楊通文，柏光曉，陳汁雯，余彩霞

(貴州大學農(nóng)學院，貴陽 550025)

自交系的選育是獲得玉米雜交種的第一步，選育自交系是育種的重點和難點。傳統(tǒng)自交系的選育至少需要6～8代，育種年限長，效率低。而玉米單倍體育種技術(Double Haploid Technology)也稱DH技術，主要是利用單倍體誘導系誘導產(chǎn)生單倍體，只需2～3代，縮短了育種年限，提高了育種效率[1]。單倍體誘導率與誘導系和誘導材料有關，不同誘導系對同一材料的誘導率呈顯著差異，張如養(yǎng)等[2]利用京科誘043等6 個不同誘導系對6個玉米自交系進行雜交發(fā)現(xiàn)，京科誘043誘導率顯著高于京科誘005和京科誘041；孫瑞等[3]通過研究高誘1號和高誘5號等5個誘導系對玉米四大種質類群的誘導結果表明，高誘5 號誘導率顯著高于高誘1號。同一誘導系對不同材料的誘導率呈顯著差異，祁志云等[4]以誘導系 RWS、Stock 6和高誘1號為誘導父本時，不同基礎群體玉米單倍體誘導率差異明顯；黎亮等[5]利用20個雜交種作母本和CAUHOI-1雜交發(fā)現(xiàn)，農(nóng)大622的單倍體誘導率顯著高于農(nóng)大169。溫帶材料的誘導率高于熱帶材料的誘導率[6-7]。在西南地區(qū)的玉米育種中，解決雜交種抗性和適應性問題是關鍵，熱帶材料具有植株高大，生物產(chǎn)量高，適應性強，抗性好等特點，是解決抗性和適應性不可缺少的種質材料。因此，以熱帶材料為基礎材料雜交誘導選育自交系具有重要意義。本研究利用3個單倍體誘導系對溫帶和熱帶材料進行單倍體誘導，分析同一誘導系對不同材料的誘導效率以及不同誘導系對同一材料的誘導效率，為玉米單倍體育種技術應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選用3個單倍體誘導系Stock 6、W 1619和N 548-1作父本，供試母本材料見表1。

表1 供試母本材料

1.2 試驗方法

1.2.1誘導基礎材料的構建

為選出適應性強、抗性好和配合力高的自交系，以1104-1和熱抗白67作母本，以18 D 3和L 040作父本，組配2個熱帶種質血緣材料；以PH 6 WC、103、964、鄭58和Z 78作母本，以BGH 35、141和MO 17為父本，組配5個溫帶種質血緣材料。

1.2.2單倍體誘導和鑒定

2018年冬季在海南樂東進行單倍體誘導，由于誘導系生育期較短，采用分期播種，以便確?；ㄆ谙嘤?。每個單倍體誘導系混粉，分別給每個母本材料授粉，收獲后對得到的雜交果穗進行單倍體篩選，根據(jù)Chase[8]提出的單倍體籽粒Navajo遺傳標記進行鑒定，挑選出胚部不著色胚乳著色的籽粒，最后根據(jù)苗期植株長勢、株高、葉片大小和植株顏色等植株性狀確定是否為真單倍體植株。

1.3 染色體加倍

1.3.1自然加倍

2019年春季在甘肅張掖進行單倍體加倍，將篩選好的準單倍體種子不經(jīng)藥劑處理直接播種，去除雜株，在散粉吐絲期套袋自交，統(tǒng)計自交結實株數(shù)。

1.3.2化學加倍

先將單倍體種子發(fā)芽，等到幼苗的胚芽鞘長1～2 cm，用刀片將幼苗芽尖劃傷，以便藥劑更好地浸入到生長點部位，在0.06%秋水仙素溶液中浸泡8～10 h，浸泡后用清水沖洗，在育苗盤中溫室培養(yǎng)，待幼苗長到3～4片葉時移栽至大田。去除雜株，散粉吐絲期套袋自交，統(tǒng)計授粉結實株數(shù)。

1.4 調(diào)查項目

統(tǒng)計總粒數(shù)、準單倍體粒數(shù)、單倍體株數(shù)、吐絲株數(shù)、散粉株數(shù)、授粉結實株數(shù)，計算單倍體誘導率、雌穗加倍率、散粉率和結實率。

單倍體誘導率(%)=(準單倍體籽粒數(shù)/誘導籽?？倲?shù))×100%;

雌穗加倍率(%)=(吐絲株數(shù)/單倍體株數(shù))×100%;

散粉率(%)=(散粉株數(shù)/單倍體株數(shù))×100%;

結實率(%)=(授粉結實株數(shù)/單倍體株數(shù))×100%。

2 結果與分析

2.1 不同基礎群體材料的誘導效果

由表2可以看出，不同基礎群體材料之間誘導率存在差異，平均誘導率最高的是W 3，為3.56%；平均誘導率最低的是W 5，為1.71%。其中，誘導率高于4%的誘導組合有3個，分別是R 2×Stock 6、W 3×Stock 6和W 3×N 548-1，誘導率分別為4.51%、4.27%和4.03%。

