、寬1 m、高2.5 m，目數(shù)200、240、300目，分別相當(dāng)于75、61、48 μm的3種規(guī)格聚乙烯網(wǎng)罩。試圖開展玉米人工套袋授粉替代方法的研究，探討利用網(wǎng)罩隔離玉米花粉的可行性，以及網(wǎng)罩對玉米花粉散落和群體遺傳結(jié)構(gòu)可能造成的影響，以便在玉米種質(zhì)資源更新繁殖過程中既能更好地保持繁殖對象的遺傳完整性，又能降低人為失誤，節(jié)約人工成本。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

參試玉米材料云玉黑甜二號，為云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)與種質(zhì)資源研究所(本課題組)以芒市黑糯玉米和泰國白甜玉米，通過品種間雜交、自交，于2010年選育成的黑粒甜玉米。養(yǎng)派四行玉米為2015年本課題組在云南普洱市孟連縣勐馬鎮(zhèn)芒海村養(yǎng)派組收集到的糯玉米地方群體，據(jù)說在當(dāng)?shù)匾延泻苡凭玫姆N植和利用歷史。主要表現(xiàn)為糯性、口感好，皮薄、穗小、粒小、粒少，果穗多數(shù)4～8行，產(chǎn)量極低。小白糯、爆裂玉米和花包谷為云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物種質(zhì)資源中期庫保存的云南省瀘水縣、永平縣和寧蒗縣的地方品種，保存編號分別為230658-1442、231497-837和231752-1929。白糯玉米為丟失產(chǎn)地和保存編號等信息的地方品種。

1.2 田間試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)1：在面積約為6 m×75 m的優(yōu)異資源云玉黑甜二號展示田中央，間隔選取3個小區(qū)，每區(qū)行長5 m、窄行40 cm、塘距40 cm、寬行1 m，包括48株玉米。在玉米植株臨近抽雄時，分別用200、240和300目的網(wǎng)罩，從植株頂部住下罩住整個小區(qū)的全部植株，并將網(wǎng)罩四角及兩面中部系于玉米植株根部，以防被風(fēng)刮走，網(wǎng)罩多余的部分則隨意蓋在植株頂部，可隨風(fēng)飄動，沒有被完全固定。然后，每2～3 d解開系繩，鉆入罩內(nèi)，觀察并摘除露出劍葉鞘的雄穗。直到果穗成熟后，摘除網(wǎng)罩，收獲罩內(nèi)植株所結(jié)的果穗，觀測并記錄果穗粒數(shù)，以罩外開放授粉的同品種、人工套袋授粉的其他品種的果穗籽粒為對照，判斷網(wǎng)罩隔離花粉的效果。

試驗(yàn)2：在上述優(yōu)異資源云玉黑甜二號，面積約為6 m×75 m的養(yǎng)派四行玉米展示田的中央，隨機(jī)選取未抽絲的雌穗10穗，分別用15 cm×10 cm×5 cm的200、240和300目的小網(wǎng)袋，將雌穗頂端套入袋內(nèi)，再將網(wǎng)袋開口端固定在雌穗后的莖稈上。待網(wǎng)袋外的其他果穗成熟后，收獲袋內(nèi)果穗，觀測并記錄果穗粒數(shù)，也用袋外開放授粉的同品種果穗、人工套袋授粉的其他品種的果穗籽粒為對照，判斷網(wǎng)袋隔離花粉的效果。

試驗(yàn)3：試驗(yàn)材料為花包谷。在行長5 m、窄行40 cm、塘距40 cm、寬行1 m的小區(qū)內(nèi)，按第1穴播種2粒紫色種子，第2～4穴每穴播種2粒白色種子，第5穴播種2粒黃色種子，第6～8穴又每穴播種2粒白色種子，第9穴再播種2粒紫色種子的順序，共播種24穴48粒種子(圖1)。在玉米植株快抽雄時，用240目的網(wǎng)罩將整個小區(qū)的植株罩住，為防止網(wǎng)罩被風(fēng)吹走，網(wǎng)罩也被不完全固定。隨后每2～3 d解開系繩，鉆入罩內(nèi)，觀察并摘除由白色種子的植株抽出的雄穗，留下紫色和黃色種子的植株的雄穗。直到果穗成熟后，摘除網(wǎng)罩，分穴收獲罩內(nèi)白色種子的植株所結(jié)的果穗，觀測并分別記錄每穴收獲果穗的籽粒顏色及數(shù)目，以在白色種子的植株上獲得的紫色和黃色籽粒占所在穴籽粒數(shù)的比率表示雄穗使周圍雌穗授精的授粉率，以紫、黃色種子所在穴至白色種子所在穴的距離表示雄穗花粉散落的距離，判斷網(wǎng)罩對玉米花粉散落的影響。

