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玉米单倍体诱导系XKY—1和XKY—2的选育研究

2018-10-20王蕊周联东王铁固孙佩刘经纬

现代农业科技 2018年13期
关键词:单株四平籽粒

王蕊 周联东 王铁固 孙佩 刘经纬

摘要 玉米单倍体技术加快了玉米育种进程,已渐渐成为玉米育种的关键技术。本文进行了单倍体诱导系XKY-1和XKY-2的选育试验。结果表明,经过6代的自交和严格的选择,选育出了对唐四平头类玉米诱导率较高的玉米单倍体诱导系XKY-1和XKY-2。改良后的诱导系部分农艺性状有较大改善,提高了株高、雄穗分枝数、雄穗主枝长。

关键词 玉米单倍体;XKY-1;XKY-2;诱导;选育

中图分类号 S513.038 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2018)13-0034-02

通过玉米单倍体诱导系诱导单倍体的方法可以使玉米自交系的选育由5~7年缩短为1~2年,加快了玉米育种进程[1-3]。目前,生产上应用的诱导系多为从国外引入,而我国独有的玉米种质类群唐四平头类群的诱导率普遍偏低。因此,本研究在保留诱导系诱导基因、籽粒Navajo标记基因基础上,增强唐四平头类种质遗传背景,借助微效基因积累,筛选并改良现有玉米单倍体诱导系。

1 材料与方法

1.1 试验材料

2013年对引入的一些诱导系进行针对唐四平头类材料(昌7-2/H865的F1代)诱导率进行筛选,发现M1088具有较高的诱导率,诱导率达4.03%。唐四平头类材料H861雄花发达,花粉量大,花期长,抗性好。利用H861和诱导系杂交,所得H861×M1088后代分离群体作为选育新诱导系的基础材料,诱导率测定的测交材料为昌7-2/H865的F1代材料。试验地点设在新乡市辉县试验基地。

1.2 试验方法

对基础材料M1088×H861分离后代S1~S6按系谱法进行选择,各代以单倍体诱导率、籽粒Navajo标记、花粉量、结实性及抗病性选择为主。诱导率选择从S2代开始,入选单株自交的同时利用其花粉进行单株诱导率测定,每个组合测交3穗。收获后对得到的杂交果穗进行考种,籽粒有紫色糊粉层和白色胚芽尖,该类籽粒是拟单倍体籽粒。单倍体具有胚片窄小、长势弱、叶鞘或叶色呈绿色等特点,种植后根据其特点,剔除叶鞘或叶色呈紫色、株型较大、生长势较强的杂合植株,然后统计单倍体株数。

诱导率(%)=单倍体株数/测交结实籽粒(带标记)×100

2 结果与分析

2.1 改良系的诱导率

通过对H861×M1088后代S2~S6连续5代的诱导率测定发现,S2代中优良标记穗行(H861×M1088)-2的第5株是S2代中诱导率较高的单株,具有2.56%的单倍体诱导率(表1),植株为青色。S2代中优良标记穗行(H861×M1088)-2的第8株是S2代中诱导率最高的单株,具有2.85%的单倍体诱导率(表2),植株为紫色。

