玉米单倍体的诱导加倍技术及其应用研究
玉米孤雌生殖单倍体加倍技术研究进展

文章编号:1005-0906(2010)01-0012-03玉米孤雌生殖单倍体加倍技术研究进展黎亮,李浩川,徐小炜,陈绍江(中国农业大学,国家玉米改良中心,北京100193)摘要:玉米单倍体育种技术能显著加快育种进程。
单倍体高效率加倍是单倍体技术能否广泛应用于育种实践的关键因素。
综述了单倍体加倍的主要方法,介绍常用的秋水仙素化学加倍技术,对其他细胞分裂抑制剂也做了简要介绍,并对今后的单倍体加倍研究进行了展望。
关键词:玉米;单倍体;染色体加倍;秋水仙素中图分类号:S513.035.2文献标识码:AResearch Progress of Haploid Doubling Technology on MaizeLI Liang,LI Hao-chuan,XU Xiao-wei,CHEN Shao-jiang(China Agricultural University,China National Maize Improvement Center,Beijing100193,China) Abstract:Application of haploid technology can significantly accelerate the breeding process in maize breeding. Currently,widely application of this technology depends on the haploid doubling efficiency.It was reviewed that the main methods of chromosome doubling in maize,including the commonly used colchicine,as well as other microtubule inhibitors.Perspectives on chromosome doubling were also mentioned.Key words:M aize;Haploid;Chromosome doubling;Colchicine单倍体育种能显著地缩短育种进程、提高育种效率,是玉米育种的重要技术之一。
Stock 6杂交诱导的玉米单倍体加倍效果研究

1 2 方 法 .
试 验分 两 部分 : 1 获 得单 倍 体 : 用诱 导 系 () 利 作 为父 本 , 自美 国 的 2 来 1个群 体 作母 本 , 杂交 得 到单倍 体 籽粒 , 定 其 对不 同群 体 诱 导产 生 单倍 鉴 体 的几率 ;2 单 倍体 加 倍 : 单 倍 体 籽粒 进 行 加 () 对 倍处 理 , 得到 DH 系 , 并对 加倍效 果进 行研究 。
黑龙 江农 业科 学 2 1 ( 1 : ~3 011)1
Heln j n rc lu a ce c s i gi gAg iu tr l in e o a S
So k6杂交 诱 导 的玉米 单 倍 体 加 倍 效 果 研究 tc
蔡 泉, 张建 国 , 赵 伟, 李树 军 , 殷 跃 ( 黑龙 江省农 业科 学院 玉米研 究所 , 黑龙 江 哈 尔滨 1 0 8 ) 5 0 6
收稿 日期 :0 10 —7 2 1-62 基 金 项 目 : 业 部 转 基 因 新 品 种 培 育 重 大 专 项 资 助 项 农
目 ( O z O O 3O1 B) 2 O9 x 8 O 一 5
第 一 作 者 简 介 : 泉 ( 9 9) 男 , 龙 江 省 牡 丹 江 市 人 , 蔡 1 7一 , 黑 硕 士, 助理 研 究 员 , 事 玉 米 新 品 种 选 育 与 推 广 工 作 。E mal 从 - i :
中 图 分 类 号 :5 3 0 5 2 S 1 . 3.
