CN116849116A - 一种快速获得玉米单倍体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速获得玉米单倍体的方法，包括以下步骤：S1、将两个高诱导率纯合诱导系A诱导系和B诱导系杂交(8％以上)，其中A诱导系株高195‑205厘米，果穗长19‑21厘米，花粉量大，结实一般，易倒伏，B诱导系株高135‑145厘米，果穗10‑13厘米，花粉量一般，结实差，抗倒性好；S2、A做母本和B杂交，产生大量F1代杂交种，此杂交种株高270厘米，花粉量大，抗倒性好，诱导率没有降低；S3、诱导系F1与需要诱导的材料采用2:6或2:8的方式采用隔离区的方式种植，为了保证各种生育期的母本都能和父本相遇，诱导系根据母本材料分三期播种，中间间隔6天左右，抽雄时摸苞带叶人工去雄，诱导系自然散粉，采用自然授粉的方式获得大量单倍体。
Description
技术领域
本发明涉及玉米育种技术领域，尤其涉及一种快速获得玉米单倍体的方法。
背景技术
玉米具有饲料、食用、食品加工及清洁能源等用途。近年来，随着玉米种植规模和产量的不断提高，它已成为我国最重要的作物之一。选育优良的自交系尤为重要。目前，国内外选育自交系的方法主要有轮回选择法、回交改良法、二环系选育法和双单倍体育种技术等。其中，双单倍体育种技术是用单倍体诱导系诱导普通母本材料，在其后代杂交果穗上可获得一定比例的单倍体籽粒，而后对单倍体进行加倍形成双单倍体(DH)纯系。
玉米单倍体育种周期短，两代可实现从杂交种到纯系(即DH系)，而常规育种至少需要7代。近年来，随着人们对诱导系的改良和加倍技术的改进，双单倍体技术已经成为国内外选育自交系的普遍技术。双单倍体技术分为两个过程，诱导单倍体和单倍体加倍。诱导单倍体是利用诱导系做父本与需要诱导的材料杂交，产生单倍体。目前应用的诱导系基本上都是STOCK6来源的衍生系，一般发芽势弱、生长势弱、易倒伏和感叶斑病、散粉量少、花粉活性差等特点，而需要诱导的基础材料一般都是早代材料，植株较高大。
目前一般采用的是用一个纯合诱导系与需要诱导的材料采用人工授粉的方式，产生单倍体。诱导系较低，花粉量小，需要花费大量的时间收集花粉，收集之后需要短时间内完成授粉，花粉充足的情况下，一个人一天能授粉800个左右，并且植株高大，授粉比较困难。
于是，发明人有鉴于此，秉持多年该行业丰富的经验，针对现有技术存在的不足进行改进，提供一种快速获得玉米单倍体的方法，以期达到更具有实用价值的目的。
发明内容
为了解决上述背景技术中提到的问题，本发明提供一种快速获得玉米单倍体的方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种快速获得玉米单倍体的方法，包括以下步骤：
S1、将两个高诱导率纯合诱导系A诱导系和B诱导系杂交(8％以上)，这两个诱导系的农艺性状可以完美互补，其中A诱导系株高195-205厘米，果穗长19-21厘米，花粉量大，结实一般，易倒伏，B诱导系株高135-145厘米，果穗长10-13厘米，花粉量一般，结实差，抗倒性好；
S2、A做母本和B杂交，产生大量F1代杂交种，此杂交种株高270厘米，花粉量大，抗倒性好，诱导率没有降低；
S3、诱导系F1与需要诱导的材料采用2:6或2:8的方式采用隔离区的方式种植，为了保证各种生育期的母本都能和父本相遇，诱导系根据母本材料分三期播种，中间间隔6天左右，抽雄时摸苞带叶人工去雄，诱导系自然散粉，采用自然授粉的方式获得大量单倍体。
自然授粉是指错期相间种植母本材料和诱导系杂交种，四周隔离，在散粉前对母本材料人工去雄，从而依靠风力传播父本的花粉达到授粉的目的以进行单倍体诱导。
上述错期种植指的是根据母本材料吐丝早晚以及诱导系杂交种的散粉早晚安排父本和母本的种植时间，一般母本播种一期，父本间隔一定时间分三期播种，以保证母本材料的花丝能正常授粉；
