單倍體育種技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用

李曉娜，張玉秋，劉雪利，于鴻雪

（1.吉林省遼源市農(nóng)民科技教育中心，吉林 遼源 136200；2.吉林省遼源市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，吉林 遼源 136200；3.吉林省遼源市綠色食品發(fā)展中心，吉林 遼源 136200）

1 單倍體育種技術(shù)

1.1 單倍體獲得途徑

單倍體育種技術(shù)是通過加倍人工誘導(dǎo)或自然生成的單倍體植株，主要途徑有化學(xué)誘導(dǎo)、組織離體培養(yǎng)和誘導(dǎo)系品種間雜交法等，得到純合的二倍體植株，再選育自交系。

1.2 單倍體加倍技術(shù)

單倍體加倍技術(shù)有自然加倍和人工加倍兩種方法。自然加倍是在自然環(huán)境下，單倍體植株各組織的染色體自然加倍，通常玉米單倍體植株雌雄不調(diào)，自交結(jié)實率受雄穗的加倍率影響，誘導(dǎo)材料、種植環(huán)境和播種時期的不同都會影響種植試驗，所以自然加倍率僅為10%左右，還有許多單倍體加倍率低于5%，甚至在自然環(huán)境下不加倍。

人工加倍是使用秋水仙素和除草劑類化學(xué)試劑處理植物的生長器官，誘導(dǎo)植物染色體加倍。秋水仙素處理的植物加倍率較為理想，但秋水仙素有毒，還易造成植物的藥害加重，需要探索出合理的方案才能盡量不傷害人、植株和環(huán)境。所以，目前人工加倍主要使用毒性小、殘留低、易降解的甲基胺草磷、炔苯酰草胺和氟樂靈等除草劑類。

1.3 單倍體的倍性鑒定

1.3.1 形態(tài)學(xué)鑒定 該方法最直觀和便捷，單倍體的細(xì)胞核和細(xì)胞變小，導(dǎo)致植株在正常生長狀態(tài)下較矮小，僅為二倍體的70%，花、葉和果實等均較小，目測即可選出大部分單倍體，單倍體開花早，花期長，花序密集。

1.3.2 染色體數(shù)鑒定 根據(jù)植株形態(tài)可將單倍體與二倍體區(qū)分，但鑒定必須用鏡檢確定，可區(qū)分主單倍體、嵌合體和非整倍體。使用玉米根尖分生組織制作壓片，顯微鏡下觀察減數(shù)分裂細(xì)胞或體細(xì)胞中的染色體數(shù)量，可確定其倍數(shù)性。

1.3.3 葉片氣孔鑒定 近年來最常使用的方法為葉片氣孔鑒定法，葉片氣孔鑒定法操作簡單，且準(zhǔn)確率較高，顯微鏡下觀察氣孔保衛(wèi)細(xì)胞的長度，單倍體保衛(wèi)細(xì)胞長度通常小于60微米，二倍體植株的保衛(wèi)細(xì)胞長度通常在65微米以上。

1.3.4 遺傳標(biāo)記法 該方法可在早期就準(zhǔn)確地鑒別出單倍體，是目前最可靠的單倍體鑒定方法，通過導(dǎo)入籽粒和植株顯色的遺傳標(biāo)記基因，獲得的有紫頂和白色胚芽的籽粒為單倍體。

2 單倍體育種技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用

自交系選育是玉米高產(chǎn)的前提，常規(guī)選育法的周期一般為4～6年，周期較長，選育效率低，且很難達(dá)到100%的純合種子。單倍體育種技術(shù)直接選擇配子體，2～3年即可獲得穩(wěn)定的純合種子，若是在南方一年種植兩季玉米，一年便可以得到，減少了時間和成本的付出，加快了選育的進(jìn)程。單倍體只有一套基因，沒有基因會被顯性基因掩蓋住，在玉米突變育種時任何突變都可以在當(dāng)代單倍植株上表現(xiàn)出來，易于發(fā)現(xiàn)隱性突變體，可以更加準(zhǔn)確和簡單地評估突變。