王江浩，高增玉，张全国，陈希勇，赵爱菊，关中波

（河北省农林科学院粮油作物研究所，河北遗传育种实验室，河北石家庄050035）

不同化学药剂对玉米单倍体诱导系诱导效果的影响初探

王江浩，高增玉，张全国，陈希勇，赵爱菊*，关中波*

（河北省农林科学院粮油作物研究所，河北遗传育种实验室，河北石家庄050035）

通过喷施5种不同的化学药剂对诱导基础材料进行预先处理，且分别在化学药剂处理2 d和4 d后再对材料进行授粉，研究不同化学药剂以及授粉时间对高诱5号玉米诱导系诱导率的影响，旨在寻求一种经济、有效提高玉米单倍体诱导率的方法。结果表明：不同化学药剂和授粉时间均对诱导系的诱导率有一定影响，其中，喷施1%DMSO处理诱导率最高，化学药剂处理后2 d授粉得到的单倍体粒数最多且质量较好；但喷施1%DMSO后，对授粉时间的要求不是很严格，因此喷施1%DMSO 2 d或4 d后再授粉，均可获得较多且质量较好的单倍体籽粒。

玉米；化学药剂；单倍体；诱导系；诱导率

近年来，单倍体育种技术发展迅速，与转基因技术、分子标记辅助育种技术并称为现代玉米育种技术体系的三大核心技术[1，2]，成为玉米常规育种方法的强大助推器。单倍体技术与转基因技术相比不存在生物安全问题，与常规育种方法相比能够缩短育种周期、提高育种效率。目前国外利用单倍体技术已经很成熟，选育的自交系中有60%的马齿型和30%的硬粒型是通过单倍体技术获得的[3]。

单倍体育种技术的关键是获得单倍体籽粒，方法也较多，如远缘杂交、小孢子组织培养、化学试剂诱导、孤雌生殖诱导等[4～7]。在育种实践中，通常是利用孤雌生殖诱导系诱导获得单倍体籽粒。但是很多研究表明，采用化学药剂诱导玉米孤雌生殖也是可行的，如，文仁来等[8]研究显示，2%DMSO诱导效果最好；石太渊等[9]利用不同的化学药剂处理后发现，2%DMSO+40 mg/L MH+0.1%COL诱导效果最好；王俊强等[10]采用4种化学药剂处理筛选出最高诱导率的最佳药剂组合为0.01%DMSO+70 mg/L MH+900 mg/L PEG+0.1%COL。目前，无论是诱导系诱导还是化学药剂诱导产生单倍体籽粒，都存在诱导率不高、效率偏低等问题。在玉米单倍体诱导系诱导之前，利用化学药剂对诱导基础材料进行预处理以提高诱导系诱导效率的研究尚未见报导。作者比较了5种化学药剂或

药剂组合对玉米单倍体诱导系诱导率的影响，以期在提高单倍体诱导率技术上获得突破，找到更为经济、有效的诱导方法。

1 材料与方法

供试玉米单倍体诱导系为农大高诱5号（由中国农业大学提供），以人工组配的PH4CV×H3956为母本（H3956为唐四平头血缘材料）作为诱导基础材料。

2015年6月在河北省石家庄夏播种植，母本材料抽雄前及时去雄，雌穗吐丝前严格套袋隔离。待花丝完全抽出苞叶时，用酒精擦过的剪刀剪平花丝，进行化学药剂处理。试验设5种化学药剂处理（表1），以不使用任何化学药剂的处理为空白对照（CK）。使用喷雾器喷施药剂2 mL/株左右，施药后用硫酸纸袋套好防止混杂。分别在施药处理2 d和4 d后，再授高诱5号诱导系花粉诱导。每处理均3次重复，每个重复均做10穗。其他管理同大田常规。

表1 不同处理的化学药剂及其配比浓度Table1 Different chemical reagents and concentrations

收获后，对得到的杂交果穗进行考种。根据籽粒Navajo标记进行单倍体籽粒鉴定，计算单倍体诱导率（准单倍体籽粒/总籽粒数×100%）。利用Excel和DPS软件对试验数据进行统计分析，采用新复极差法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 喷施不同化学药剂对诱导系诱导率的影响

在石家庄夏播条件下，喷施化学药剂2 d后授粉，高诱5号的诱导率为13.15%～15.41%（表2），均＞CK，其中，处理C的诱导率最高，且与其他处理差异均达到了极显著水平；处理E的诱导率（13.92%）次之，与处理C外的其他化学药剂处理差异均不显著，但显著＞CK。表明喷施5种化学药剂2 d后再授粉，诱导系的诱导率均有不同程度的提高，其中，喷施1%DMSO诱导效果最好。

在石家庄夏播条件下，喷施化学药剂4 d后授粉，高诱5号的诱导率为13.14%～17.69%，除处理D的诱导率略＜CK外，其他处理均＞CK。处理C的诱导率最高，与其他处理差异均达到了极显著水平；而其他处理差异均不显著，其中，处理D的诱导率最低。表明喷施5种化学药剂4 d后再授粉，除处理D诱导系的诱导率略有降低外，其他处理诱导系的诱导率均有不同程度的提高，其中，喷施1%DMSO诱导效果最好。