文献标识码 : A
文 章 编 号 :0 22 6 (0 1 1—0 10 1 0—7 7 2 1 ) 1 0 —3 0
利 用 单 倍 体 技 术 进 行 玉 米 自交 系 的 选 育 , 可 以 实现 配子 体选择 , 大缩 短育 种 大 午限 , 提高 育 种 效 率 。S o k 6具 有 两 个 标 记 性 状 : 1 籽 粒 tc ()
玉米诱导系XKY-1和XKY-2的诱导效果及单倍体加倍研究

玉米诱导系XKY-1和XKY-2的诱导效果及单倍体加倍研究引言玉米是世界上重要的经济作物之一,其种质资源的利用和育种研究一直备受关注。
在玉米育种中,利用诱导系进行杂交育种是一种常用的方法。
诱导系是指对玉米种质进行处理后,能够产生高效的单倍体植株的种质或系列。
而单倍体植株则是进行玉米杂交育种中育种材料不可或缺的一环。
对玉米诱导系的研究具有重要的理论意义和应用价值。
一、玉米诱导系的定义和作用玉米诱导系是通过诱导处理后能够产生单倍体植株的种质资源,其作用主要体现在两个方面:一是为杂交育种提供单倍体材料,单倍体材料是进行玉米杂交改良的基础;二是多倍体植株可以为多倍体优势杂种带来巨大的优势,提高杂种的育种效率和质量。
二、XKY-1和XKY-2的诱导效果比较XKY-1和XKY-2是两个常用的玉米诱导系,对于这两个诱导系的诱导效果有着不同的研究成果。
在实际应用中,根据不同的需要可以选择不同的诱导系来进行杂交育种。
以下将对XKY-1和XKY-2的诱导效果进行比较和分析。
(一)XKY-1的诱导效果研究表明,XKY-1诱导处理后,可以获得较高的单倍体植株比率。
诱导处理后,通过细胞学鉴定和分子标记技术检测,发现单倍体植株的比率明显提高,且具有较好的诱导效果。
而且XKY-1诱导系所产生的单倍体植株在杂交育种过程中表现出良好的特性和生长势,受到育种者的广泛认可。
三、单倍体加倍的研究在利用诱导系进行杂交育种时,单倍体加倍是一个关键的环节。
单倍体加倍是指通过诱导系产生的单倍体植株,再经过加倍处理形成两倍体。
目前,单倍体加倍的方法主要包括化学处理、热处理和生理处理等,其目的是将单倍体转化为稳定的双倍体,为育种提供优质的遗传材料。
经过多年的研究和实践,单倍体加倍技术得到了较好的应用,不仅提高了杂交育种的效率和质量,同时也为玉米育种带来了新的发展机遇。
目前,化学诱导的方法是应用较为广泛的单倍体加倍技术,在不同的诱导系和实验条件下,研究者可以选择不同的化学物质来进行单倍体加倍处理,以实现不同诱导系的单倍体加倍需求。
玉米单倍体诱导系及其在育种中的应用研究

玉米单倍体诱导系及其在育种中的应用研究芦连勇;崔俊明;卢道文;孙海潮;牛永锋;王海莉【摘要】利用单倍体诱导系选育玉米自交系这一新的育种方法能够快速提供来自供体亲本的稳定纯系,大大缩短自交系选育年限,加快育种进程,提高选育效率.就玉米单倍体诱导系在育种应用中的3个方面进行了论述与探讨,揭示了提高单倍体诱导系诱导率和建立高效的单倍体加倍方法,以及对单倍体诱导系诱导性状的遗传规律和诱导机制研究等问题是目前单倍体诱导系在玉米育种应用中亟待解决的问题.玉米单倍体诱导系在玉米育种中显示出巨大的应用前景.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2011(039)009【总页数】3页(P5145-5147)【关键词】玉米单倍体诱导系;育种应用;发展前景【作者】芦连勇;崔俊明;卢道文;孙海潮;牛永锋;王海莉【作者单位】河南省安阳市农业科学院,河南安阳,455000;河南省安阳市农业科学院,河南安阳,455000;河南省安阳市农业科学院,河南安阳,455000;河南省安阳市农业科学院,河南安阳,455000;河南省安阳市农业科学院,河南安阳,455000;河南省安阳市农业科学院,河南安阳,455000【正文语种】中文【中图分类】S513选育优良玉米杂交种的基础和关键在于选育出综合性状表现优良的双亲自交系。
常规育种技术手段选育玉米自交系,获得一个纯系一般需要4~6年时间,耗费大量的人力、物力、财力。
目前,我国95%以上的玉米育种力量选育玉米新品种的技术手段都是利用系谱法、回交法和二环系法等常规育种技术手段。
常规育种技术手段存在的主要缺点是培育新品种周期长、速度慢、效率低不能适应现代育种产业化的激烈竞争要求,因此育种技术创新的主要方向之一就是利用优异种质快速选育玉米自交系和杂交种。
近年来利用单倍体诱导系诱导玉米单倍体这一新的快速育种方法倍受关注。
为此,笔者对玉米单倍体诱导系及其在育种中的应用进行综述。
1 玉米单倍体诱导系介绍1.1 选育历程与进展 1949年,Chase提出了单倍体诱导选系的方法。
玉米单倍体诱导选系方法研究进展

材 料进行 单倍 体诱 导 , 也说明 母本基 因 型对单 倍体诱 导 率具
有 重要 影 响。 3 单倍体 的鉴 定
31 遗 传 标 记 鉴 定 法 .
