CN115812594B - 用化学试剂诱导玉米孤雌生殖的高效育种方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用化学试剂诱导玉米孤雌生殖的高效育种方法，包括以下步骤：步骤1：化学诱导剂的配制：采用二甲基亚砜、秋水仙素、聚乙二醇和氨氧基乙酸半盐酸盐共4种化学试剂，配制成不同诱导剂配方，对玉米进行孤雌生殖诱导；步骤2：诱导处理；步骤3：收获：待玉米籽粒成熟时，按照诱导剂处理编号分别收获，并记录结实情况。本发明孤雌生殖诱导剂配方适用范围广，可用于糯玉米和普通玉米，可以使玉米每穗结实粒数提高，从而提高诱导效率，能够解决了外来花粉污染问题，由于处理时诱导剂淹没了全部花丝顶部，即使有外来花粉飘落也会因为接触到诱导剂而吸胀死亡，从操作中避免了花粉污染问题。
Description
技术领域
本发明涉及玉米育种技术领域，尤其涉及用化学试剂诱导玉米孤雌生殖的高效育种方法。
背景技术
在选育玉米自交系的常规方法中，培育一个纯合自交系至少需要6代以上的自交过程，致使育种周期延长，所用费用增加，为了缩短育种周期，提高育种效率，国内外科研人员通常使用化学试剂诱导法进行玉米纯系的选育。
化学试剂诱导法是指在人工控制条件下不经过受精方式，采用化学诱导物质刺激或诱导结实得到纯合的二倍体种子，通过鉴定和选择育成玉米纯系的育种方法。这种方法育种周期短，一般周期为2-3年，用地较少，操作简单，成本低，能克服远缘杂交不亲和障碍。
但上述方法也存在一些缺点：(1)在诱导过程中可能出现花粉污染问题；(2)目前，大部分育种者均采用单一化学试剂进行诱导，并且所用试剂种类较少，也有部分科研人员用混合化学试剂进行孤雌生殖诱导，但混合试剂配方较少，致使玉米每穗结实粒数少、结实率低等问题，造成玉米孤雌生殖效果不理想；(3)适用范围有限，大部分最佳诱导剂配方只能针对一种类型玉米。
发明内容
1.要解决的技术问题
本发明的目的是为了解决现有技术中在诱导过程中可能出现花粉污染、混合试剂配方较少，致使玉米每穗结实粒数少、结实率低以及大部分最佳诱导剂配方只能针对一种类型玉米的问题，而提出的用化学试剂诱导玉米孤雌生殖的高效育种方法。
2.技术方案
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
用化学试剂诱导玉米孤雌生殖的高效育种方法，包括以下步骤：
步骤1：化学诱导剂的配制：采用二甲基亚砜、秋水仙素、聚乙二醇和氨氧基乙酸半盐酸盐共4种化学试剂，配制成不同诱导剂配方，对玉米进行孤雌生殖诱导；
步骤2：诱导处理：在玉米雄穗散粉前要严格去雄，花丝尚未抽出时将雌穗严格套袋，待花丝抽出4-5天时，用酒精消毒过的剪刀剪短花丝，在花丝顶部形成一个0.5-1cm的凹槽，再用注射器将化学诱导剂喷注到凹槽内，使诱导剂与花丝充分接触，最后套回羊皮纸袋，完成处理过程；
步骤3：收获：待玉米籽粒成熟时，按照诱导剂处理编号分别收获，并记录结实情况。
优选地，所述步骤1中化学诱导剂包括单一化学诱导剂和混合化学诱导剂，且共13种配方，其中混合化学诱导剂是按照等体积比例混合而成。
优选地，所述步骤1中玉米材料为糯玉米或普通玉米。
优选地，所述步骤2中在每穗玉米花丝凹槽处注射3mL的诱导试剂。
优选地，所述步骤2中还包括挂牌的操作，其具体步骤为：诱导剂处理结束后，挂牌标注诱导材料、诱导剂的名称和诱导时间。
