玉米单倍体育种的研究进展
摘要阐述了玉米单倍体育种技术研究进展及在玉米育种中的应用。包括玉米单倍体的获得方法、鉴定方法、二倍体加倍方法、在玉米育种中的应用等重点阐述了加倍方法和基础材料的选择,指出单倍体育种应注意的几个问题,并提出单倍体育种技术发展前景。关键词玉米;育种;单倍体;二倍体加倍
随着人口的增加和经济的发展,玉米的需求量不断上涨。耕地面积减少和环境的恶化使人们对高产、优质、抗逆性强的玉米新品种需求日益迫切。而目前用常规育种方法获得高配合力的纯合自交系需耗费大量的人力和时间。常规的育种技术已经越来越不能满足人们的育种需求。近年来,单倍体育种技术、基因工程育种、分子标记辅助育种等生物技术手段的发展提高了育种效率,开辟了玉米育种的新途径。
单倍体技术选育玉米自交系在国外已经广泛使用,目前国外大约60的马齿型自交系,30的硬粒型自交系由单倍体技术选育出来。在我国最早开展此项研究的是中国科学院遗传所,通过孤雌生殖技术,在不到20年里育成3000多个孤雌生殖纯系,其中综合性状优良或个别性状突出,可直接或者间接用于育种的近350个。此外近几年中国农业大学、华中农业大学、河北农业大学、吉林省农业科学院、山东省农业科学院和辽宁省农业科学院等也都先后从事了这方面的研究,目前也都育成了多个性状较优良的DH系,并且选育出多个优良组合参加国家级和省级区域试验,遗单6号、科玉10号、秦单5号已通过审定,并在生产上进行推广。
一、单倍体的发现
单倍体是指只携有配子染色体数目的个体,自然界中的单倍体是经过不正常受精形成的,一般发生频率很低。1922年,DorothyBerg
er首次发现了野生的曼陀罗单倍体,此后,烟草、小麦等其他物种的单倍体被相继发现。玉米单倍体的发现相对较晚,Ra
dolph首先观察到品种间或自交系间杂交的后代中有0011~0103的孤雌生殖单倍体,并且不同杂交组合中单倍体产生的频率存在较大的差异。尽管单倍体的发现较早,但人工单倍体的产生经历了漫长的过程。直到1964年,Guha和Maheshwari使用花药培养,第一次在实验室得到了人工的曼陀罗单倍体。
二、获得玉米单倍体技术
11自然发生的单倍体生殖过程异常所引起的孤雌或孤雄生殖而来的玉米单倍体自然发生的单倍
f体的频率极低仅为105~108。由于单倍体高度不育其植株和它的组织器官等都比它们的二倍体弱小所以自然界中存在的单倍体很少。12孤雌生殖
诱导玉米孤雌生殖的方法很多。利用异种花粉授粉刺激未r