1 高频 诱导 系 的选 育 单 倍 体 诱 导 选 系 的方 法 最 早 是 由 C ae在 14 hs 9 9年 提
差 异较 大 。 国 良等翻 用农大 高 诱 1号对 玉 米不 同 种质 类 李 利 群 诱 导 单 倍 体 的效 果 进 行 了 研 究 , 果 表 明 农大 高 诱 l 结 号 对 L natr 均单 倍 体 诱 导 率最 高 , 次 是 R i 群 、 acs 平 e 其 e d类 唐
玉米 是 中国 种植 面 积最 大 的 粮 食 作 物 , 直接 影响 到 畜 牧 、 工 、 源 及 其相 关 行业 的发 展 , 轻 能 直接 关 系 到 国家 粮 食 安 全 以及 人 民 生 活水 平 的提 高 。 育 优 良玉 米 杂 交种 的基 选 础 和 关 键 是 选 育 优 良玉 米 自交 系。 育玉 米 自交 系 的常 规 选 方 法 有 系 谱法 、 回交 法 、 回选 择 法 等 , 这 些方 法 育 种 周 轮 但 期长 、 耗 资源 多 。 用单 倍 体 育 种 , 提 高 玉米 自交 系 的 消 采 可 选 育效 率 , 过 l 2代 就 可 以得 到 纯 合 的玉 米 自交 系 。 经 ~ 诱 导产 生 单 倍体 的方 法 有很 多 , 中 利 用单 倍 体 诱 导 系诱 导 其 产 生 单倍 体 的方法 不仅成 本较 低 , 且诱 导频 率高 。 而
玉米单倍体诱导育种关键技术

诱 导玉 米孤 雌 生殖 的方 法很 多 : 利用 异 种花 粉 授 粉 , 刺 激未 受精 卯发 育 弓 起孤 雌生 殖产 生 单倍 体 。 1
1 . 花 药 ( 粉 ) 养 2 花 培
单 倍 体 的鉴 定 方 法 主要 有 形 态 学 鉴 定 法 、 剖学 鉴 定 解 法、 细胞 遗 传 学鉴 定 法 、 线照 射 法 、 传标 记 法 、 子标 记 射 遗 分 法 等 。 玉 米 诱 导产 生 单 倍 体 的 鉴定 上主 要 利 用形 态 学 鉴 在 定 法 和遗 传标 记法 。
现 代农 业科技
2 1 年 第 2期 01
农艺 学
玉米 单 倍体 诱 导 育 种 关键 技 术
刘传 兵 王 黎明 杜 世凯 刘 好梁 杨 秀乾
( 北 省 恩 施 州 农 科 院 , 北 恩 施 4 50 ) 湖 湖 4 0 0
摘要 介绍 了获 得 玉米 单倍 体的 途径 、 单倍 体鉴 定 方 法和单 倍体 的加 倍技 术 , 以为玉 米单倍 体 诱导 育种 提供 参 考。 关键 词 玉米 ; 单倍 体 ; 导 ; 诱 育种 ; 定方 法 ; 倍体 加倍 鉴 单 中图 分类 号 ¥ 1 文献标 识码 A 53 文章编 号 1 0 — 7 9 2 1 ) 2 0 8 — 2 0 7 5 3 ( 0 10 — 0 9 0
21 形 态 学 和 解 剖 学 鉴 定 法 .