优选地，所述步骤1-3中操作可在开放的情况下进行，不需要密封、遮挡，可在晴天任何时间段内进行操作。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本发明中，孤雌生殖诱导剂配方适用范围广，可用于糯玉米和普通玉米，可以使玉米每穗结实粒数提高，从而提高诱导效率。
(2)本发明中，能够解决了外来花粉污染问题，由于处理时诱导剂淹没了全部花丝顶部，即使有外来花粉飘落也会因为接触到诱导剂而吸胀死亡，从操作中避免了花粉污染问题。
(3)常用的化学诱导剂主要有二甲基亚砜、赤霉素、马来酰肼、聚乙二醇、秋水仙素等，(氨氧基)乙酸半盐酸盐是一种重要的化学物质，具有延缓营养物质损耗、延长物质储存期等生理功效，但关于采用(氨氧基)乙酸半盐酸盐化学试剂进行孤雌生殖诱导未见报道。本发明发现(氨氧基)乙酸半盐酸盐作为一种新型诱导剂，在进行孤雌生殖诱导时，添加量少，能够节约成本。
(4)本发明中，操作时间自由，操作过程容易，不需要密封、遮挡，可在晴天任何时间段内进行操作程序简便，适合规模化应用。
附图说明
图1为不同诱导剂配方处理对普通玉米孤雌生殖影响的柱状图；
图2为不同诱导剂配方处理对糯玉米孤雌生殖影响的柱状图；
图3为普通玉米和糯玉米自交结实和孤雌生殖诱导结实果穗效果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1：
用化学试剂诱导玉米孤雌生殖的高效育种方法，包括以下步骤：
步骤1：化学诱导剂的配制：采用二甲基亚砜、秋水仙素、聚乙二醇和氨氧基乙酸半盐酸盐共4种化学试剂，配制成不同诱导剂配方，对玉米进行孤雌生殖诱导，其中化学诱导剂包括单一化学诱导剂和混合化学诱导剂，且共13种配方，其中混合化学诱导剂是按照等体积比例混合而成，玉米材料为糯玉米或普通玉米；
步骤2：诱导处理：在玉米雄穗散粉前要严格去雄，花丝尚未抽出时将雌穗严格套袋，待花丝抽出4-5天时，用酒精消毒过的剪刀剪短花丝，在花丝顶部形成一个0.5-1cm的凹槽，再用注射器将化学诱导剂喷注到凹槽内，使诱导剂与花丝充分接触，最后套回羊皮纸袋，完成处理过程，在每穗玉米花丝凹槽处注射3mL的诱导试剂；
还包括挂牌的操作，其具体步骤为：诱导剂处理结束后，挂牌标注诱导材料、诱导剂的名称和诱导时间；
步骤3：收获：待玉米籽粒成熟时，按照诱导剂处理编号分别收获，并记录结实情况。
本发明中，孤雌生殖诱导剂配方适用范围广，可用于糯玉米和普通玉米，可以使玉米每穗结实粒数提高，从而提高诱导效率。
本发明中，能够解决了外来花粉污染问题，由于处理时诱导剂淹没了全部花丝顶部，即使有外来花粉飘落也会因为接触到诱导剂而吸胀死亡，从操作中避免了花粉污染问题。
本发明中，操作时间自由，操作过程容易，不需要密封、遮挡，可在晴天任何时间段内进行操作程序简便，适合规模化应。
实施例2：
其具有上述实施例的实施内容，其中，对于上述实施例的具体实施方式可参阅上述描述，此处的实施例不作重复详述；而在本申请实施例中，其与上述实施例的区别在于：
1.化学诱导剂的配制
选用市面上销售的二甲基亚砜(DMSO)、秋水仙素(COL)、聚乙二醇(PEG)和(氨氧基)乙酸半盐酸盐共4种化学试剂，按照下述方案配制单一化学试剂及组合化学试剂共13种诱导剂配方，具体见表1，即得到孤雌生殖诱导剂。
表1单一和混合化学诱导试剂配方及编号
2.试验材料
处理对象为农科糯336(糯玉米)和正大999(普通玉米)。
3.实施方案
3.1试验地点
本试验在湖南省浏阳市达浒镇金田村基地开展，东经113°54′20.88〞，北纬28°27′18.40〞。该地处东亚季风区中，属于亚热带季风湿润气候，气候温和，降雨充沛，日照较足，四季分明。
3.2诱导处理过程
