不同化學藥劑對玉米單倍體誘導系誘導效果的影響初探

王江浩，高增玉，張全國，陳希勇，趙愛菊，關中波

（河北省農林科學院糧油作物研究所，河北遺傳育種實驗室，河北石家莊050035）

不同化學藥劑對玉米單倍體誘導系誘導效果的影響初探

王江浩，高增玉，張全國，陳希勇，趙愛菊*，關中波*

（河北省農林科學院糧油作物研究所，河北遺傳育種實驗室，河北石家莊050035）

通過噴施5種不同的化學藥劑對誘導基礎材料進行預先處理，且分別在化學藥劑處理2 d和4 d后再對材料進行授粉，研究不同化學藥劑以及授粉時間對高誘5號玉米誘導系誘導率的影響，旨在尋求一種經濟、有效提高玉米單倍體誘導率的方法。結果表明：不同化學藥劑和授粉時間均對誘導系的誘導率有一定影響，其中，噴施1%DMSO處理誘導率最高，化學藥劑處理后2 d授粉得到的單倍體粒數最多且質量較好；但噴施1%DMSO后，對授粉時間的要求不是很嚴格，因此噴施1%DMSO 2 d或4 d后再授粉，均可獲得較多且質量較好的單倍體籽粒。

玉米；化學藥劑；單倍體；誘導系；誘導率

近年來，單倍體育種技術發展迅速，與轉基因技術、分子標記輔助育種技術并稱為現代玉米育種技術體系的三大核心技術[1，2]，成為玉米常規育種方法的強大助推器。單倍體技術與轉基因技術相比不存在生物安全問題，與常規育種方法相比能夠縮短育種周期、提高育種效率。目前國外利用單倍體技術已經很成熟，選育的自交系中有60%的馬齒型和30%的硬粒型是通過單倍體技術獲得的[3]。

單倍體育種技術的關鍵是獲得單倍體籽粒，方法也較多，如遠緣雜交、小孢子組織培養、化學試劑誘導、孤雌生殖誘導等[4～7]。在育種實踐中，通常是利用孤雌生殖誘導系誘導獲得單倍體籽粒。但是很多研究表明，采用化學藥劑誘導玉米孤雌生殖也是可行的，如，文仁來等[8]研究顯示，2%DMSO誘導效果最好；石太淵等[9]利用不同的化學藥劑處理后發現，2%DMSO+40 mg/L MH+0.1%COL誘導效果最好；王俊強等[10]采用4種化學藥劑處理篩選出最高誘導率的最佳藥劑組合為0.01%DMSO+70 mg/L MH+900 mg/L PEG+0.1%COL。目前，無論是誘導系誘導還是化學藥劑誘導產生單倍體籽粒，都存在誘導率不高、效率偏低等問題。在玉米單倍體誘導系誘導之前，利用化學藥劑對誘導基礎材料進行預處理以提高誘導系誘導效率的研究尚未見報導。作者比較了5種化學藥劑或

藥劑組合對玉米單倍體誘導系誘導率的影響，以期在提高單倍體誘導率技術上獲得突破，找到更為經濟、有效的誘導方法。

1 材料與方法

供試玉米單倍體誘導系為農大高誘5號（由中國農業大學提供），以人工組配的PH4CV×H3956為母本（H3956為唐四平頭血緣材料）作為誘導基礎材料。

2015年6月在河北省石家莊夏播種植，母本材料抽雄前及時去雄，雌穗吐絲前嚴格套袋隔離。待花絲完全抽出苞葉時，用酒精擦過的剪刀剪平花絲，進行化學藥劑處理。試驗設5種化學藥劑處理（表1），以不使用任何化學藥劑的處理為空白對照（CK）。使用噴霧器噴施藥劑2 mL/株左右，施藥后用硫酸紙袋套好防止混雜。分別在施藥處理2 d和4 d后，再授高誘5號誘導系花粉誘導。每處理均3次重復，每個重復均做10穗。其他管理同大田常規。

表1 不同處理的化學藥劑及其配比濃度Table1 Different chemical reagents and concentrations

收獲后，對得到的雜交果穗進行考種。根據籽粒Navajo標記進行單倍體籽粒鑒定，計算單倍體誘導率（準單倍體籽粒/總籽粒數×100%）。利用Excel和DPS軟件對試驗數據進行統計分析，采用新復極差法進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 噴施不同化學藥劑對誘導系誘導率的影響

在石家莊夏播條件下，噴施化學藥劑2 d后授粉，高誘5號的誘導率為13.15%～15.41%（表2），均＞CK，其中，處理C的誘導率最高，且與其他處理差異均達到了極顯著水平；處理E的誘導率（13.92%）次之，與處理C外的其他化學藥劑處理差異均不顯著，但顯著＞CK。表明噴施5種化學藥劑2 d后再授粉，誘導系的誘導率均有不同程度的提高，其中，噴施1%DMSO誘導效果最好。

在石家莊夏播條件下，噴施化學藥劑4 d后授粉，高誘5號的誘導率為13.14%～17.69%，除處理D的誘導率略＜CK外，其他處理均＞CK。處理C的誘導率最高，與其他處理差異均達到了極顯著水平；而其他處理差異均不顯著，其中，處理D的誘導率最低。表明噴施5種化學藥劑4 d后再授粉，除處理D誘導系的誘導率略有降低外，其他處理誘導系的誘導率均有不同程度的提高，其中，噴施1%DMSO誘導效果最好。