如表1所示,对S3穗行(H861×M1088)-2-5进一步测定,单株单倍体诱导率介于2.85%~3.66%之间,平均诱导率3.36%,这是所有S3分离系中诱导率较高的穗行,其中第10株的诱导率最高,达3.66%。至S4代,上述诱导率最高的S3单株(H861×M1088)-2-5-10的后裔穗行单株单倍体诱导率介于3.83%~5.14%,平均诱导率达4.45%,其中(H861×M1088)-2-5-10-12单株诱导率最高,达5.14%。S5代,上述诱导率最高的S4单株(H861×M1088)-2-5-10-12的后裔穗行单株单倍体诱导率介于5.21%~6.33%之间,平均诱导率达5.66%,其中(H861×M1088)-2-5-10-12-7单株诱导率最高,达6.33%。S6代,上述诱导率最高的S5单株(H861×M1088)-2-5-10-12-7的后裔穗行单株单倍体诱导率介于7.17%~8.71%之间,平均诱导率达7.71%,其中(H861×M1088)-2-5-10-12-7-4单株诱导率最高,达8.71%。除了良好的标记性状以外,(H861×M1088)-2-5-10-12-7-4还具有花粉量大、结实性好、抗病性强等特点,各方面均超越了原始单倍体诱导系M1088,命名为XKY-1。如表2所示,对S3穗行(H861×M1088)-2-8进一步测定,单株单倍体诱导率介于2.88%~3.64%之间,平均诱导率3.23%,这是所有S3分离系中诱导率较高的穗行,其中第6株的诱导率最高,达3.64%。至S4代,上述诱导率最高的S3单株(H861×M1088)-2-8-6的后裔穗行单株单倍体诱导率介于3.88%~5.21%之间,平均诱导率达4.49%,其中(H861×M1088)-2-8-6-7单株诱导率最高,达5.21%。S5代,上述诱导率最高的S4单株(H861×M1088)-2-8-6-7的后裔穗行单株单倍体诱导率介于5.43%~6.47%之间,平均诱导率达5.78%,其中(H861×M1088)-2-8-6-7-13单株诱导率最高,达6.47%。S6代,上述诱导率最高的S5单株(H861×M1088)-2-8-6-7-13的后裔穗行单株单倍体诱导率介于6.67%~8.81%之间,平均诱导率达7.57%,其中(H861×M1088)-2-8-6-7-13-10单株诱导率最高,达8.81%。除了良好的标记性状以外,(H861×M1088)-2-8-6-7-13-10还具有花粉量大、结实性好、抗病性强等特点,各方面均超越了原始单倍体诱导系M1088,命名为XKY-2。

2.2 诱导系部分农艺性状与改良前比较

诱导系的部分农艺性状与改良前比较结果见表3。玉米单倍体诱导系XKY-1、XKY-2株高都明显较M1088高(表3),XKY-1株高较M1088增加22.78 cm,XKY-2株高较M1088增加15.66 cm;雄穗分枝数有较大改善,分别由4.58个提高到7.82、6.54个;雄穗主枝长分别由原来的25.36 cm提高到30.24 cm和28.75 cm;XKY-1散粉期较M1088推迟3 d,XKY-2散粉期较M1088提早4 d。株高的提升有利于提高自然授粉质量,雄穗分枝数的提高增加了花粉量。

3 结论与讨论

本试验以唐四平头类种质材料H861与玉米单倍体诱导系M1088杂交的F1代作基础材料,按系谱法连续6代自交,每一代以单倍体诱导率、籽粒Navajo标记、花粉量、结实性及抗病性选择为主[4-6]。经过6代的自交和严格的选择,选育出对唐四平头类玉米诱导率较高的玉米单倍体誘导系XKY-1和XKY-2。改良后的诱导系部分农艺性状有较大改善,提高了株高、雄穗分枝数、雄穗主枝长。2个诱导系具有雄穗发达、花粉量大、花期长、抗性好等优点,基本可满足开展唐四平头类种质玉米单倍体诱导育种对诱导系的需求。

4 参考文献

[1] 汤玲,袁亮,杨华,等.西南地区玉米抗非生物逆境品种选育及其对策[J].分子植物育种,2017,15(8):3183-3190.

[2] 代秀云,仲义,董亚琳.适应机械化收获玉米新品种的选育[J].现代农业科技,2015(14):31-32.

[3] 卢柏山,史亚兴,徐丽,等.京科甜系列水果型优质玉米品种选育及应用[J].作物杂志,2015(1):46-48.

[4] 陈永欣,翟广谦,董立红,等.晋鲜糯玉米系列品种的选育与推广应用[J].山西农业科学,2013,41(10):1037-1041.

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