玉米單倍體育種的研究進(jìn)展

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1、植物組織培養(yǎng)結(jié)業(yè)總結(jié)玉米單倍體育種的研究進(jìn)展姓名：張曦班級(jí)：農(nóng)學(xué)101學(xué)號(hào)：1009010070指導(dǎo)老師：張素勤玉米單倍體育種的研究進(jìn)展摘要:闡述了玉米單倍體育種技術(shù)研究進(jìn)展及在玉米育種中的應(yīng)用。包括玉米單倍體的獲得方法、鑒定方法、二倍體加倍方法、在玉米育種中的應(yīng)用等,重點(diǎn)闡述了加倍方法和基礎(chǔ)材料的選擇，指出單倍體育種應(yīng)注意的幾個(gè)問題，并提出單倍體育種技術(shù)發(fā)展前景。關(guān)鍵詞:玉米；育種；單倍體；二倍體加倍隨著人口的增加和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，玉米的需求量不斷上漲。耕地面積減少和環(huán)境的惡化使人們對(duì)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆性強(qiáng)的玉米新品種需求日益迫切。而目前用常規(guī)育種方法獲

2、得高配合力的純合自交系需耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間。常規(guī)的育種技術(shù)已經(jīng)越來越不能滿足人們的育種需求。近年來，單倍體育種技術(shù)、基因工程育種、分子標(biāo)記輔助育種等生物技術(shù)手段的發(fā)展提高了育種效率，開辟了玉米育種的新途徑。單倍體技術(shù)選育玉米自交系在國(guó)外已經(jīng)廣泛使用，目前國(guó)外大約60%的馬齒型自交系，30%的硬粒型自交系由單倍體技術(shù)選育出來。在我國(guó)最早開展此項(xiàng)研究的是中國(guó)科學(xué)院遺傳所，通過孤雌生殖技術(shù)，在不到20年里育成3000多個(gè)孤雌生殖純系，其中綜合性狀優(yōu)良或個(gè)別性狀突出，可直接或者間接用于育種的近350個(gè)。此外近幾年中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、河北農(nóng)業(yè)大學(xué)、吉

3、林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院和遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院等也都先后從事了這方面的研究，目前也都育成了多個(gè)性狀較優(yōu)良的DH系，并且選育出多個(gè)優(yōu)良組合參加國(guó)家級(jí)和省級(jí)區(qū)域試驗(yàn)，遺單6號(hào)、科玉10號(hào)、秦單5號(hào)已通過審定，并在生產(chǎn)上進(jìn)行推廣。一、單倍體的發(fā)現(xiàn)單倍體是指只攜有配子染色體數(shù)目的個(gè)體，自然界中的單倍體是經(jīng)過不正常受精形成的，一般發(fā)生頻率很低。1922年，DorothyBergner首次發(fā)現(xiàn)了野生的曼陀羅單倍體，此后，煙草、小麥等其他物種的單倍體被相繼發(fā)現(xiàn)。玉米單倍體的發(fā)現(xiàn)相對(duì)較晚，Randolph首先觀察到品種間或自交系間雜交的后代中有0.011%～0.

4、103%的孤雌生殖單倍體，并且不同雜交組合中單倍體產(chǎn)生的頻率存在較大的差異。盡管單倍體的發(fā)現(xiàn)較早，但人工單倍體的產(chǎn)生經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的過程。直到1964年，Guha和Maheshwari使用花藥培養(yǎng)，第一次在實(shí)驗(yàn)室得到了人工的曼陀羅單倍體。二、獲得玉米單倍體技術(shù)1.1自然發(fā)生的單倍體生殖過程異常所引起的孤雌或孤雄生殖而來的玉米單倍體,自然發(fā)生的單倍體的頻率極低,僅為10-5～10-8。由于單倍體高度不育,其植株和它的組織器官等都比它們的二倍體弱小,所以自然界中存在的單倍體很少。1.2孤雌生殖誘導(dǎo)玉米孤雌生殖的方法很多。利用異種花粉授粉,刺激未受精卵發(fā)育引起

5、孤雌生殖產(chǎn)生單倍體；利用紫外線處理的玉米成熟花粉粒給正常植株授粉,讓已無授精能力的花粉去刺激未受精的卵細(xì)胞單性發(fā)育成單倍體的胚；利用甲苯胺藍(lán)等化學(xué)藥劑處理花粉產(chǎn)生單倍體?；瘜W(xué)藥物誘導(dǎo)孤雌生殖常易產(chǎn)生一些影響生理生化和形態(tài)上的畸變,其可靠性常受到懷疑。1.3花粉、花藥培養(yǎng)用花藥、花粉組織培養(yǎng)技術(shù)獲得單倍體。在獲得單倍體的同時(shí)，還常常出現(xiàn)已自然加倍了的二倍體和雙倍體。1.4傳粉玉米子房誘導(dǎo)單倍體利用花粉的生物刺激作用來誘導(dǎo)傳粉的玉米子房產(chǎn)生單倍體植株,可建立起高效、穩(wěn)定的玉米單倍體誘導(dǎo)體系。湯飛宇(2004)等研究了授粉時(shí)間長(zhǎng)短和季節(jié)對(duì)單倍體誘導(dǎo)效果的影

6、響研究。結(jié)果表明:當(dāng)授粉時(shí)間控制在12～22h,授粉子房均有可能誘導(dǎo)出單倍體植株，春秋季誘導(dǎo)單倍體植株的效果比夏季好。從26400個(gè)子房中獲得281株再生植株,經(jīng)根尖壓片檢查其中24株為單倍體植株,證明了利用傳粉植株誘導(dǎo)單倍體植株是可行的。利用傳粉的玉米子房來誘導(dǎo)單倍體植株,有助于啟動(dòng)卵細(xì)胞單性胚胎發(fā)育。玉米子房傳粉15h即有可能被誘導(dǎo)出單倍體植株,如授粉時(shí)間延長(zhǎng),會(huì)增加子房授精的危險(xiǎn),因此利用傳粉玉米子房來誘導(dǎo)產(chǎn)生單倍體植株,關(guān)鍵在于控制好授粉時(shí)間。1.5遠(yuǎn)緣雜交單親染色體消失在遠(yuǎn)緣雜交中,可能由于雙親體細(xì)胞分裂周期的不同步,導(dǎo)致某一親本染色體的丟

7、失,從而引起單倍體的發(fā)生。1.6輻射誘導(dǎo)用射線照射花或父本花粉經(jīng)X射線處理后,給去雄的母本授粉,以影響授精,誘導(dǎo)單性生殖產(chǎn)生單倍體。1.7利用高頻誘導(dǎo)單倍體材料美國(guó)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)高頻誘導(dǎo)單倍體的材料并定名為Stock6,為早熟、白色、粉質(zhì)、硬粒型的玉米,后又經(jīng)過兩次回交和兩次自交導(dǎo)入了控制子粒性狀和植株性狀的兩種顯性標(biāo)記基因。它具有兩個(gè)標(biāo)記性狀:子粒有斑紋、成株葉片和葉鞘呈紫色,均是由互補(bǔ)基因控制。Stock6誘導(dǎo)產(chǎn)生單倍體的原理已經(jīng)清楚,雙授精過程中一個(gè)精子與極核結(jié)合,而另一個(gè)精子不能與卵結(jié)合形成授精卵。在育種實(shí)踐中用作父本,被誘導(dǎo)的育種試材作母本,大

8、約有3%的單倍體胚。此外還有A358、ZMS、MKS、MHI等一些單倍體誘導(dǎo)材料,均能夠產(chǎn)生大約3%的單倍體