圖中數(shù)字表示穴號，紫和黃：表示該穴播種的種子顏色，剩余為播種白色種子的穴位

試驗(yàn)4：將小白糯、爆裂玉米和白糯玉米種植成3×3個小區(qū)，每區(qū)行長5 m、窄行40 cm、穴距40 cm、寬行1 m，包括48株。在喇叭口時期，隨機(jī)采集每區(qū)20～30株的約半個葉片，保藏在-20 ℃冰柜中待用。然后，在小區(qū)四角將高30～50 cm的竹竿打入地里，再將長5 m和50 cm左右的竹竿各2根，橫架并捆扎在離地面50 cm左右的4根直立的竹竿上。抽雄時，用200、240和300目的網(wǎng)罩，由上至下分別套住每一個材料的各1個區(qū)，并將網(wǎng)罩由上自下拉緊并捆綁在已準(zhǔn)備好的竹架上，使網(wǎng)罩和玉米植株都不能隨風(fēng)搖動，即網(wǎng)罩被完全固定。成熟時，混合收獲罩內(nèi)的果穗，待用。

1.3 DNA提取、SSR引物篩選與PCR擴(kuò)增

將試驗(yàn)4保藏留用的每區(qū)植株的葉片用液氮磨碎，置于-20 ℃保存?zhèn)溆?。然后，將收獲的該試驗(yàn)的每區(qū)每果穗3～5粒種子，在25～30 ℃的培養(yǎng)箱中萌發(fā)、生長7 d，剪取幼葉及芽，也用液氮磨碎，保存在-20 ℃的冰箱中待用。

用北京鼎國昌盛生物技術(shù)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的“新型植物基因組DNA快速提取試劑盒”，按照生產(chǎn)商的使用說明提取參試材料葉片和種子的DNA，用NY/T 1432─2014《玉米品種真實(shí)性鑒定SSR標(biāo)準(zhǔn)》推薦的40對引物和PCR反應(yīng)程序，擴(kuò)增3個參試材料的葉片混合DNA，5% PAGE凝膠電泳和銀染色法檢測擴(kuò)增產(chǎn)物，篩選出條帶清晰、粗亮的17對引物備用。

用上述篩選到的SSR引物及相同的PCR反應(yīng)程序，擴(kuò)增每區(qū)植株的葉片混合DNA及其收獲種子的混合DNA。具體反應(yīng)體積為20 μL，包括ddH2O 5.3 μL、10×Buffer 1 μL、dNTP 0.2 μL、Taq酶0.25 μL、SSR前后引物共1.25 μL、DNA 2 μL。反應(yīng)程序?yàn)?4 ℃預(yù)變性5 min，1次循環(huán)；94 ℃變性40 s，60 ℃退火35 s，72 ℃延伸45 s，進(jìn)行35次循環(huán)擴(kuò)增反應(yīng)；72 ℃延伸10 min。

1.4 SSR帶型讀取

在凝膠電泳圖譜上，比較葉片和種子的SSR帶型，如果兩者有差異記為“+”，無差異記為“-”。由于玉米植株的葉片DNA代表了上一代或親代的遺傳信息，而在植株上收獲的籽粒的DNA代表了下一代或子代的遺傳信息。因此，如果兩者的帶型不一致，就預(yù)示著子代在遺傳結(jié)構(gòu)上發(fā)生了改變，而改變的程度用有差異的帶型數(shù)占總帶型數(shù)的比率表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同孔徑的網(wǎng)罩隔離玉米花粉的效果

隨機(jī)調(diào)查了自然開放授粉的云玉黑甜二號的10穗籽粒數(shù)(CK1)，為102～399粒；養(yǎng)派四行玉米10穗的籽粒數(shù)(CK2)，為80～187粒。另外，調(diào)查了50株群體且周圍種植有眾多其他品種的緬甸四棱玉米，人工套授粉的22穗的籽粒數(shù)(CK3)，共1356粒，變幅6～137粒，其中雜籽99粒，占總數(shù)的7.3%。

