单倍体育种技术在玉米育种中的应用

李晓娜，张玉秋，刘雪利，于鸿雪

（1.吉林省辽源市农民科技教育中心，吉林 辽源 136200；2.吉林省辽源市农业科学院，吉林 辽源 136200；3.吉林省辽源市绿色食品发展中心，吉林 辽源 136200）

1 单倍体育种技术

1.1 单倍体获得途径

单倍体育种技术是通过加倍人工诱导或自然生成的单倍体植株，主要途径有化学诱导、组织离体培养和诱导系品种间杂交法等，得到纯合的二倍体植株，再选育自交系。

1.2 单倍体加倍技术

单倍体加倍技术有自然加倍和人工加倍两种方法。自然加倍是在自然环境下，单倍体植株各组织的染色体自然加倍，通常玉米单倍体植株雌雄不调，自交结实率受雄穗的加倍率影响，诱导材料、种植环境和播种时期的不同都会影响种植试验，所以自然加倍率仅为10%左右，还有许多单倍体加倍率低于5%，甚至在自然环境下不加倍。

人工加倍是使用秋水仙素和除草剂类化学试剂处理植物的生长器官，诱导植物染色体加倍。秋水仙素处理的植物加倍率较为理想，但秋水仙素有毒，还易造成植物的药害加重，需要探索出合理的方案才能尽量不伤害人、植株和环境。所以，目前人工加倍主要使用毒性小、残留低、易降解的甲基胺草磷、炔苯酰草胺和氟乐灵等除草剂类。

1.3 单倍体的倍性鉴定

1.3.1 形态学鉴定 该方法最直观和便捷，单倍体的细胞核和细胞变小，导致植株在正常生长状态下较矮小，仅为二倍体的70%，花、叶和果实等均较小，目测即可选出大部分单倍体，单倍体开花早，花期长，花序密集。

1.3.2 染色体数鉴定 根据植株形态可将单倍体与二倍体区分，但鉴定必须用镜检确定，可区分主单倍体、嵌合体和非整倍体。使用玉米根尖分生组织制作压片，显微镜下观察减数分裂细胞或体细胞中的染色体数量，可确定其倍数性。

1.3.3 叶片气孔鉴定 近年来最常使用的方法为叶片气孔鉴定法，叶片气孔鉴定法操作简单，且准确率较高，显微镜下观察气孔保卫细胞的长度，单倍体保卫细胞长度通常小于60微米，二倍体植株的保卫细胞长度通常在65微米以上。

1.3.4 遗传标记法 该方法可在早期就准确地鉴别出单倍体，是目前最可靠的单倍体鉴定方法，通过导入籽粒和植株显色的遗传标记基因，获得的有紫顶和白色胚芽的籽粒为单倍体。

2 单倍体育种技术在玉米育种中的应用

自交系选育是玉米高产的前提，常规选育法的周期一般为4～6年，周期较长，选育效率低，且很难达到100%的纯合种子。单倍体育种技术直接选择配子体，2～3年即可获得稳定的纯合种子，若是在南方一年种植两季玉米，一年便可以得到，减少了时间和成本的付出，加快了选育的进程。单倍体只有一套基因，没有基因会被显性基因掩盖住，在玉米突变育种时任何突变都可以在当代单倍植株上表现出来，易于发现隐性突变体，可以更加准确和简单地评估突变。