玉米单倍体的常用鉴定方法分析

布阿依夏木·那曼提

[摘 要] 近十几年以来，以生物诱导技术为基础的玉米单倍体育种方法已成为新一代玉米育种的重要技术。国外许多种业公司已经实现了玉米单倍体育种的规模化应用。但是，如何鉴别玉米种子是否为单倍体成为了备受关注的重要课题。基于此，本文综述玉米单倍体的常用鉴定方法。

[关键词] 玉米；单倍体；鉴定方法

[中图分类号] S513 [文献标识码] A [文章编号] 1674-7909（2017）21-66-2

单倍体育种是生物学界的一个重要研究课题，要在现实生产、研究中利用植物单倍体，首先需要考虑的是如何准确地鉴别单倍体。目前，国内外有关育种机构鉴别玉米种子单倍体的主要方法是种子籽粒颜色标记法。然而，由于玉米种子的标记表达较弱，导致鉴定效率较低。基于此，本文综述近几年玉米单倍体鉴定的常用技术。

1 细胞遗传学方面

在育种领域，鉴别植物体细胞或者减数分裂细胞中的染色体对数是识别植物体是否为单倍体的最基本和最有效的方法。同时，单倍体细胞中常可以看到自发的二倍化现象，以及由此导致的植物细胞组织的混倍性现象。植物细胞染色体计数的常用方法是将待测植物细胞制作成临时显微镜片，然后使用洋红等染色剂进行染色，而后进行统计分析，确定是否为单倍体。

在玉米单倍体的鉴别中，常用的玉米细胞核染色体分析方法是细胞光度计法，此方法精确度较高，缺陷是无法准确区分非整倍单倍体和整倍单倍体。细胞光度计法的适用范围是植物组织中不含某些分裂细胞，此方法在鉴定天竺葵和烟草的单倍体方面发挥了良好的效果。

2 植株的形态学特征

细胞学方法的精确度较高，但是，其常用于试验样本较少的情形下。基于细胞学方法的耗时、程序复杂的特点，如果需要分析的样本数量较大，此方法会受到一定限制。而简单易行的形态学鉴定方法可以满足分析要求。

玉米单倍体的生长特征表明，具有单倍体常比标准亲本植株小得多，加之单倍体不育性的特点，即可在大量样本中识别出生长状态下的单倍体植株。国外学者曾对6个玉米单倍体与其亲本植株进行了形态学方面的研究，结果认为单倍体植株在株高、叶长及叶宽等方面相当于同品系二倍体玉米植株的70%，雄穗的分枝数、苞叶数和穗行数只占到同品系二倍体植株的90%左右。玉米单倍体植株的花期要早于同品系的二倍体植株[1]。

从植株单倍体的形态学特征来看，单倍体玉米植株生长较为缓慢，叶片、株高等形态学要素均明显低于非单倍体。而单倍体相较于非单倍体，其生存能力较强，长势明显旺盛。所以，在玉米6叶期即可较为容易地区分单倍体和非单倍体。

3 放射性鉴定法

玉米种子、幼苗在逐渐长成为植株的过程中，随着倍数性的增加，植株的抗辐射能力也会提高，叶片的抗辐射特征也适用于这种规律。这种方法是采用电离射线照射植株叶子部分，被照射部分会出现褪色现象，而后出现辐射坏死特征，由此即可判定倍性变化。此种方法是区分单倍体和多倍体的最基本方法。由于照射程度的差异，被照射叶片的坏死程度和时间均会出现不同。辐射强度较弱时，叶片出现褪色的现象较弱或者无明显变化；辐射强度较大时，叶片坏死程度极为明显。

在玉米的单倍体研究中，在X射线（剂量为210千伦）照射下，单倍体在2 d内就会出现坏死现象，而二倍体则在20 d左右才出现坏死现象。同时，这种方法可以实现短时间对超过1 000张叶片的照射，分析过程较为快捷。

4 遗传标记法

在植物育种领域，利用遗传标记来鉴别单倍体应用广泛。在玉米单倍體鉴别中，主要利用玉米的胚与胚乳性状标记。

遗传标记法最早由国外学者创立，1947-1969年Chase在进行单倍体植物的研究中提出：如果母本植物具有相应的隐性性状，父本为显性性状，那么获得的单倍体就为母性单倍体；反之，如果母本为显性性状，父本为隐性性状，即可获得雄性单倍体。鉴别过程也较为简便，在幼苗生长过程中，剔除那些带显性的幼苗，保留不带显性的幼苗作为拟选的单倍体进行下一步分析。

玉米的色素性状是目前显性遗传特征中最为直接的特征，对玉米籽粒的标记是鉴别单倍体的首选材料。在玉米基因中，大部分基因决定着玉米籽粒色素的形成。由此可见，在育种过程中加入相关色素基因，使得玉米籽粒更易于标记鉴别。但是，实际操作发现，此种标记方法对基因的选择性较强，材料不同所表达的信息也就存在差异，环境条件同样也会对标记结果產生一定影响。

5 籽粒的油分标记法

本方法最早是由我国学者提出来的[2]，鉴定原理是利用油分的花粉直感效应，即如果使用高油脂的单倍体诱导系做父本，产生的杂交籽粒的油分会远高于母本自交产生的籽粒，单倍籽粒体缺少花粉直感的过程，因此其籽粒所含油分明显较低[3]。核磁共振仪与红外光谱仪均可以实现单倍体鉴定中籽粒油分含量分析。

6 结语

总体来看，随着育种技术的不断进步，玉米单倍体鉴定技术也得到了发展，从人工到自动化、从粗略到精准、从单一到多样规模化，目前玉米的单倍体育种诱导率可以达到12%～16%，随着单倍体鉴定技术逐步工厂化运作，将极大地提高种质资源的创新进度。

参考文献

[1]Chal，武丽石.玉米母体单倍体特性及其在玉米育种中的应用潜力[J].园艺与种苗，1996（2）：8-10.

[2]陈绍江，宋同明.利用高油分的花粉直感效应鉴别玉米单倍体[J].作物学报，2003（4）：587-590.

[3]宋俏姮，杨跃华，孔亮亮，等.玉米单倍体技术的利用研究与发展前景[J].安徽农业科学，2016（8）：23-25.