不同新型除草剂加倍糯玉米单倍体的效率研究

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·问题探讨·

不同新型除草剂加倍糯玉米单倍体的效率研究

景桂昕，王薪淇，李向永，邢政，邓昆鹏，任孝慈，赵仁贵
(吉林农业大学农学院， 长春 130118)

通过比较五氟黄草胺和二氯喹磷酸、双草醚3种除草剂在不同浓度下对糯玉米单倍体的加倍效率，选择最为合适的加倍方法。以京科糯2000、中糯2号、吉香糯87三种白糯基因型的单倍体籽粒为材料，用浓度为40，60，80μmol/L的五氟黄草胺和二氯喹磷酸、双草醚作为加倍药剂，采用浸芽法对芽长1～2 cm的糯玉米单倍体种子进行处理，处理后移栽至大田，观察其散粉情况，统计单倍体植株的加倍率。结果表明，40～80μmol/L的3种加倍药剂对糯玉米单倍体加倍都有效果。五氟黄草胺、二氯喹磷酸和双草醚的加倍率依次为3.46%～10.17%，6.49%～14.87%，2.98%～10.05%；其中以80μmol/L的二氯喹磷酸加倍效率最高，3种糯玉米单倍体种的平均加倍率分别为13.23%、14.63%、14.87%。方差分析表明，3种白糯基因型玉米单倍体种的加倍率呈显著差异；由此可见，五氟黄草胺、二氯喹磷酸和双草醚可以提高糯玉米单倍体的加倍效率，但不同基因型的糯玉米单倍体对加倍药剂的敏感性存在差异。

糯玉米； 单倍体； 除草剂； 加倍率

糯质玉米起源于中国，其糯性是由于他的支链淀粉较高，被玉米的第9号染色体WS基因所控制[1]。糯玉米因其良好的口感和丰富的营养价值越来越受人们欢迎，并且其糯性特质在工业上也被广为加工利用，社会对糯玉米的品质和产量的要求不断增加。所以需要育种家们提高糯玉米育种的效率，采取有效的方法对糯玉米品种进行鉴定、筛选和评价。以期达到最佳的育种效果。

传统育种多是大规模利用二环系方法选与自交系，以此提高品种的产量和抗性，但是用此类方法培育出一个优良的纯合自交系需要经过7～10代的自交选择[2-3]。如今单倍体育种已成为与转基因育种、分子辅助育种并列的三大玉米育种技术[4]。利用单倍体技术仅需1年即可获得纯合自交系，因而大大缩短育种的年限[5-7]。单倍体技术在普通玉米育种中应用比较广泛，无论是普通玉米的诱导还是加倍，这方面的内容都有较多的研究。但单倍技术在糯玉米育种的研究和应用上却很少，因此，本研究主要探究单倍体技术在糯玉米育种上的应用，寻找对于糯玉米育种较为有效的方法。

单倍体的加倍是制约单倍体育种技术发展的至关重要的因素，慈佳宾等研究表明，单倍体的自然散粉率低于1%，难以满足育种需求[8]。秋水仙素作为一种加倍药剂，能有效提高玉米单倍体加倍率，被较多使用，但姜龙等研究表明，秋水仙素有剧毒，对玉米幼苗致死率较大，危害身体、污染农田环境，不适于大规模使用[9]。本实验研究比较了3种新型的低毒除草剂对糯玉米的加倍效率，筛选出低毒有效的加倍试剂，以期在糯玉米单倍体加倍中得到有效应用。

1 材料与方法

1.1 材 料

以3种不同种质的糯玉米杂交种为供试材料：京科糯2000(京糯6×BN 2)、中糯2号(中玉01×中玉05)、本实验组配的杂交种吉香糯87(JN 18×98 W-2)，玉米诱导系是由Stock 6与高诱5杂交改良的DR 5，加倍的药剂选用了西格玛-奥德里奇公司生产的纯度为98%的五氟黄草胺、二氯喹磷酸和双草醚3种原药，所有材料均种植于吉林农业大学特用玉米试验基地。

1.2 单倍体的诱导方法

以单倍体诱导系DR 5为父本，以京科糯2000、中糯2号、吉香糯87为母本，进行杂交诱导，从收获的种子中挑选出单倍体。

1.3 单倍体的鉴定

Stock 6的选育成功是玉米单倍体育种技术的重要突破，其携带的染色基因能在玉米籽粒的胚乳和胚芽中表现为紫色，称之为R-nj标记[10]。基于此标记，对收获的种子进行逐粒鉴定，胚乳有色胚无色的籽粒视为准单倍体，胚乳和胚都显色的为正常杂交的二倍体种子，都不显色的很大可能是受其他花粉的污染，还有少量无胚的种子。在单倍体幼苗期间，可根据植株颜色鉴别是否为单倍体植株，紫色植株是杂株，绿色的为单倍体植株[11]。

1.4 单倍体的加倍方法

使用1%的肥皂水、0.1%的吐温80(TWEEN-80)溶液，将五氟黄草胺、二氯喹磷酸和双草醚分别配制成浓度为40，60，80μmol/L的溶液。采用浸芽法浸泡种子6 h后用湿毛巾法在30 ℃的温度下进行催根，等到根尖长为1.5 cm时降低温度至室温(25 ℃)再进行催芽。当幼芽长至2～3 cm时切去顶端胚芽鞘并露出1个小口，将其在室温状态下密封浸泡于已配好的溶液中，浸泡12 h后用清水冲洗30 min，之后将其种在育苗盘中，转移至温室发育，长到4～5叶时移栽到大田。