由于去雄時使一些植株夭折，所以在試驗(yàn)1中200目網(wǎng)罩內(nèi)只收獲到云玉黑甜二號的9個果穗，平均每穗結(jié)籽27粒，變幅6～69粒，占CK1的5.9%～17.3%；在240目網(wǎng)罩內(nèi)收獲到29穗，平均每穗9.2粒，變幅0～57粒，占CK1的0～14.3%；在300目網(wǎng)罩內(nèi)收獲到11穗，平均每穗2.2粒，變幅0～7粒，占CK1的0～1.8%(表1)。

在試驗(yàn)2中，在200目袋內(nèi)收獲到云玉黑甜二號4穗(收獲時發(fā)現(xiàn)一些雌穗的花絲伸出了袋外，不納入統(tǒng)計)，平均每穗3.5粒，變幅0～8粒，占CK1的0～2%；在300目袋內(nèi)收獲9穗，平均每穗2.6粒，變幅0～15粒，占CK1的0～3.8%。在200目袋內(nèi)收獲養(yǎng)派四行玉米9穗，平均每穗2.8粒，變幅0～9粒，占CK2的0～4.8%；在240目袋內(nèi)收獲10穗，平均每穗2.8粒，變幅0～25粒，占CK2的0～13.4%；在300目袋內(nèi)收獲10穗，平均每穗0.6粒，變幅0～6粒，占CK2的0～3.2%(表1)。

表1 在不同網(wǎng)罩內(nèi)收獲的玉米單果穗的籽粒數(shù)

注：/表示無。

從表1可以看出，隨著網(wǎng)罩(袋)目數(shù)增加或孔徑減小，罩(袋)內(nèi)參試材料每穗粒數(shù)及占對照的比例逐漸減少，罩(袋)外的玉米花粉穿過網(wǎng)罩進(jìn)入罩(袋)內(nèi)并使雌花授粉結(jié)籽的機(jī)會也愈小，網(wǎng)罩(袋)隔離玉米花粉的效果愈加明顯。其中，300目網(wǎng)罩的隔離效果最好，在300目網(wǎng)罩內(nèi)，每穗粒數(shù)只相當(dāng)于自然開放授粉的對照穗粒數(shù)的0～4%；結(jié)籽最多的云玉黑甜二號為15粒，與CK1的102和399粒相比，相當(dāng)于網(wǎng)罩阻擋了85.3%～96.2%的罩外花粉進(jìn)入罩內(nèi)。但是，如果周圍種植有其他玉米，300目的網(wǎng)罩仍然可使罩內(nèi)的云玉黑甜二號產(chǎn)生4%～15%的異源籽粒。這個比例的下限雖然比CK3低1.8倍，但上限卻比CK3高2倍。

2.2 不同孔徑的網(wǎng)罩對玉米花粉散落的影響

由表2看出，第4穴的植株結(jié)出的紫色籽粒占總數(shù)的35.4%，紫色花粉可能來自第1穴紫色種子的植株；第6穴的占2.1%，紫色花粉可能來自第9、17穴紫色種子的植株；第12穴的占57.1%，紫色花粉可能來自第9穴紫色種子的植株。第1至第4穴、第6至第9穴、第9至第12穴，距離都是120 cm，第17至第6穴的距離為80 cm左右，這說明紫色種子的植株的雄穗花粉能散落到80～120 cm的范圍。第2穴植株結(jié)出的黃色種子占總數(shù)的6%，黃色花粉可能來自第5穴和第21穴黃色種子的植株；第2穴距離第5穴120 cm，第21穴距離第2穴80 cm左右；第8穴的黃籽占9%，黃色花粉可能來源于第5穴的黃色種子的植株，兩者相距120 cm；第16穴的黃籽占7.3%，黃色花粉可能來源于第13穴，兩者也相距120 cm。這說明黃色種子的植株的雄穗花粉也能散落到80～120 cm的范圍。

但是，由于所用試驗(yàn)材料為花玉米，紫色和黃色的基因型是雜合的，其植株產(chǎn)生的花粉至少包含紫、黃和白色3種基因的配子，所以，試驗(yàn)中紫、黃色種子的植株的雄穗花粉能讓80～120 cm的雌穗花絲授精的授粉率應(yīng)在2.1%～57.1%之間。由此也說明，240目的網(wǎng)罩在不完全固定的方式下，對花粉的散落產(chǎn)生了一定影響。

