糯玉米诱导率遗传规律探索

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糯玉米诱导率遗传规律探索

宋天宇，马一铭，陈闯，田蜜，姜献玲，赵茜，蔚荣海
(吉林农业大学 农学院， 长春130118)

以40份糯玉米杂交种作为母本(其中母本材料前20份为10对互为正反交的杂交种，其余20份分别为一父十母的10份杂交种以及一母十父的10份杂交种)，以2份诱导系作为父本进行杂交诱导，以探求不同遗传背景的糯玉米杂交种的诱导率遗传关系。研究结果表明，同一份诱导系与不同遗传背景的糯玉米杂交种的诱导率大不相同，本试验认为诱导系的诱导率与糯玉米杂交种的母本有重要遗传关系。试验结果表明，以YD 1为诱导系诱导杂交种时，母本为Y 88的BY 19杂交种的诱导率最高，为5.706%，而母本为F 46白的BY 28杂交种的诱导率最低，为2.590%。以YD 2为诱导系诱导杂交种时，母本为F 45的BY 27杂交种的诱导率最高，为11.875%，而母本为F 8的BY 22杂交种的诱导率最低，为6.165%。

糯玉米； 杂交种； 诱导率； 诱导系

糯玉米又叫粘玉米、蜡质玉米,淀粉几乎全部为支链淀粉,是中国及东南亚国家人民喜爱的食品,具有许多优良特性,是纺织、酿造、饲料等行业的重要原料。优良玉米自交系的选育是杂种优势利用、优良杂交种培育的基础和关键。传统选育自交系是将基础材料连续自交7～8代,待性状稳定后进行配合力测定,再根据杂种优势模式组配杂交组合。与传统方法相比,双单倍体技术是选育玉米自交系的一种最快捷、最简便、最经济和直接的方法。单倍体经染色体加倍获得纯合二倍体,从中选育自交系,缩短了育种年限,加快了育种进程,因此受到育种家的广泛关注[1]。

1 材料和方法

1.1 材 料

本试验共以40份糯玉米单交种(BY 1～BY 40)作为供试材料(母本)，以2份诱导系YD 1、YD 2作为父本进行杂交，以上材料均由吉林农业大学特用玉米资源创新团队提供。

表1 供试材料介绍

材料编号 材料名称材料关系材料编号 材料名称材料关系BY1 G10×Y13⁃6互为正反交BY22 F8×Y3⁃11BY2 Y13⁃6×G10BY23 F16×Y3⁃11BY3 Y3⁃11×Y10⁃3互为正反交BY24 F18白×Y3⁃11BY4 Y10⁃3×Y3⁃11BY25 F33×Y3⁃11BY5 G07×Y52互为正反交BY26 F34×Y3⁃11BY6 Y52×G07BY27 F45×Y3⁃11BY7 Y39×Y8⁃1互为正反交BY28 F46白×Y3⁃11BY8 Y8⁃1×Y39BY29 F48×Y3⁃11BY9 Y2⁃11×G36互为正反交BY30 F49×Y3⁃11BY10 G36×Y2⁃11BY31 Y2⁃11×E12一母十父BY11 Y9⁃11×G12互为正反交BY32 Y2⁃11×E16BY12 G12×Y9⁃11BY33 Y2⁃11×E21红BY13 Y38×G26互为正反交BY34 Y2⁃11×E23BY14 G26×Y38BY35 Y2⁃11×E25BY15 Y8⁃5×G34互为正反交BY36 Y2⁃11×E26白BY16 G34×Y8⁃5BY37 Y2⁃11×E27BY17 Y1⁃10×G04互为正反交BY38 Y2⁃11×BTA1⁃6BY18 G04×Y1⁃10BY39 Y2⁃11×BTA2⁃3BY19 Y88×Y4⁃9互为正反交BY40 Y2⁃11×BTA7⁃5BY20 Y4⁃9×Y88YD1 Stock6基础诱导系BY21 F5×Y3⁃11一父十母YD2 吉高诱系3号Stock6×M278为基础材料进行遗传改良

注：A图表示标记明显的拟单倍体籽粒；B图表示标记不明显的拟单倍体籽粒，这种类型的籽粒在挑选时需仔细观察；C图表示标记明显的杂交二倍体籽粒。图1 糯玉米诱导籽粒表现型