2.2 預處理時間對獲得單倍體籽粒效率的影響

噴施化學藥劑預處理2 d后授粉的總粒數和單倍體粒數均＞預處理4 d后授粉；但誘導率除處理D略高外，其他處理均明顯＜預處理4 d后授粉（表3）。表明晚授粉利于提高誘導系的誘導率。這與文科等[11]的研究結果相一致。但是，授粉時間越晚，果穗的結實性越差。因此，早期授粉獲得單倍體的數量和質量優于晚期授粉。

表2 噴施不同化學藥劑對誘導系誘導率的影響（%）Table2 Effects of spraying different chemicals on induction rate

表3 不同預處理時間對獲得單倍體籽粒數效率的影響Table3 Effects of different pretreatment time on obtain efficiency of haploid grain

3 結果與討論

噴施的化學藥劑不同，對高誘5號誘導系誘導率的影響程度也不一樣。其中，噴施1%DMSO（處理C）

后，進行不同的預處理時間后再授粉，單倍體誘導系的誘導率均有較大幅度提高，且與空白對照相比差異均達到了極顯著水平，說明通過提前噴施1%DMSO對誘導基礎材料進行預處理，可以明顯提高高誘5號的誘導率。DMSO與其他藥劑相比具有很多優點，如成本低、毒性極低，是一種提高誘導率比較經濟高效的化學藥劑。但是考慮到本研究中母本基因型較少，噴施的DMSO也只有一個濃度，因此，有關母本基因型、藥劑濃度等因素對誘導率的影響研究仍需進一步開展。綜合分析表明，噴施1%DMSO預處理2 d后再授粉，對提高高誘5號的誘導率和結實率效果最好。

延遲授粉能夠在一定程度上提高誘導率[12]。本研究結果顯示，噴施化學藥劑預處理不同時間后授粉，對高誘5號誘導系的誘導率也不相同，其中，噴施化學藥劑預處理4 d后，花絲長一些再授粉，誘導率較高。但是胡寅華等[13]研究表明，從花絲不同時期接受花粉的能力來看，雌穗在吐絲后3～4 d內抽出的花絲活力較強；6～10 d后，活力開始下降[14]。本研究是在花絲完全抽出苞葉時進行噴施藥劑處理，2 d后再授誘導系花粉的時間正好是花絲活力最強的時期，4 d后再授粉時花絲活力處于下降的時期。對單倍體育種技術來講，首要任務是要獲得足夠量的單倍體籽粒，考慮到授粉結實性，因此認為，噴施化學藥劑2 d后再授粉效果最佳。同時本研究結果也表明，噴施1%DMSO后，對授粉時間的要求不是很嚴格，無論是預處理2 d還是預處理4 d，獲得單倍體籽粒的效果均為最好。

噴施1%DMSO對誘導基礎材料進行提前預處理，是在單倍體育種技術上提高誘導系誘導率最為經濟、有效的方法。

［1］王麗娜.雜交誘導玉米單倍體化學加倍效果的研究［D］.長春：吉林大學，2012.

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［3］邢錦豐，張如養，段民孝，趙久然，黃長嶺.單倍體技術在玉米育種中的應用及其問題探討［J］.作物雜志，2012，（2）：15-17.

［4］李英，王佳，季樂翔，李昊，葉梅霞，郭斌，陳仲，安新民.植物單倍體技術及其應用的研究進展［J］.中國細胞生物學學報，2011，33（9）：1008-1014.

［5］姜昱，王玉民，王中偉，林秀峰，康嶺生，劉志銘.我國玉米單倍提育種技術研究進展［J］.玉米科學，2008，16（6）：48-51，57.

［6］馬蘭.淺談玉米單倍體的產生途徑［J］.黑龍江農業科學，2010，（8）：16-17.

［7］杜何為，戴景瑞，李建生.玉米單倍體育種研究進展［J］.玉米科學，2010，18（6）：1-7.

［8］文仁來，閻飛燕，吳翠榮，譚強，韋桂旺.化學藥物誘導玉米孤雌生殖研究初報［J］.玉米科學，2001，9（4）：31-32.

［9］石太淵，楊立國，王穎，王艷秋.藥劑誘導玉米孤雌生殖的研究［J］.雜糧作物，2000，20（1）：17-20.

［10］王俊強，趙念力，錢春榮，宮秀杰，于洋，王振華.不同化學藥劑對玉米孤雌生殖的誘導效果［J］.作物雜志，2010，（2）：35-37.

［11］文科，黎亮，劉玉強，陳紹江.高效生物誘導玉米單倍體及其加倍方法研究初報［J］.中國農業大學學報，2006，11（5）：17-20.

［12］慈佳賓.玉米單倍體誘導和加倍技術及DH系的遺傳研究［D］.長春：吉林農業大學，2012.

［13］胡寅華，鄭卓琳，李伯航.玉米子粒類型及與成粒的關系［J］.河北農業大學學報，1991，14（3）：11-15.

［14］郭貴峰，王紹新，馮建英.玉米自交系花絲活力研究［J］.河北農業科學，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

河北省科技支撐計劃項目（14226305D）；河北省農林科學院特色優勢項目（A2015060201）

王江浩（1978-），男，河北定州人，助理研究員，主要從事玉米育種研究。E-mail：Jhw78@163.com。

趙愛菊（1981-），女，河北武邑人，副研究員，碩士，主要從事玉米育種研究。E-mail：zhaoaiju81@126.com。

通訊作者：關中波（1970-），男，河北晉州人，研究員，主要從事農業推廣與良種繁育。E-mail：guanzhongbo@126.com。