2.2 预处理时间对获得单倍体籽粒效率的影响

喷施化学药剂预处理2 d后授粉的总粒数和单倍体粒数均＞预处理4 d后授粉；但诱导率除处理D略高外，其他处理均明显＜预处理4 d后授粉（表3）。表明晚授粉利于提高诱导系的诱导率。这与文科等[11]的研究结果相一致。但是，授粉时间越晚，果穗的结实性越差。因此，早期授粉获得单倍体的数量和质量优于晚期授粉。

表2 喷施不同化学药剂对诱导系诱导率的影响（%）Table2 Effects of spraying different chemicals on induction rate

表3 不同预处理时间对获得单倍体籽粒数效率的影响Table3 Effects of different pretreatment time on obtain efficiency of haploid grain

3 结果与讨论

喷施的化学药剂不同，对高诱5号诱导系诱导率的影响程度也不一样。其中，喷施1%DMSO（处理C）

后，进行不同的预处理时间后再授粉，单倍体诱导系的诱导率均有较大幅度提高，且与空白对照相比差异均达到了极显著水平，说明通过提前喷施1%DMSO对诱导基础材料进行预处理，可以明显提高高诱5号的诱导率。DMSO与其他药剂相比具有很多优点，如成本低、毒性极低，是一种提高诱导率比较经济高效的化学药剂。但是考虑到本研究中母本基因型较少，喷施的DMSO也只有一个浓度，因此，有关母本基因型、药剂浓度等因素对诱导率的影响研究仍需进一步开展。综合分析表明，喷施1%DMSO预处理2 d后再授粉，对提高高诱5号的诱导率和结实率效果最好。

延迟授粉能够在一定程度上提高诱导率[12]。本研究结果显示，喷施化学药剂预处理不同时间后授粉，对高诱5号诱导系的诱导率也不相同，其中，喷施化学药剂预处理4 d后，花丝长一些再授粉，诱导率较高。但是胡寅华等[13]研究表明，从花丝不同时期接受花粉的能力来看，雌穗在吐丝后3～4 d内抽出的花丝活力较强；6～10 d后，活力开始下降[14]。本研究是在花丝完全抽出苞叶时进行喷施药剂处理，2 d后再授诱导系花粉的时间正好是花丝活力最强的时期，4 d后再授粉时花丝活力处于下降的时期。对单倍体育种技术来讲，首要任务是要获得足够量的单倍体籽粒，考虑到授粉结实性，因此认为，喷施化学药剂2 d后再授粉效果最佳。同时本研究结果也表明，喷施1%DMSO后，对授粉时间的要求不是很严格，无论是预处理2 d还是预处理4 d，获得单倍体籽粒的效果均为最好。

喷施1%DMSO对诱导基础材料进行提前预处理，是在单倍体育种技术上提高诱导系诱导率最为经济、有效的方法。

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［9］石太渊，杨立国，王颖，王艳秋.药剂诱导玉米孤雌生殖的研究［J］.杂粮作物，2000，20（1）：17-20.

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［13］胡寅华，郑卓琳，李伯航.玉米子粒类型及与成粒的关系［J］.河北农业大学学报，1991，14（3）：11-15.

［14］郭贵峰，王绍新，冯建英.玉米自交系花丝活力研究［J］.河北农业科学，2009，13（3）：1，3.

Preliminary Study on the Effect of Different Chemical Agents on the Induction of Maize Haploid Inducer

WANG Jiang-hao，GAO Zeng-yu，ZHANG Quan-guo，CHEN Xi-yong，ZHAO Ai-Ju*，GUAN Zhong-bo*
（Institute of Cereal and Oil Crops，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Hebei Crop Hereditary Breeding Laboratory，Shijiazhuang 050035，China）

By spraying five different chemicals to induce pre-treated base material to study the effect of inducing a high rate of inducing the 5th-induced system aimed at seeking a cost-effective way to improve haploid induction rate.The results showed that different chemicals and pollination time had some influence on the induction rate of inducer，and the induction rate was highest after spraying 1%DMSO，the number of haploid grains was the highest and the quality was good when pollination at 2 d after spraying.It was not very strict on the time of pollination when spraying 1%DMSO.Therefore，pollination after spraying 1%DMSO 2 d or 4 d，the haploid grains with high quality and good quality could be obtained.

Maize；Chemical；Haploid；Haploid inducer；Haploid induction rate

S513

A

1008-1631（2016）04-0052-03

2015-12-16

河北省科技支撑计划项目（14226305D）；河北省农林科学院特色优势项目（A2015060201）

王江浩（1978-），男，河北定州人，助理研究员，主要从事玉米育种研究。E-mail：Jhw78@163.com。

赵爱菊（1981-），女，河北武邑人，副研究员，硕士，主要从事玉米育种研究。E-mail：zhaoaiju81@126.com。

通讯作者：关中波（1970-），男，河北晋州人，研究员，主要从事农业推广与良种繁育。E-mail：guanzhongbo@126.com。