1.2 方 法

1.2.1 探索糯玉米正反交杂交种诱导率是否相同

2015年4月27日将BY 1～BY 20与YD 1、YD 2种植于肥力均匀的壤土中，利用小区种植技术将每份供试材料种植2行，行长5 m。将YD 1、YD 2分别种植1行，行长5 m，3次错期，以保证诱导系与待诱导材料花期稳定相遇。试验区均采用规范化田间管理。2015年夏，以20份单交种BY 1～BY 20与2份诱导系YD 1、YD 2进行田间套袋授粉诱导，每份材料随机授粉10株，获得 40份杂交诱导材料(共400穗)。以上田间试验均在吉林省长春市吉林农业大学试验田进行。

1.2.2 糯玉米杂交种诱导率是否属于母系遗传

2015年11月4日将BY 21～BY 40与YD 1、YD 2种植于肥力均匀的沙土中，利用小区种植技术将每份供试材料种植2行，行长5 m。将YD 1、YD 2分别种植1行，行长5 m，3次错期，以保证诱导系与待诱导材料花期稳定相遇。田间模拟东北地区降水周期以及降水量进行人工灌溉，并且考虑到沙土脱肥情况进行适当的追肥，其他方面均采用规范化田间管理。2015年12月中旬，以20份单交种BY 21～BY 40与2份诱导系YD 1、YD 2进行田间套袋授粉诱导，每份材料随机授粉10株，获得 40份杂交诱导材料(共400穗)。以上田间试验均在海南省乐东市吉林农业大学南繁试验田进行。

1.2.3 糯玉米杂交种诱导率计算方法

收获晾干后，进行室内考种并挑选拟单倍体籽粒，糯玉米拟单倍籽粒表现为籽粒顶部呈紫色而胚芽为白色，而籽粒胚芽和顶部均呈紫色为杂合二倍体籽粒。记录整理数据并根据诱导率公式[诱导率(%)=拟单倍体籽粒(去杂后)/总粒数×100%][2]计算所有材料的诱导率。具体籽粒表现型如图1所示[3-4]。

1.2.4 糯玉米杂交种诱导率统计分析方法

成功挑选出拟单倍体籽粒后，根据诱导率公式计算出各材料的诱导率，运用Excel软件对数据进行整理，应用SPSS 17.0统计软件进行分析，采用新复极差法进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 糯玉米正反交杂交种诱导率数据结果与分析

表2 BY 1～BY 20与YD 1诱导率的差异性分析

材料诱导系总粒数(粒)拟单倍体(粒)诱导率(%)BY1YD1268584 3．113hGBY2YD12795118 4．221dDEBY3YD1299081 2．715ijHBY4YD13035158 5．222bBBY5YD1310596 3．098hGBY6YD1301084 2．776ijHBY7YD12925121 4．154deDEBY8YD1298578 2．607jHBY9YD1266090 3．389fgFBY10YD12580102 3．966eEBY11YD1290577 2．660ijHBY12YD1283592 3．247ghGBY13YD12990128 4．267dDBY14YD1306587 2．832iHBY15YD13110108 3．459fFBY16YD13235167 5．159bBBY17YD12650121 4．567cCBY18YD1278073 2．620jHBY19YD12585147 5．706aABY20YD1265588 3．301fghFG

将挑选出的拟单倍体籽粒统计后种于吉林农业大学试验田中，去杂后记录数据，根据公式计算BY 1～BY 20分别与YD 1、YD 2杂交的诱导率，并用SPSS软件进行差异性分析。从表2和表3可以看出，每组正反交杂交种与YD 1和YD 2进行诱导所获得的诱导率差异性都非常显著，与焦仁海等[5]的同一诱导系对不同材料的诱导率有所不同的结果相一致。关于诱导率遗传的方式我们做出了2个假设： 1) 由父本或母本单方面遗传给杂交种； 2) 由父本和母本杂交组配后，基因连锁、重组决定了杂交种的诱导率。对此进行了第二部分实验，即同父异母与同母异父的杂交种的诱导率分析研究。

表3 BY 1～BY 20与YD 2诱导率的差异性分析

材料诱导系总粒数(粒)拟单倍体(粒)诱导率 (%) BY1YD227412268．247fEFBY2YD2284132611．478aABBY3YD2283128810．180cdCDBY4YD231962347．334gGHBY5YD229072799．604dDBY6YD2297634811．679aABY7YD227871806．473hHBY8YD227482659．652dDBY9YD2270127910．330cCDBY10YD228812167．513gFGBY11YD229422508．498eEBY12YD2288733711．682aABY13YD230482247．361gGBY14YD2293530410．362cCDBY15YD2277830711．043abABCBY16YD227982147．667gEFGBY17YD227381927．016gGHBY18YD226662268．478eEBY19YD2279530210．797bcBCBY20YD229662147．201gGH