用花粉 ( 孢子 ) 养技 术获 得单 倍 体在 许 多 植物 上都 小 培 已取 得成 功 。 获得 单 倍体 的 同时 . 常常 出现 已 自然 加 倍 在 还 了 的二倍 体和 双倍 体 。 这个 方 法 的缺 点 : 是要 经过 组 织培 一 养 的过程 , 诱 导 愈 伤组 织 , 分 化 形成 再 生 植 株 , 并 非 先 再 但 每 个 小 孢子 都 能 无 性 增殖 。 是 二倍 体 因适 应 性 问 题 而 出 二 现 生 长 或结 实 困 难 的 问题 。 外 , 此 花培 育种 效 率 不 高 、 绿苗 诱 导 率低 、 色体 加 倍 困难 等 也是 这种 育 苗技 术 的缺 点 。 染 从 理论 上说 , 米花 药培 养 是快 速 获得 玉 米纯 系 的有 效 途径 , 玉 但 至今 通过 玉米 花 药培 养 获得 花培 纯 系 和杂 交 种较 少 大面 积应 用于 生产 ” 。
玉米单倍体诱导育种的研究进展

玉米 育种 的核 心环 节是选 育 高产 、 高抗 、 高 配 合 力 的“ 三高” 优 良 自交 系 。近 年 来 , 以孤 雌 生 殖 诱 导单 倍体 为基 础 的单倍 体育 种 技术研 究 与应用
的主要 选 系方法 , 该 文对 玉 米 单 倍 体诱 导 育种 的 研究 进 展进行 综 述 , 以期 加 快 玉 米 育种 研 究 的发 展进 程 , 为玉 米单 倍体 诱 导育种 的研 究 提供参 考 。
和小 麦 等一 系列高 等植 物 中均被鉴 定 出 自发 产生
的单倍 体 。玉 米单倍 体则 是 2 0世 纪 2 O年代末 由
江 哈 尔滨 1 5 0 0 8 6 )
摘要 : 为提 高 决 选 玉 米 自交 系的 效 率 , 加 快 玉 米 单 倍 体 诱 导 育 种 的研 究 进 程 , 对 玉 米 单 倍 体 诱 导 育 种 的 发 展 历程、 研 究进 展 及 应 用现 状进 行 综 述 , 展 望 了单倍 体诱 导 系在 玉 米 育 种 中的 应 用前 景 。
体染 色 体组 一半 的 染 色 体组 数 所 构 成 的个 体 、 组
织 或细 胞称 为单 倍 体 , 由其 分 化并 生 长 出的植 株
为 单倍 体植株 。单倍体 植株 的基本 性状 虽然 和原
生 物体 相 同 , 但 明显 较小 、 较纤弱, 植 单 倍 体 籽 粒 胚 面小 , 盾 片 小, 在 田 间 生 产 中主 要 表 现 为 生 长 缓 慢 , 植 株 细
1 . 2 单 倍 体 诱 导 育 种
型, 只需一 季就 可获 得新 自交 系 , 进而 加快 选 系的 进 程 。另 外 , 单倍 体加倍形成 的双单倍体 ( DH,
玉米单倍体的自然及化学加倍研究

A b s t r a c t : S i x k i n d s o f c o mm o n m a i z e h a p l o i d( N D G 5 , G Y 5 5 9 8 , N D 1 0 8 , Z D 9 5 8 , G Y 1 1 5 ,1 1 4 5 x Y 3 3 1 ) w e r e s t u d i e d i n n a t u r a l a n d
摘
要: 通过试验研究 了 6种常见单倍 体玉米( N D G 5 、 G Y 5 5 9 8 、 N D1 0 8 、 Z D 9 5 8 、 G YI 1 5 、 1 1 4 5  ̄ Y 3 3 1 ) 在 自然和化学条件下 的基 因
加倍 。结果表明 , 在 自然条件下 , 6种基因型单倍体玉米的散粉率和结实率普遍较低 , 如果在芽苗期施 以秋水仙 素溶液处理 , 可
势 的杂交种 D 6 4 0 。利 用 单 倍 体 育 种 技 术 , 只 需 要 2个 世 代 便 可 得 到 纯 度 为 1 0 0 %的 D H系 , 极 大 缩
