糯玉米是玉米家族的独特类型,核心特征为胚乳富含支链淀粉,因口感软糯、营养丰富,在鲜食与食品加工市场广受青睐。近年来,国内对糯玉米的需求持续增长,种植糯玉米已成为经济效益可观的农业活动。但传统育种方法周期
较
长(通常
3-4年),且需投入大量人力与土地资源,制约了糯玉米自交系筛选及新品种选育进程。
单倍体育种技术已在普通玉米育种中广泛应用
,
大幅提升
了
育种效率、降低
了
成本,有力推动了行业发展。鉴于单倍体育种技术对糯玉米品种改良的重要性,为拓展糯玉米育种技术路径、深化该技术的应用研究,本研究以糯玉米单倍体为试验材料,比较不同年份、不同自然
、
化学加倍地点及不同药剂浓度对其加倍效果的影响,旨在为同行高效开展糯玉米单倍体育种提供参考。
一、
试验材料
糯玉米单倍体源于京科糯
2000E、万糯2000、垦粘1号、吉科糯22和吉科糯20经诱导系吉科诱115诱导获得。每种单倍体种子分成3组,每组约1000粒,分别用于自然加倍、浸芽法加倍和针刺生长点法加倍。用于自然加倍的2个试验点分别位于吉林农业科技学院九站玉米育种试验地(九站试验点)和海南省三亚市崖州区南滨农场南繁基地试验地(南滨试验点)。除草剂加倍试验在九站试验点进行。化学加倍药剂为秋水仙素+2.5%DMSO,均购自于
长春百金生物科技有限公司
。
(
一
)
单倍体鉴定
生长过程中,单倍体植株拔节期一般低矮、短小,开花期花药极少;成熟植株株高、叶长仅为二倍体的
70%;单倍体籽粒表现为顶端紫色、胚芽区没有明显色泽。单倍体幼苗2~3叶期时叶鞘为绿色;在单倍体幼苗长至4~5叶期时,进一步辨别出生长势弱、叶鞘颜色为绿色的单倍体幼苗供进一步试验研究
[
1-
2
]
。
(
二
)
单倍体加倍
自然加倍:在植株自然生长条件下,统一进行人工管理,散粉时对其进行授粉自交。
秋水仙素溶液的配制:以浓度
2.5%DMSO作为助渗剂,配
制成浓度为
0.02、0.04、0.08、0.10mg·L
-1
的秋水仙素溶液各
500mL溶液待用。以吉科糯20、京科糯2000E和吉科糯22单倍体为处理对象。
浸芽法:将浸泡
6h的种子包裹在毛巾卷中,在30℃条件下培养并观测,根尖长1cm时取出种子,冷却至24℃放入搪瓷盘中并保持湿度
。当幼芽长至
1.5cm时,将顶端芽鞘切掉1~2 mm。此时温度保持在室温,将处理好的种子浸泡在药剂溶液中,浸泡后用流水冲洗60min,后
种
植
在室内育苗盘中,
4~5片叶期时移栽至大田,观察植株生长状况
[
3-
4
]
。
针刺生长点法:于三叶期选择生长状况一致的单倍体植株,使用微量移液器在幼苗茎秆盾片节处的生长点注射不同处理的秋水仙素溶液,每株约
1mL
[
6
]
。
二、
统计分析
根据程江
[7]
等的方法分别计算单倍体的自然加倍率和化学加倍率,并对所获取的数据采用
DPS7.1统计软件进行处理分析。
(
一
)
不同地区单倍体自然加倍率分析
由表
1
可知,连续
2年供试5个糯玉米品种在南滨地区的自然加倍率要高于九站地区的自然加倍率。京科糯2000E单倍体
籽粒在南滨试验点平均加倍率为
0.60%,在九站试验点加倍失败;万糯2000单倍体籽粒在南滨试验点平均加倍率为0.35%,在九站试验点加倍失败;垦粘1号单倍体籽粒在南滨试验点平均加倍率为1.00%,在
九站试验点平均加倍率为
0.05%;吉科糯22单倍体籽粒在南滨试验点平均加倍率为1.90%,在九站试验点平均加倍率为0.20%;吉科糯20单倍体籽粒在南滨试验点平均加倍率为2.30%,在九站试验点平均加倍率为0.30%。综合不同地点试验结果,分析糯玉米单倍体自然加倍率产生差异的原因,可能是温度与日照对雄穗散粉产生影响,降低了单倍体自然加倍率。