2 结果与分析

2.1 单倍体诱导率

表1为3种基因型糯玉米种单倍体的诱导率统计结果。3个玉米品种的平均诱导率为7.26%，诱导率最高的是京科糯2000(8.82%)，其次为中糯2号(6.71%)，最低为吉香糯87(6.24%)。从表1可以看出，3种不同的遗传材料其单倍体诱导率互相都有差别，但3个品种的诱导率都在6%以上，符合单倍体育种的要求。

表1 3个玉米种的单倍体诱导率

单倍体来源诱导粒数单倍体粒数诱导率(%)京科糯20005806951228．82中糯2号3712724916．71吉香糯873210320036．24平均4243332057．26

2.2 单倍体的加倍结果分析

2.2.1 3种新型除草剂处理糯玉米单倍体的结果

如表2所示，40～80μmol/L 3种浓度的除草剂对糯玉米单倍体均有一定的加倍率，但不同浓度的药剂对糯玉米单倍体的加倍有显著差异，其中，在浓度为40～80μmol/L的五氟磺草磷溶液处理后，加倍率为3.46%～10.17%；浓度为40～80μmol/L的二氯喹啉酸溶液处理后，加倍率为6.49%～14.87%；浓度为40～80μmol/L的双草醚溶液处理后，加倍率为2.98%～10.05%；所有处理均高于自然的加倍率。除草剂中80μmol/L的二氯喹啉酸加倍率最高，对京科糯2000、中糯2号、吉香糯87的平均加倍率分别为13.23%、14.63%、14.87%；80μmol/L的五氟磺草磷较高，对京科糯2000、中糯2号和吉香糯87的平均加倍率分别为9.41%、7.49%、10.17%；60μmol/L的双草醚较高，对京科糯2000、中糯2号和吉香糯87平均加倍率分别为9.16%、8.54%、10.05%；除草剂的浓度过低，加倍效率随之变低。浓度较高则会损害幼芽影响加倍率。所以除草剂浓度要适中。

表2 3种浓度除草剂对糯玉米单倍体加倍结果的方差分析

2.2.2 不同种质的加倍结果

不同除草剂对3种基因型糯玉米的加倍效果见表2，其中对京科糯2000的加倍率是5.63%～13.23%，对中糯2号的加倍率是3.11%～14.63%，对吉香糯87的加倍率是2.98%～14.87%，除草剂对3种种质均有显著的加倍效果。京科糯2000的单倍体在80μmol/L的五氟磺草磷、80μmol/L二氯喹啉酸、60μmol/L双草醚溶液处理后，加倍率分别为9.41%、13.23%、9.16%；在同样浓度除草剂处理下，中糯2号加倍率分别为7.41%、14.63%、8.54%；吉香糯87的加倍率分别为10.17%、14.87%、10.05%。

使用浓度为80μmol/L五氟磺草磷对不同来源的单倍体进行浸芽法处理，不同基因型的单倍体加倍率不同，其中吉香糯87的平均加倍率最高，为10.17%；京科糯2000次之，为9.41%；中糯2号再次之，为7.41%。3种种质加倍率均呈显著性差异(表3)。

表3 浓度为80 μmol/L五氟磺草磷对3种不同种质糯玉米单倍体的加倍效果分析

单倍体来源平均加倍率(%)差异显著性α=0．05α=0．01吉香糯8710．17aA京科糯20009．41bAB中糯2号7．41cB

3 讨 论

目前，广泛使用的加倍玉米单倍体的药剂比较单一，秋水仙素因其相对较好的加倍效果被很多育种者使用，但使用秋水仙素加倍存在明显的弊端，它具有极高的毒性，对人体的损害相当大，需要实验人员有严格的操作技能和保护措施，其次，秋水仙素对于玉米幼苗的药害也很严重，畸形和死苗并不少见。因此，需要较为低毒、药害作用小且加倍率较高的新型药剂。在本试验中，80μmol/L 二氯奎磷酸溶液对不同来源的糯玉米单倍体处理效果较好，糯玉米单倍体被这3种新型的除草剂处理后，死苗率比其他药剂低，畸形苗的比率也很低，处理方法相对简单且容易操作，因此适合于大规模的应用[15]。

4 结 论

五氟黄草胺、二氯喹磷酸和双草醚3种除草剂对高糯玉米单倍体的加倍都有较好的效果，其中以80μmol/L 二氯喹磷酸的效果最好。 但是，不同基因型糯玉米单倍体的加倍率有一定的差异。

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Doubling Efficiency of Waxy Maize Haploids Treated by Different New Herbicides

JINGGuixin,WANGXinqi,LIXiangyong,XINGZheng,DENGKunpeng,RENXiaoci,ZHAORengui

2016-11-20

国家星火计划项目(2011 GA 660005)。

景桂昕(1990—)，男，吉林通化人；硕士研究生，主要从事玉米种质资源创新与DH育种工作；E-mail:1466602626@qq.com。

赵仁贵(1966—)，男，吉林松原人；教授，主要从事特用玉米遗传育种和新品种的选育工作；E-mail:zhaorengui@sina.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.05.071

S 513.032

A

1001-4705(2017)05-0071-03