上述相间种植指的是父本和母本按上述比例相间种植，并且保证父本杂交种通行种植以便去雄等田间操作；
上述四周隔离指的是四周至少200米无其他玉米种植以保证隔离效果。
优选地，所述步骤S1中杂交方式为正交或反交。
优选地，所述母本为符合育种目标的自交系、基础群体或杂交种。
优选地，所述A诱导系为高油型诱导系CAUHOI-1。
优选地，所述B诱导系为玉米单倍体诱导系CAU5。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、两个农艺性状互补、诱导率比较高的纯合诱导系A和B杂交，产生农艺性状好、诱导率不降低的F1诱导系。F1诱导系分期播种、诱导系和诱导材料按照隔离区方式种植，人工去雄，自然授粉，产生大量单倍体。
2、采用本案，利用F1杂交种做为诱导系可以克服诱导系本身发芽势弱、生长势弱、易倒伏、感叶斑病、散粉量少、花粉活性差的特点。采用隔离区方式，可以减少人工授粉环节，只要有足够数量的F1种子，种植诱导材料，人工去雄就可以获得任意数量的单倍体，供进一步加倍。
综上，本发明克服了现有技术的不足，设计合理，具有较高的社会使用价值和应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的A诱导系、B诱导和F1杂交种；
图2为本发明的隔离区产生单倍体。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
高油单倍体诱导系CAUHOI：CAUHOI为高油单倍体诱导系(LiangLi，XiaoweiXu，WeiweiJin，Shaojiang Chen.Morphological and molecular evidences for DNAintrogr ession in haploid induction via a high oil inducer CAUHOIinmaize.Plant a，2009，230：367-376)，诱导率在2％，具有R-nj标记，公众可以从中国农业大学获得。
高频单倍体诱导系CAU5：单倍体诱导系CAU5为中国农业大学选育的二代单倍体诱导系，平均诱导率均达到10％以上，具有R-nj标记，在“陈绍江，黎亮，李浩川.玉米单倍体育种技术[M].中国农业大学出版社，2009.”一书中公开过，公众可以从中国农业大学获得。
实施例1
2019年海南将上述A诱导系和B诱导系相互杂交，收获当代籽粒(即为F1代)。2020年夏天在张掖试验站用诱导系F1做父本，种植郑单958杂交种、先玉335杂交种、登海605杂交种各200株做母本，按照2:6隔离区方式父本分三期播种，人工去雄、自然散粉，成熟收获晾干后，人工挑选单倍体籽粒，育苗盘发芽后种植到田间。
S1、将两个高诱导率纯合诱导系A诱导系和B诱导系杂交，这两个诱导系的农艺性状可以完美互补，其中A诱导系株高195厘米，果穗粗长20厘米，花粉量大，结实一般，易倒伏，B诱导系株高135厘米，果穗长12厘米，花粉量一般，结实差，抗倒性好；
S2、A做母本和B杂交，产生大量F1代杂交种，此杂交种株高270厘米，花粉量大，抗倒性好，诱导率没有降低；
S3、诱导系F1与需要诱导的材料采用2:6的方式采用隔离区的方式种植，为了保证各种生育期的母本都能和父本相遇，诱导系根据母本材料分三期播种，中间间隔5天，抽雄时摸苞带叶人工去雄，诱导系自然散粉，采用自然授粉的方式获得大量单倍体。
自然授粉是指错期相间种植母本材料和诱导系杂交种，四周隔离，在散粉前对母本材料人工去雄，从而依靠风力传播父本的花粉达到授粉的目的以进行单倍体诱导。
上述错期种植指的是根据母本材料吐丝早晚以及诱导系杂交种的散粉早晚安排父本和母本的种植时间，以保证母本材料的花丝能正常授粉；