表2 240目網(wǎng)罩內(nèi)不同穴位的白色種子的植株結(jié)出的籽粒比率

注：表中順序數(shù)字表示穴位；紫、黃：表示該穴播種的種子顏色； /表示未收獲或者因植株夭折未收獲到果穗；//表示前、中、后的數(shù)字分開，分別表示紫、黃和白粒占該穴籽?？倲?shù)的比率。

2.3 不同孔徑的網(wǎng)罩對玉米群體遺傳結(jié)構(gòu)的影響

由表3可知，17對SSR引物在玉米植株的葉片及在200、240和300目網(wǎng)罩內(nèi)植株上收獲的籽粒之間，檢測到有差異的帶型數(shù)分別是小白糯9、9和11種，占帶型總數(shù)的52.9%、52.9%和64.7%；爆裂玉米7、8和5種，占41.2%、47.1%和29.4%；白糯玉米11、14和13種，占64.7%、82.4%和76.5%。這表明在被完全固定的情況下，不論在何種孔徑的網(wǎng)罩內(nèi)生產(chǎn)的玉米籽粒，都出現(xiàn)了29.4%～82.4%的不同于親代的遺傳差異。所以，從遺傳學(xué)角度上看，這些種子和它們的葉片之間的遺傳相似性很低，幾乎完全可以肯定它們之間不存親子關(guān)系。因此，在被完全固定的情況下，網(wǎng)罩隔離造成了玉米群體遺傳結(jié)構(gòu)的明顯改變。

表3 不同網(wǎng)罩內(nèi)參試材料葉片和收獲種子的SSR帶型差異

注：+表示葉片和種子的帶型有差異，-表示葉片和種子的帶型無差異。

3 討論

玉米花粉粒的直徑大小，既有70～100 μm[8-10]，也有61.4～88.5 μm[11]，甚至40 μm[12]的文獻(xiàn)報道。因此，不同品種，甚至同一品種不同雄穗分枝生產(chǎn)的花粉粒，其大小都有可能不同。本文試驗(yàn)所用3種孔徑的網(wǎng)罩，在理論上能阻擋75、61、48 μm以上的花粉粒，但事實(shí)上即使隔離效果最好的300目網(wǎng)罩也只能阻隔85%～96%的花粉，仍有4%～15%的花粉能穿過此網(wǎng)罩，使罩內(nèi)去雄植株授精結(jié)籽。這一方面說明在云玉黑甜二號和養(yǎng)派四路玉米群體中存在有直徑小于48 μm的花粉粒；另一方面說明，如果試驗(yàn)1周圍種植有多個且花期相近的玉米品種，這4%～15%花粉產(chǎn)生的籽粒便是異源雜種，這比人工套授粉出現(xiàn)的7.3%的誤差大很多，不能滿足玉米種質(zhì)資源更新繁殖對保持遺傳完整性的要求。因此，在今后的探討研究中應(yīng)考慮用大于300目，如400、500和600目，甚至更高目數(shù)的網(wǎng)罩做進(jìn)一步的驗(yàn)證試驗(yàn)。

張士龍等[13]認(rèn)為，在一般情況下一個玉米植株的雄穗花粉大多散落在本行之內(nèi)。據(jù)張士龍等[14]的研究，雄穗使周圍雌穗花絲達(dá)到100%授粉率的輻射半徑是70 cm，花粉密度應(yīng)在26粒/cm2以上，而達(dá)到90%～99%授粉率的有效輻射半徑為70～170 cm，花粉密度為23～26粒/cm2。相比之下，在網(wǎng)罩被不完全固定的情況下，紫色和黃色種子的植株產(chǎn)生的雄穗花粉雖然也能散落到半徑80～120 cm的范圍，使周圍雌穗授精結(jié)籽的授粉率為2.1%～57.1%，下降了很多。造成這種結(jié)果的主要原因可能是網(wǎng)罩限制了花粉的散落空間，因?yàn)榱粼谥仓觏敳康木W(wǎng)罩會給雄穗造成了一定的壓力和束縛，使其不能完全隨風(fēng)自由搖動，減少了花粉散落的空間，而網(wǎng)罩四壁不但阻擋了風(fēng)速，更進(jìn)一步限制了花粉的自由散落。但是，如果能設(shè)法讓罩頂比玉米的雄穗更高一些，也許能解決這個問題。