表2 不同誘導系對同一材料的誘導率

2個熱帶材料誘導率在1.64%～4.51%之間，平均誘導率為2.93%；溫帶材料誘導率在1.45%～4.27%之間，平均誘導率為2.88%，2個熱帶血緣材料的平均誘導率略高于溫帶血緣材料。

2.2 不同誘導系的誘導效果

由表3可以看出，不同誘導系的誘導率在不同基礎群體間存在差異，平均誘導率較高的2個誘導系是Stock 6和N 548-1，分別為3.22%和3.14%，誘導系W 1619平均誘導率相對較低，為2.33%。誘導系Stock 6、W 1619和N 548-1的變異系數(shù)都較小，分別為0.26、0.25和0.25，說明這3個誘導系在不同基礎群體材料間誘導率穩(wěn)定性好。

表3 同一誘導系對不同材料的誘導率

2.3 單倍體加倍率

2.3.1自然加倍和化學加倍結果比較

由表4、表5可知，化學加倍處理后單倍體散粉率在1.82%～20.34%之間，平均散粉率為6.28%；自然加倍處理后單倍體散粉率變化幅度在0.91%～9.76%之間，平均散粉率為4.15%，化學加倍后單倍體散粉率要高于自然加倍?；瘜W加倍處理后單倍體雌穗加倍率變化幅度在14.18%～67.80%之間，平均雌穗加倍率為40.60%；自然加倍方式處理后單倍體雌穗加倍率變化幅度在11.65%～60.27%之間，平均雌穗加倍率為38.77%，化學加倍處理后單倍體雌穗加倍率要高于自然加倍?；瘜W加倍處理后單倍體結實率變化幅度在0～5.08%之間，平均結實率為1.07%；自然加倍結實率變化幅度在0～1.30%之間，平均結實率為0.71%，化學加倍處理的結實率要高于自然加倍。

表4 單倍體化學加倍結果

表5 單倍體自然加倍結果

2.3.2不同基礎群體材料單倍體加倍結果

由表6可以看出，不同單倍體材料的散粉率、雌穗加倍率和結實率差異較大?；瘜W加倍方式下，W 5的散粉率和結實率均表現(xiàn)最高，雌穗加倍率僅次于W 3，加倍效果最好；R 2的散粉率、雌穗加倍率和結實率均表現(xiàn)最低，加倍效果最差。自然加倍方式下，W 2的雌穗加倍率和結實率均表現(xiàn)最高，加倍效果最好；R 2的雌穗加倍率和結實率均表現(xiàn)最低，散粉率略高于R 1，加倍效果最差。熱帶材料R 1和R 2經(jīng)化學加倍和自然加倍處理，結實率均低于其它溫帶材料，說明2個熱帶材料的加倍效率比溫帶材料差。

表6 不同基礎群體材料單倍體加倍結果

3 結論與討論

本研究表明，3個誘導系都有誘導產(chǎn)生單倍體的能力。誘導系Stock 6和N 548-1誘導率較高，分別為3.22%和3.14%，且變異系數(shù)小，穩(wěn)定性好，具有較好的應用潛力。W 3的平均誘導率最高，為3.56%；W 5的平均誘導率最低，為1.71%，2個材料都是溫帶血緣材料，說明溫帶血緣材料間誘導率差異較大，可進一步研究篩選出誘導率高的誘導材料。誘導率最高的2個誘導組合是R 2×Stock 6和W 3×Stock 6，誘導率分別為4.51%和4.27%。2個誘導組合都由Stock 6雜交誘導而來，說明誘導系Stock 6應用潛力更大。

2個熱帶血緣材料的平均誘導率為2.93%，溫帶血緣材料的平均誘導率為2.88%。李國良等[6]以農(nóng)大高誘1號為誘導系，對不同母本材料進行誘導發(fā)現(xiàn)，蘭卡斯特類群平均誘導率高于瑞德類群和旅系類群，熱帶血緣材料平均誘導率最低；蘇娟娟等[7]也得出相同結論。本試驗結果與之有所差異，原因可能是在所選溫帶材料中，W 5的顯色效果差，難以辨別，在挑選過程中可能淘汰了一部分真單倍體種子，從而導致溫帶材料平均誘導率偏低。

單倍體加倍率與加倍方式和加倍材料有關[9-12]?；瘜W加倍的單倍體加倍率要高于自然加倍，化學加倍處理后，W 5的加倍率最高，R 2的加倍率最低；自然加倍后，W 2的加倍率最高，R 2的加倍率最低；2個熱帶材料加倍率低于溫帶材料。在我國北方，熱帶材料由于受光周期的影響，生育期延長，吐絲和散粉不正常，從而影響單倍體的加倍率。

研究所選材料中，R 1屬于Suwan材料，以R 1為母本進行雜交誘導時，由于顯色花青素抑制基因的存在，果穗有接近一半籽粒不染色。在挑選過程中，不染色籽粒無法辨別，直接剔除，但在剔除的不染色籽粒中，可能存在單倍體種子，造成單倍體的統(tǒng)計會結果產(chǎn)生一定誤差。