1 . 1 单 倍 体 自 然 加 倍
NDG5、 GY55 9 8、 ND1 0 8、 ZD95 8、 GYl 1 5、 11 4 5×
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玉米单倍体的诱导加倍技术及其应用研究作者:卢保红杜如珊张广峰
来源:《农业开发与装备》 2018年第4期
摘要:主要针对玉米单倍体的诱导加倍技术及其应用进行分析,结合当下玉米单倍体的诱导加倍技术发展现状,从人工获取玉米单倍体方法、玉米单倍体的选择、单倍体加倍方面进行深入研究与探索,主要目的在于更好的推动玉米种植的发展与进步。
关键词:玉米种植;单倍体;诱导加倍;应用
0 引言
当前我国玉米种植虽然在世界上属于领先地位,但由于人口等因素致使其还不能较好满足内增长需求,并在2010年左右成为了玉米进口国家。
为了解决这一问题,需要培养全新的玉米品种。
在现代科技发展引导下,以玉米孤雌诱导为核心的单倍体技术逐渐形成,并成为玉米培育的主要技术。
1 玉米单倍体人工获取方法
1.1 远缘杂交
通常情况下亲缘联系较为疏远的花粉不能较好的与母体卵细胞进行受精,但可对卵细胞进行刺激,不断诱发其成为翻倍体与双倍体。
玉米在远缘杂交期间可在双方体细胞分裂时间缺乏统一性的作用下,致使其相应的DNA缺失,进一步形成单倍体。
1.2 花药培养
花药培养方法主要是利用所有玉米营养细胞都具有及为完整的性能这一特征,同时花药培养方法也是获取玉米单倍体的主要方法。
其中利用这一方法进行培养具有较强的难度,其主要原因通常为玉米植物花药愈合组织分化率与诱导率相对较弱,并受到DNA的约束。
我国科研人员利用花药培养方法收获了单倍体,并在各种优化过程中逐渐获得较为完善的实验培养技术。
国外研究人员利用这种技术,育种效率方面也获得了较大的成功。
早在1993年左右,我国就已经利用这一方法培育出相应的种子并进行大面积种植。
1.3 孤雌生殖诱导体系
这一培养方法有着通过杂交诱导母本雌配子体出现较高频率的单倍体功能,也是玉米单倍体诱导的主要方法之一。
其中Stock6是当前首个选育形成的良好玉米单倍体系统,有着极为广泛的应用。
科研人员以Stock6为杂交父本与诱导植物进行杂交,其后代中孤雌生殖单倍体出现率通常为1.5%至2.5%。
同时Stock6也存在较多的缺点,例如:花粉量相对较少、结实性能较弱以及散粉较差等现象。
所以,在使用Stock6对单倍体进行诱导的要素是结合实际种植情况对其进行优化与创新。
世界上先进的SW14、ZMS等玉米品种都是通过Stock6为核心利用杂交技术获得的全新诱导系,被诱导玉米进行杂交期间,单倍体形成率通常为3.5%左右。
在客观因素影响下,我国对其研究相对较晚,但却取得了较大的成果。
在不断创新研究下,中国农业大学培育出的孤雌生殖单倍体诱导系统的诱导率高达5.9%,另一些科研人员培育出的品种诱导率甚至高达10.5%左右。
其中HO1—HO5品种的诱导率在2.5%至18.8%之间。
通过诱导系统诱导玉米单倍体操作流程较为简洁,鉴别方法也十分简单,是当前培育玉米单倍体最为有效并具有较强经济性的方法。
2 玉米单倍体的选择
在选择玉米单倍体时,可根据遗传性标记特征、形态特点等为选择依据,并利用相应的检测方法进行明确,通常情况下,分子标记与流式细胞仪等也可对其单倍体进行科学的检测。
在实际培育诱导期间主要是通过孤雌生殖诱导系统诱导玉米单倍体,这也是各育种机构经常使用的措施。
通常诱导系统都具有植物颜色与籽粒两种遗传标记,主要体现为紫色的胚芽尖端与胚乳顶端、紫色叶鞘与叶片等。
同时各种遗传标记受到显性遗传基因的约束,并在其杂交后代中显现出来。
单倍体玉米籽粒拥有紫色的粒尖与无色的培养,因此可通过籽粒遗传标记准确的挑选玉米单倍体籽粒。