一個玉米種質(zhì)資源群體雖然內(nèi)部個體間的遺傳組成是高度異質(zhì)的，但群體間的遺傳成分又是相對穩(wěn)定的。因而繁殖群體的大小及授粉方式等都會引起其遺傳完整性的變化。在自然、開放授粉的大群體中，群體內(nèi)的個體間能夠依靠風(fēng)力實(shí)現(xiàn)完全自由的隨機(jī)交配，所以群體的遺傳完整性可得以保持和延續(xù)。但是在小群體或有限繁殖群體中，由于個體數(shù)量減少，增加了發(fā)生自交的機(jī)會，導(dǎo)致群體中雜合體的比例減少、等位基因隨機(jī)波動和丟失，使得群體的遺傳結(jié)構(gòu)發(fā)生隨機(jī)改變[15-16]，即遺傳漂變。已有研究表明，在玉米種質(zhì)資源繁殖更新過程中，200株的群體[15-16]及半同胞或姊妹間混合授粉能較好地保持其遺傳完整性。本文用17對SSR引物擴(kuò)增3種網(wǎng)罩內(nèi)的植株葉片及收獲的玉米籽粒的DNA，發(fā)現(xiàn)有差異的帶型占29.4%～82.4%，這說明在網(wǎng)罩被完全固定的隔離模式下，參試材料原有的遺傳結(jié)構(gòu)遭到了嚴(yán)重破壞。其主要原因：一是在網(wǎng)罩被完全固定的情況下，網(wǎng)罩頂部及罩內(nèi)玉米植株的雄穗不能隨風(fēng)搖動，使植株的雄穗花粉大都落到自己的雌穗花絲上，產(chǎn)生了大量的自交籽粒；二是罩外其他玉米花粉滲入罩內(nèi)并使雌花授粉結(jié)籽，產(chǎn)生了部分異源雜種。所以，在今后的研究中，一方面要考慮網(wǎng)罩的固定方式，使玉米植株的雄穗有一定的散粉空間。另一方面也要考慮避免個體發(fā)生自交的管理方式，比如采取一半留雄，另一半去雄，或一穴中一株留雄、另一株去雄，或者雙行中一行留雄、另一行去雄等管理方式，成熟時收獲去雄植株的果穗籽粒留種以避免個體發(fā)生自交。另外，還要考慮網(wǎng)罩的合適孔徑，以便滿足玉米種質(zhì)資源在更新繁育時對遺傳完整性的要求。

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(責(zé)任編輯：曾小軍)

Influence of Different Apertures of Mesh Enclosure on Maize Pollen

LONG Wen-jie, ZHOU Guo-yan*, LEI Yong-tao, WU Shao-yun**, CAI Qing**

(Institute of Biotechnology and Germplasm Resources, Yunnan Academy of Agricultural Sciences / Yunnan Provincial Key Lab of Agricultural Biotechnology / Key Lab of Southwestern Crop Gene Resources and Germplasm Innovation, Ministry of Agriculture, Kunming 650223, China)

In order to explore the alternative methods of artificial bagging and pollination for maize, this study used polyethylene mesh enclosure with 200, 240 or 300 meshes (equivalently 75, 61 or 48 μm of aperture, respectively) to isolate the heterogenous maize pollens for maize varieties Yunyuheitian No. 2, Yangpaisihang, Xiaobainuo, Baolie and Bainuo. By comparing the grain number of fruit spikes on emasculated plants, the pollen scattering distance of maize plants whose staminate flowers were remained, and the difference in SSR banding pattern between the collected leaf and harvested grain from the same plants, the author studied the impacts of different mesh enclosures on the pollen isolation, pollen scattering space, and population genetic structure of maize plants. The results showed that 300 meshes of mesh enclosure could isolate above 85% of maize pollens, and its isolated effect was better; but the mesh enclosure still had a certain limiting and constraint action to the scattering space of maize pollens even if it was incompletely fixed; the genetic structure of maize population was altered obviously by the use of mesh enclosure which was completely fixed. Therefore, mesh enclosure can isolate maize pollens, but the proper fixed mode of mesh enclosure and the management method for avoiding individual selfing within population need to be further studied.

Mesh enclosure; Isolation; Maize; Pollen

2017-01-03

國家農(nóng)作物種質(zhì)資源平臺(云南)(NICGR2016-030)；云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院專項(xiàng)(2016YFBZ003)。

隆文杰(1982─)，男，重慶涪陵人，助理研究員，碩士，主要研究方向：玉米種質(zhì)資源繁育與創(chuàng)新研究。*并列第一作者： 周國雁。**通訊作者：伍少云、蔡青。

S513

A

1001-8581(2017)04-0010-06