上述相间种植指的是父本和母本按上述比例相间种植，并且保证父本杂交种通行种植以便去雄等田间操作；
上述四周隔离指的是四周至少200米无其他玉米种植以保证隔离效果。
上述单倍体鉴别-利用R1-nj标记
1)果穗晾干后，用螺丝刀将胚乳顶部没有着色的被污染籽粒剜除，左手持果穗，果穗顶部75度左右朝向面部，这样胚面朝上眼睛即可看到胚部颜色，右手将籽粒扣下，若胚没有颜色，则为拟单倍体；若胚有紫色标记，则为和诱导系正常杂交的二倍体。
2)2020年冬，在海南省乐东县九所镇隆平高科玉米育种基地，将上述1)筛选的拟单倍体籽粒播种在育苗盘中，用河沙做基质，每穴一粒，播种深度2厘米，浇透水。由于杂合体比单倍体苗出苗快，发芽势强，植株高大，3叶期时根据幼苗形态，植株高大的为二倍体淘汰，数出各材料单倍体体苗数。
3)将上述单倍体幼苗移栽到田间，抽雄散粉后根据植株形态和散粉情况，判断单倍体，植株高大，叶色浓绿、叶宽，散粉良好的为杂合的二倍体植株。植株较低，叶色较浅、叶窄，不散粉或少量散粉的为单倍体植株，数出真实单倍体总株数。
单倍体诱导率＝真实单倍体株数/诱导的总籽粒数×100％
实施例2
2019年海南将上述A诱导系和B诱导系相互杂交，收获当代籽粒(即为F1代)。2020年冬天在海南省乐东县九所镇隆平高科玉米育种基地用诱导系F1做父本，种植隆平206杂交种、隆平638杂交种、华皖267杂交种各200株做母本，按照2:6隔离区方式父本分三期播种，人工去雄、自然散粉，成熟收获晾干后，人工挑选单倍体籽粒，育苗盘发芽后种植到田间。
S1、将两个高诱导率纯合诱导系A诱导系和B诱导系杂交，这两个诱导系的农艺性状可以完美互补，其中A诱导系株高195厘米，果穗粗长20厘米，花粉量大，结实一般，易倒伏，B诱导系株高135厘米，果穗长12厘米，花粉量一般，结实差，抗倒性好；
S2、A做母本和B杂交，产生大量F1代杂交种，此杂交种株高270厘米，花粉量大，抗倒性好，诱导率没有降低；
S3、诱导系F1与需要诱导的材料采用2:6隔离区的方式种植，为了保证各种生育期的母本都能和父本相遇，诱导系根据母本材料分三期播种，中间间隔5天，抽雄时摸苞带叶人工去雄，诱导系自然散粉，采用自然授粉的方式获得大量单倍体。
自然授粉是指错期相间种植母本材料和诱导系杂交种，四周隔离，在散粉前对母本材料人工去雄，从而依靠风力传播父本的花粉达到授粉的目的以进行单倍体诱导。
上述错期种植指的是根据母本材料吐丝早晚以及诱导系杂交种的散粉早晚安排父本和母本的种植时间，以保证母本材料的花丝能正常授粉；
上述相间种植指的是父本和母本按上述比例相间种植，并且保证父本杂交种通行种植以便去雄等田间操作；
上述四周隔离指的是四周至少200米无其他玉米种植以保证隔离效果。
上述单倍体鉴别-利用R1-nj标记
1)果穗晾干后，用螺丝刀将胚乳顶部没有着色的被污染籽粒剜除，左手持果穗，果穗顶部75度左右朝向面部，这样胚面朝上眼睛即可看到胚部颜色，右手将籽粒扣下，若胚没有颜色，则为拟单倍体；若胚有紫色标记，则为和诱导系正常杂交的二倍体。
2)2021年夏，在甘肃省张掖市隆平高科玉米育种基地，将上述1)筛选的拟单倍体籽粒播种在育苗盘中，用河沙做基质，每穴一粒，播种深度2厘米，浇透水。由于杂合体比单倍体出苗快，发芽势强，植株高大，3叶期时根据幼苗形态，植株高大的为二倍体淘汰，数出各材料单倍体体苗数。
3)将上述单倍体幼苗移栽到田间，抽雄散粉后根据植株形态和散粉情况，判断单倍体，植株高大，叶色浓绿、叶宽，散粉良好的为杂合的二倍体植株。植株较低，叶色较浅、叶窄，不散粉或少量散粉的为单倍体植株，数出真实单倍体总株数。
单倍体诱导率＝真实单倍体株数/诱导的总籽粒数×100％
对比例1
2019年海南将上述A诱导系和B诱导系相互杂交，收获当代籽粒(即为F1代)。2020年夏天在张掖试验站种植诱导系A、B、F1，比较亲本和F1代的农艺性状。诱导系A、B、F1和杂交种分别按照2:6隔离区方式种植，比较亲本和F1代的单穗结实粒数、单倍体诱导率。农艺性状包括：株高、发芽势、倒伏比例、花粉量、散粉持续时间。