在田间状态下，玉米雄穗散粉前严格去雄，花丝尚未抽出时将雌穗严格套袋，待花丝抽出4-5天时，用酒精消毒过的剪刀剪短花丝，在花丝顶部形成一个0.5-1cm的凹槽，再用注射器将化学诱导剂喷注到凹槽内，使诱导剂与花丝充分接触，每个诱导剂配方处理27穗玉米，诱导结束将羊皮纸袋套回。对照组(CK)除注入3mL蒸馏水后，其他操作同上述诱导剂处理步骤相同。处理果穗结束后，要注明处理材料名称、处理时间和诱导剂配方名称等信息。
3.3成熟收获
待玉米籽粒成熟时，按照诱导剂处理编号分别收获，将结实果穗小心摘下苞叶，统计不同诱导剂配方处理下的每穗结实粒数。
4.结果与分析
4.1不同化学诱导剂配方对普通玉米孤雌生殖的影响
在13种不同诱导剂配方处理下，普通玉米的结实粒数介于3-37粒，见图1。从图1能够看出，诱导剂配方11(2％DMSO+0.1％COL+0.5mmol/L(氨氧基)乙酸半盐酸盐)的诱导效果最好，诱导结实37粒。由此可知，诱导剂配方11具有最佳的诱导效果，对提高普通玉米孤雌生殖结实粒数有明显效果。说明书附图中展示了部分普通玉米孤雌生殖诱导效果图，具体见图3A。
4.2不同化学诱导剂配方对糯玉米孤雌生殖的影响
不同诱导剂配方对糯玉米孤雌生殖的影响，如图2所示。由图2可知，在13种不同诱导剂配方处理下，糯玉米的结实粒数介于0-35粒，诱导剂配方11(2％DMSO+0.1％COL+0.5mmol/L(氨氧基)乙酸半盐酸盐)的诱导效果最佳，结实35粒。说明书附图中展示了部分糯玉米孤雌生殖诱导效果图，见图3B。
综上所述，化学试剂能够诱导玉米孤雌生殖结实，但以混合化学试剂配方诱导效果更好。本发明发现2％DMSO+0.1％COL+0.50mmol/L(氨氧基)乙酸半盐酸盐的混合化学试剂配方能够显著提高普通玉米和糯玉米的结实粒数。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.用化学试剂诱导玉米孤雌生殖的高效育种方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：化学诱导剂的配制：采用二甲基亚砜、秋水仙素和氨氧基乙酸半盐酸盐共3种化学试剂，按照等体积比例混合配制成诱导剂配方，对玉米进行孤雌生殖诱导，其中3种化学试剂具体配比为二甲基亚砜2％、秋水仙素0.1％和氨氧基乙酸半盐酸盐0.5％；
步骤2：诱导处理：在玉米雄穗散粉前要严格去雄，花丝尚未抽出时将雌穗严格套袋，待花丝抽出4-5天时，用酒精消毒过的剪刀剪短花丝，在花丝顶部形成一个0.5-1cm的凹槽，再用注射器将化学诱导剂喷注到凹槽内，使诱导剂与花丝充分接触，最后套回羊皮纸袋，完成处理过程；
步骤3：收获：待玉米籽粒成熟时收获，并记录结实情况。
2.根据权利要求1所述的用化学试剂诱导玉米孤雌生殖的高效育种方法，其特征在于，所述步骤1中玉米材料为糯玉米或普通玉米。
3.根据权利要求1所述的用化学试剂诱导玉米孤雌生殖的高效育种方法，其特征在于，所述步骤2中在每穗玉米花丝凹槽处注射3mL的诱导试剂。
4.根据权利要求1所述的用化学试剂诱导玉米孤雌生殖的高效育种方法，其特征在于，所述步骤2中还包括挂牌的操作，其具体步骤为：诱导剂处理结束后，挂牌标注诱导材料、诱导剂的名称和诱导时间。
5.根据权利要求1所述的用化学试剂诱导玉米孤雌生殖的高效育种方法，其特征在于，所述步骤1-3中操作在开放的情况下进行，
不需要密封、遮挡，在晴天任何时间段内进行操作。
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