几种糯玉米单倍体化学加倍方法的研究

2018-01-24

种子 2017年11期

(秦皇岛市海港区农业局，河北秦皇岛 066000)

糯玉米，即粘玉米，发源地为中国，是由普通玉米第9号染色体Wx显性基因突变为wx隐性基因而形成的一类特殊玉米类型[1]。糯玉米籽粒中含有糖分、蛋白质、多种氨基酸及矿质元素，粘滞性和适口性较好，深受人们的关注和喜爱[2]。我国具有得天独厚的糯玉米种质资源优势，各科研院所、企事业单位也十分重视糯玉米新品种的选育工作，但是由于缺乏快速的育种技术手段、异地鉴定方法，造成常规育种进程止步不前，难以有较大的突破[3-4]。一般而言，我国糯玉米育种家多采用系谱法、回交转育法进行糯玉米新品种的选育，也育成了如京科糯2000等广泛推崇的新品种[5]，但常规育种法存在育种周期长、流程繁琐、育种成本高等诸多问题，不易满足当前实际商业化育种的需求。杂交诱导玉米单倍体技术可大大缩短自交系的选育时间，仅需2代即可获得纯系。现如今，在普通玉米育种中，单倍体技术已经逐步取代常规育种技术而成为主流育种技术，然而应用于糯玉米育种尚缺乏有效实践。

单倍体加倍DH(Doubled Haploid)是玉米育种的关键步骤之一[6-8]。一般而言，各育种单位多采用以秋水仙素为主的化学加倍方法进行玉米单倍体的加倍。本试验基于秋水仙素这一有效的加倍药剂，通过比较不同加倍方法、秋水仙素浓度、加倍温度和加倍时间下的糯玉米单倍体加倍效果，为糯玉米DH育种提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料

2015年冬，在海南南繁基地，以糯玉米杂交种西星糯1号、莱农糯6号、万糯2000、丰糯1号、郑黄糯2号作为诱导基础材料，以外引系RH 20为父本，进行杂交诱导，收获籽粒晾干后在杂交当代果穗上根据籽粒R-nj标记法挑选出糯玉米单倍体籽粒为供试材料。

1.2 方法

1.2.1 同一秋水仙素浓度不同化学加倍方法的比较

用0.8 mg/mL的秋水仙素+2%DMSO助渗剂对基于5份糯玉米杂交种诱导出来的糯玉米单倍体进行化学加倍处理，加倍方式分别为：浸芽法、浸种法、浸根法，环境温度为25 ℃，处理时间为10 h。种植单倍体，授粉后调查加倍结果，统计试验数据。

1.2.2 不同浓度和时间处理下的浸根法加倍比较

以源于糯玉米杂交种西星糯1号获得的糯玉米单倍体为供试材料，当环境温度为22 ℃时，采用浸根法处理诱导的单倍体，设置不同秋水仙素浓度，分别为0.3，0.5，0.7，0.9，1.1 mg/mL，设置6，10，12 h等3种加倍时间，种植鉴定方法同上。

1.3 统计分析

采用软件Excel 2013、DPS 7.05进行试验数据的统计分析[10]。

2 结果与分析

2.1 同一秋水仙素浓度不同化学加倍方法的比较

将5种化学加倍方法加倍处理5种糯玉米单倍体的统计结果列于表1。由表1可知，滴心叶法加倍率均值最高，达11.14%；植株注射法加倍率最低，仅为1.62%。利用无重复双因素方差分析法进行加倍效果的差异性比较，结果列于表2。由表2可知，加倍方法间达到极显著水平，品种间未达到显著水平，这说明加倍方法是影响糯玉米单倍体加倍的重要因素。由表3可知，滴心叶法、浸根、浸种、浸芽的加倍效果明显，加倍率均高于3%，而植株注射法加倍率较低，低于2%。通过差异显著性比较可知，上述4种加倍方法极显著高于植株滴心叶法。5种加倍方法中以滴心叶法最好，加倍效率高于10%，说明此方法较适合糯玉米单倍体的加倍，值得通过扩大种质群体进一步实践。

表1 5种糯玉米单倍体用不同方法处理的加倍率

方法品种名称西星糯1号莱农糯6号万糯2000丰糯1号郑黄糯2号浸种4.325.723.322.127.62滴心叶11.728.6212.0212.5210.82浸根5.926.427.226.825.62浸芽3.422.924.625.423.32植株注射1.322.321.420.622.42

表2 方差分析

变异来源平方和自由度均方F值区组间1.3240.470.26处理间330.36466.2236.11**误差37.54161.78总变异369.2224

注：“**”表示差异达到极显著水平。下同。

表3 5种糯玉米单倍体用不同方法处理的加倍率差异显著性比较

方法平均加倍率(%)5%显著水平1%极显著水平滴心叶法11.14aA浸根法6.40bB浸种法4.62bcBC浸芽法3.94cCD植株注射法1.62dD

2.2 西星糯1号在不同浓度、不同时间下的加倍效果

当环境温度为22 ℃时，将源于糯玉米杂交种西星糯1号的单倍体在秋水仙素不同浓度、不同加倍时间处理下的滴心叶法加倍效果列于表4。由表4可知，同一处理时间下，在0.3～0.7 mg/mL浓度范围内，均表现出随着秋水仙素浓度的增加，加倍效果越来越明显的规律，但高于0.7 mg/mL浓度后，加倍率反而降低，出现加倍抑制现象。这可能是由于随着秋水仙素浓度的增加导致单倍体种子内酶活性下降，进而出现加倍率降低。由方差分析结果(表5)可知，不同秋水仙素浓度间、加倍时间之间均达到极显著差异，说明秋水仙素浓度、加倍时间是影响糯玉米单倍体加倍效果的关键因素。由表6可知，当秋水仙素浓度为0.7 mg/mL时，糯玉米单倍体加倍率均值高达11.00%，极显著高于其它浓度。当秋水仙素浓度为0.5 mg/mL和0.9 mg/mL时，加倍率均值差异不显著，加倍率分别为8.60%和6.27%。当秋水仙素浓度为0.3 mg/mL和1.1 mg/mL时，单倍体加倍率均值均表现最低，仅为5.30%和3.27%。由表7可知，加倍时间为10 h时，糯玉米单倍体加倍率均值为7.70%，极显著高于6 h和12 h的糯玉米单倍体加倍效果，说明加倍时间10 h是糯玉米单倍体加倍的最佳处理时间。

表4 西星糯1号在不同浓度不同时间下的加倍率