株高：株高是指地面到植株雄穗顶部的距离；
发芽势：指在发芽过程中日发芽种子数达到最高峰时，发芽的种子数占供测样品种子数的百分率，一般以发芽试验规定期限的最初1/3期间内的种子发芽数占供试种子数的百分比为标准。[
倒伏比例：整个生育期玉米倒伏株数占总株数的比例，茎秆与地面夹角小于45度即为倒伏。
花粉量：指植株所散花粉的多少，从散粉日至散粉结束收集花粉称取总重。
散粉持续时间：指从最开始出现花粉到散粉结束持续的天数；
单穗结实粒数：随机取10个果穗，数出总粒数，求平均值。
单倍体诱导率：一定量诱导果穗中单倍体籽粒数占总籽粒数的百分比。
综上，诱导系自交本身的株高较低，而当诱导系杂交后，由于杂种优势的原因，株高、发芽势、花粉量显著增加，散粉持续时间略有增加。除此之外，由于诱导系杂交种比诱导系本身更加粗壮、高大，抗倒能力更强，如果要进行单倍体的大量诱导，随着人力成本的不断增加，很有必要以隔离区的形式规模化生产单倍体：即在一块封闭的土地(周围无其他玉米)里，以需要得到单倍体的材料作母本，以诱导系或诱导系杂交组合作父本进行杂交，散粉前将母本人工去雄即可实现“天然诱导”。但是，由于诱导系本身植株较矮，而且长势较弱，难以满足规模化诱导单倍体的需求，因此诱导系杂交种即可很好地满足规模化隔离区的形式生产单倍体的要求。
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披露的技术范围内，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 (7)
1.一种快速获得玉米单倍体的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将两个高诱导率纯合诱导系A诱导系和B诱导系杂交；
S2、A做母本和B杂交，产生大量F1代杂交种，此杂交种株高270厘米，花粉量大，抗倒性好，诱导率没有降低；
S3、诱导系F1与需要诱导的材料采用2:6或2:8的方式采用隔离区的方式种植，为了保证各种生育期的母本都能和父本相遇，诱导系根据母本材料分三期播种，中间间隔6天左右，抽雄时摸苞带叶人工去雄，诱导系自然散粉，采用自然授粉的方式获得大量单倍体。
2.根据权利要求1所述的一种快速获得玉米单倍体的方法，其特征在于：所述A诱导系株高195-205厘米，果穗长19-21厘米。
3.根据权利要求1所述的一种快速获得玉米单倍体的方法，其特征在于：所述B诱导系株高135-145厘米，果穗长10-13厘米。
4.根据权利要求1所述的一种快速获得玉米单倍体的方法，其特征在于：所述步骤S1中杂交方式为正交或反交。
5.根据权利要求1所述的一种快速获得玉米单倍体的方法，其特征在于：所述母本为符合育种目标的自交系、基础群体或杂交种。
6.根据权利要求1所述的一种快速获得玉米单倍体的方法，其特征在于：所述A诱导系为高油型诱导系CAUHOI-1。
7.根据权利要求1所述的一种快速获得玉米单倍体的方法，其特征在于：所述B诱导系为玉米单倍体诱导系CAU5。
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| Title |
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| 黎亮等: "玉米单倍体诱导系诱导双生苗的观察", 中国农业大学学报, vol. 17, no. 05, 31 December 2012 (2012-12-31), pages 1 - 6 * |
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