玉米花藥培養(yǎng)影響因素的研究

董春林 張名義 楊睿

摘要[目的]研究玉米花藥培養(yǎng)的影響因素。[方法]以5種基因型玉米為例，研究了基因型、培養(yǎng)基種類以及激素配比對花藥誘導(dǎo)過程中形態(tài)變化及出愈率的影響。[結(jié)果]與YP、MS和玉培相比，N6培養(yǎng)基在花藥培養(yǎng)中褐化率、膨大率和死亡率較低；先玉335花藥誘導(dǎo)出愈率最高，為23.15%；2 mg/L 2，4-D+1.5 mg/L KT激素配比的效果最佳。[結(jié)論]該試驗為玉米花藥單倍體育種奠定了理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 玉米；花藥培養(yǎng)；形態(tài)變化

中圖分類號 S513 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）03-0016-03

Abstract[Objective]To research the influencing factors of maize anther cultivation. [Method] With five maize genotypes as the research materials， we researched the effects of genotype， culture medium type and hormone combination on the morphological changes and recovery rate of maize in the process of anther induction. [Result] Compared with YP， MS and Yupei， culture medium N6 had relatively low browning rate， swelling rate and mortality during the process of anther induction. Xianyu 335 had the highest induction rate， which was 23.15%. And the hormone ratio 2 mg/L 2， 4D +1.5 mg/L KT had the best effects. [Conclusion] This research laid theoretical basis for the haploid breeding of maize anther.

Key words Maize；Anther cultivation；Morphological changes

自1975年谷明光等利用花藥組培技術(shù)培養(yǎng)出第1個玉米花粉植株以來[1]，人們不斷改進(jìn)組培條件，在這二三十年中，育成了“桂三1號”、“桂花1號”及“玉單358”等一系列玉米品種[2-4]。然而，玉米花藥組織培養(yǎng)存在很大的基因障礙，且愈傷組織的分化率和再生率很低，這些因素都影響了花藥組培技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用。該試驗選用了生產(chǎn)上大面積推廣的玉米雜交種，在4種培養(yǎng)基條件下進(jìn)行培養(yǎng)，通過觀察玉米花藥形態(tài)變化，統(tǒng)計其出愈率，找出培養(yǎng)基和材料的最適組合，從而分化再生出植株，為玉米花藥單倍體育種奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

選用山西省生產(chǎn)上大面積推廣的5個雜交種鄭單958、先玉335、大豐30、晉單87和豐樂742作為供試材料。

1.2 方法

1.2.1 材料處理。

將材料分期播種于大田中，當(dāng)雄穗伸出葉鞘時，鏡檢花藥小孢子，選取發(fā)育至單核中后期，且無病蟲害的雄穗，用濕紗布包好，于5 ℃冰箱中保存。

選擇表面呈淺綠色的花序，剪成合適的花序段，于0.1% HgCl2中進(jìn)行表面消毒4 min，之后用無菌水浸泡沖洗3次，每次5 min。然后放在鋪有無菌濾紙的大培養(yǎng)皿中。

花藥接種后，在暗培養(yǎng)箱里進(jìn)行暗培養(yǎng)，于31 ℃培養(yǎng)30 d左右。接種7 d后，每2 d觀察、記錄一次花藥的形態(tài)變化。30 d后，將愈傷組織轉(zhuǎn)入繼代培養(yǎng)基中培養(yǎng)。

1.2.2 試驗處理。

培養(yǎng)基處理：誘導(dǎo)培養(yǎng)基采用N6、YP、MS和玉培。

激素處理：添加的激素種類為生長素2，4-D、分裂素KT和6-BA，其添加量見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 誘導(dǎo)期內(nèi)不同培養(yǎng)基對花藥形態(tài)的影響

