單倍體育種技術在玉米育種中的應用

李曉娜，張玉秋，劉雪利，于鴻雪

（1.吉林省遼源市農民科技教育中心，吉林 遼源 136200；2.吉林省遼源市農業科學院，吉林 遼源 136200；3.吉林省遼源市綠色食品發展中心，吉林 遼源 136200）

1 單倍體育種技術

1.1 單倍體獲得途徑

單倍體育種技術是通過加倍人工誘導或自然生成的單倍體植株，主要途徑有化學誘導、組織離體培養和誘導系品種間雜交法等，得到純合的二倍體植株，再選育自交系。

1.2 單倍體加倍技術

單倍體加倍技術有自然加倍和人工加倍兩種方法。自然加倍是在自然環境下，單倍體植株各組織的染色體自然加倍，通常玉米單倍體植株雌雄不調，自交結實率受雄穗的加倍率影響，誘導材料、種植環境和播種時期的不同都會影響種植試驗，所以自然加倍率僅為10%左右，還有許多單倍體加倍率低于5%，甚至在自然環境下不加倍。

人工加倍是使用秋水仙素和除草劑類化學試劑處理植物的生長器官，誘導植物染色體加倍。秋水仙素處理的植物加倍率較為理想，但秋水仙素有毒，還易造成植物的藥害加重，需要探索出合理的方案才能盡量不傷害人、植株和環境。所以，目前人工加倍主要使用毒性小、殘留低、易降解的甲基胺草磷、炔苯酰草胺和氟樂靈等除草劑類。

1.3 單倍體的倍性鑒定

1.3.1 形態學鑒定 該方法最直觀和便捷，單倍體的細胞核和細胞變小，導致植株在正常生長狀態下較矮小，僅為二倍體的70%，花、葉和果實等均較小，目測即可選出大部分單倍體，單倍體開花早，花期長，花序密集。

1.3.2 染色體數鑒定 根據植株形態可將單倍體與二倍體區分，但鑒定必須用鏡檢確定，可區分主單倍體、嵌合體和非整倍體。使用玉米根尖分生組織制作壓片，顯微鏡下觀察減數分裂細胞或體細胞中的染色體數量，可確定其倍數性。

1.3.3 葉片氣孔鑒定 近年來最常使用的方法為葉片氣孔鑒定法，葉片氣孔鑒定法操作簡單，且準確率較高，顯微鏡下觀察氣孔保衛細胞的長度，單倍體保衛細胞長度通常小于60微米，二倍體植株的保衛細胞長度通常在65微米以上。

1.3.4 遺傳標記法 該方法可在早期就準確地鑒別出單倍體，是目前最可靠的單倍體鑒定方法，通過導入籽粒和植株顯色的遺傳標記基因，獲得的有紫頂和白色胚芽的籽粒為單倍體。

2 單倍體育種技術在玉米育種中的應用

自交系選育是玉米高產的前提，常規選育法的周期一般為4～6年，周期較長，選育效率低，且很難達到100%的純合種子。單倍體育種技術直接選擇配子體，2～3年即可獲得穩定的純合種子，若是在南方一年種植兩季玉米，一年便可以得到，減少了時間和成本的付出，加快了選育的進程。單倍體只有一套基因，沒有基因會被顯性基因掩蓋住，在玉米突變育種時任何突變都可以在當代單倍植株上表現出來，易于發現隱性突變體，可以更加準確和簡單地評估突變。