以此同时单倍体植物在生长期间较为矮小,生长速率较慢,叶片直立并呈现出淡绿色等。
所以也可根据其实际生长情况对单倍体进行选择。
3 单倍体加倍
3.1 单倍体自然加倍措施
相关研究人员通过对300株玉米单倍体磁穗进行授粉,每穗工结实27粒,只有7株玉米穗没有结实。
这也进一步证明了单倍体的自交结实与玉米雄穗是否恢复可育性有着之间的联系,其中自然加倍率也受到植株基因以及种植环境的直接影响。
在自然中进行种植,玉米单倍体自然加倍率在0.5%至1.5%之间。
遗传基因的差异也使得自然加倍率具有较大的不同,一些植物不出现加倍现象,一些植物自然加倍率甚至达到10%左右。
通常情况下玉米单倍体植物具有雄雌缺乏协调性以及雄性不育等现象,加倍率较高的植株可通过自身育性恢复能力进行自交结实,自然加倍率较弱的植株则只能通过人工加倍恢复育性时才可进行育种与研究。
3.2 化学加倍措施
浸种方法是最为常见的化学加倍方法,也就是将单倍体玉米种子浸泡在秋水仙素中。
先使用清水浸泡玉米单倍体种子24h左右,在其出现膨胀现象后在利用秋水仙素浸泡8~12h,在使用清水浸泡其15h左右后才能进行播种,降低对玉米种子产生的损伤。
一些研究人员利用这一方法对种子进行处理后,使用相关设备对种子胚芽进行切口处理,其加倍效率明显提高,加倍率通常为19.5%左右。
另一方面,也对可浸芽法进行使用。
在种子发芽长大2cm时,利用设备清除其芽顶端胚芽鞘在进行浸泡。
相关研究人员在18℃恒定温度与黑暗环境下使用0.06%的秋水仙素溶液浸泡其12h,并在18℃与60℃环境中使其恢复2h左右,这时18℃单倍体植株加倍率为29.2%,26℃加倍率为32.7%。
另一点研究人员利用这一方法对单倍体进行处理,其中有5.2%单倍体出现可育花粉,40%单倍体可进行自交,28%单倍体可自交结实。
4 单倍体育种技术的运用
4.1 降低育种时间,提高筛选质量
以往的育种技术在选育诱导系统期间,需不断自交7代左右才可获得纯度达到99%的自交系统,在耗时耗力的同时,还需要较长的周期。
在利用单倍体育种技术时,只需要两代自交就可获得纯度为100%的诱导系统,在利用2a测交组合实验,从选择培育自交系统到获得杂交种通常只需要4a时间。
与以往育种相比,在降低工作量节省时间的及时长,还可较好的加快育种周期。
其中由于单倍体只拥有一套染色体缺少等位DNA,在自交系统育种期间使用单倍体育种技术可对其基因进行简化,清除显现现象,对有力的上位与加性效应进行保留,并对具有较强害
处的隐形基因进行清除。
所以在对单倍体育种技术施工期间,可提高种子选择性状的精准性,
促进育种进程的快速发展。
4.2 群体优化
在群体优化改良期间也可对玉米单倍体育种技术进行使用。
在育种期间轮回选择玉米群体
中个体DNA基因如果具有极强的杂合性,在选择该个体时虽可将良好的DNA遗传到下一轮回中,但也会将较多的隐性基因也进行相应的遗传。
在使用常规技术时,通常需求长时间的选择才可
将各种有害的隐性基因进行彻底清除,致使优化完善较为缓慢。
在对这一技术进行使用时,可
快速的对隐性基因进行清除,提高工作人员选择精准性,使轮回选择效率相对较高。
4.3 选择突变体
对有利突变进行科学运用是培育新品种的主要方法。
由于单倍体至存在一种染色体,所以
在早期就可对突变进行检测,在通过加倍处理,可降低育种时间。
同时在客观因素影响下,这
一技术在突变育种中的应用相对较少。
5 结语
综上所述,为了更好的促进我国玉米种植产量的提升,对于玉米单倍体的诱导加倍技术的
研究与使用具有十分重要的作用。
在现代技术发展的作用下,我国对于玉米单倍体的诱导加倍
技术的研究得到了快速的发展,在提高玉米种植产量的同时,也可促进我国农业快速发展。
参考文献
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