采用的誘導(dǎo)培養(yǎng)基不同，玉米花藥形態(tài)變化也不同[5]。將鄭單958分別接種于N6、YP、MS和玉培4種培養(yǎng)基上進(jìn)行誘導(dǎo)，于2016年8月觀察花藥的形態(tài)變化。由圖1可知，誘導(dǎo)期內(nèi)不同培養(yǎng)基的玉米花藥形態(tài)具有較大差異。與其他3種培養(yǎng)基相比，N6培養(yǎng)基上的花藥褐化率、膨大率和死亡率均較低，培養(yǎng)第8天，其褐化率為33.24%，膨大率為65.22%，死亡率為22.39%。而同一天YP培養(yǎng)基上的褐化率、膨大率和死亡率分別為90.88%、85.20%和54.49%，但N6培養(yǎng)基上出現(xiàn)的水漬愈傷更多，說明培養(yǎng)基種類對花藥誘導(dǎo)期形態(tài)變化有較大影響。

2.2 誘導(dǎo)期內(nèi)不同基因型對花藥形態(tài)的影響

由圖2可知，在同一種培養(yǎng)基上，不同基因型的花藥在誘導(dǎo)期的形態(tài)變化有較大差異。先玉335和豐樂742在接種第4天花藥開始膨大且出現(xiàn)褐化現(xiàn)象，而鄭單958、大豐30、晉單87出現(xiàn)在接種后的第6～25天，晉單87的褐化率達(dá)97.40%，基本全部褐化，膨大率也高達(dá)94.00%。接種后第6天開始，花藥開始呈水漬狀，并開始死亡，水漬率在大約14 d內(nèi)逐漸加大，隨后逐漸減小。在觀察的第25天，先玉335的水漬率和死亡率均最低。

2.3 不同基因型對玉米花藥出愈率的影響

不同的玉米基因型會影響愈傷誘導(dǎo)的效率[6]，選擇單核中后期的玉米花藥，將其接種于N6培養(yǎng)基中誘導(dǎo)，不同基因型玉米的出愈率相差較大，與誘導(dǎo)期花藥形態(tài)變化基本一致，先玉335出愈率最高，為23.15%，豐樂742最低，為1.43%，而晉單87最終全部褐化死亡，未形成愈傷組織。結(jié)果說明玉米基因型是玉米花藥組織培養(yǎng)最重要的因素之一，需要選擇合適的基因型才能育出單倍體玉米品種。

2.4 不同培養(yǎng)基對玉米花藥出愈率的影響 培養(yǎng)基成分不同，則玉米花藥的出愈率也會不同[7]，用鄭單958、先玉335、大豐30、晉單87和豐樂742進(jìn)行激素配比篩選試驗。在基本培養(yǎng)基N6上加入2 mg/L 2，4-D及不同濃度的KT和6-BA。結(jié)果顯示，同樣濃度的2，4-D條件下，加入分裂素能促進(jìn)愈傷組織的形成，且KT的作用優(yōu)于6-BA。該試驗中，2 mg/L 2，4-D+1.5 mg/L KT促進(jìn)愈傷組織形成的效果最佳，出愈率最高，與郭新梅等的研究一致[8]。而晉單87在N6培養(yǎng)基上全部褐化死亡，即使加入激素仍不能緩解其褐化死亡，說明N6培養(yǎng)基不適合該基因型。

3 結(jié)論

培養(yǎng)基是外植體的主要營養(yǎng)來源，不同的培養(yǎng)基出愈率具有較大的差異。該試驗利用4種不同的培養(yǎng)基，觀察誘導(dǎo)期間花藥的形態(tài)變化，并統(tǒng)計其水漬愈傷率、褐化率、膨大率和死亡率，得出N6培養(yǎng)基更適用于花藥培養(yǎng)的結(jié)論。同時，生長素2，4-D和分裂素KT能有效促進(jìn)愈傷組織的形成，而6-BA效果較不明顯。此外，基因型是影響玉米花藥培養(yǎng)的重要因素之一，該試驗利用5種不同基因型材料進(jìn)行花藥離體培養(yǎng)，其出愈率有明顯差異，其中先玉335出愈率最高，為23.15%，而晉單87未形成愈傷組織，說明選擇正確的基因型對愈傷組織的誘導(dǎo)及獲得單倍體玉米材料至關(guān)重要。

參考文獻(xiàn)

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