2.2 糯玉米同父异母、同母异父杂交种诱导率数据结果与分析

从表4和表5可以看出，BY 21～BY 30与YD 1或YD 2诱导所获得的诱导率参差不齐，整体差异性很大；反之BY 31～BY 40与YD 1在0.05水平差异性上均处于f、g、h、i、j、k、l区间段，在0.01水平上均处于F、G、H、I、J，差异性相对较小；而BY 31～BY 40与YD 2在0.05水平差异性上均处于c、d、e 3个区段内，在0.01水平上均处于C、D区段内，整体差异性很小。实验小组对此暂下结论：糯玉米杂交种的诱导率与其杂交过程中的母本有极大的关系[6-7]。这一结论与徐国良等[2]的普通玉米杂交种的母本基因型对单倍体诱导率具有重要影响的结论相吻合。

表4 BY 21～BY 40与YD 1诱导率的差异性分析

材料诱导系总粒数(粒)拟单倍体(粒)诱导率 (%) BY21YD127411013．692eEBY22YD128411354．753bBBY23YD12831742．625mKBY24YD131961675．215aABY25YD12907973．352hijklGHIJBY26YD12976792．685mKBY27YD127871164．164cCBY28YD12748712．590mKBY29YD12701943．491fgFGBY30YD128811133．926dDBY31YD12942983．323jklHIJBY32YD12887953．294klIJBY33YD130481023．350hijklGHIJBY34YD129351013．452fghiFGHIBY35YD12778943．400ghijkFGHIJBY36YD12798913．248lJBY37YD12738923．343ijklGHIJBY38YD12666923．467fghFGHBY39YD12795993．551fEFBY40YD129661023．435fghijFGHI

表5 BY 21～BY 40与YD 2诱导率的差异性分析

材料诱导系总粒数(粒)拟单倍体(粒)诱导率 (%) BY21YD226482489．351fEFBY22YD226361636．165kIBY23YD230222076．837jHBY24YD2304134111．219bBBY25YD2312932910．523cCBY26YD226862388．849gFBY27YD2266131611．875aABY28YD228212067．312iHBY29YD226242138．101hGBY30YD228482829．906deCDEBY31YD2271327510．128cdeCDBY32YD2275527610．031deCDBY33YD2257826110．119cdeCDBY34YD230713009．763eDBY35YD2305031310．270cdCDBY36YD230413039．978deCDBY37YD2282528310．010deCDBY38YD2291729410．093cdeCDBY39YD2293329610．101cdeCDBY40YD2280028010．008deCD

3 讨论与结论

试验结果表明，在糯玉米单倍体育种中，用单一诱导系分别对正反交杂交种进行诱导，所获得的诱导率在0.05及0.01水平上均存在较大差异性。

在糯玉米单倍体育种中，杂交种与诱导系杂交诱导所得诱导率与该杂交种的母本有极其重要的关系。在糯玉米单倍体育种过程中，若以单一诱导系作为父本与杂交种进行诱导试验时，应尽量选择具有与该诱导系杂交获得较高诱导率的基因型的自交系作为母本，可以相应的提高试验的诱导率，降低盲目性，减少工作量，加快育种进度，缩短育种年限。

试验数据表明，以YD 1为诱导系诱导杂交种时，母本为Y 88的BY 19杂交种的诱导率最高，为5.706%，母本为Y 10-3的BY 4杂交种的诱导率次之，为5.222%，母本为F 18白的BY 24杂交种的诱导率再次之，为5.215%。以上3份自交系在与YD 1进行杂交诱导中适合做杂交种的母本。而母本为F 46白的BY 28杂交种的诱导率最低，为2.590%，说明F 46白在与YD 1进行杂交诱导中不适合做杂交种的母本。以YD 2为诱导系诱导杂交种时，母本为F 45的BY 27杂交种的诱导率最高，为11.875%，母本为G 12的BY 12杂交种的诱导率次之，为11.682%，母本为Y 52的BY 6杂交种的诱导率再次之，为11.679%。以上3份自交系在与YD 2进行杂交诱导中适合做杂交种的母本。而母本为F 8的BY 22杂交种的诱导率最低，为6.165%，说明F 8在与YD 2进行杂交诱导中不适合做杂交种的母本。

[1]刘坚,方芳,徐洁,等.用单倍体诱导系诱导糯玉米单倍体[J].四川农业大学学报,2009,27(1):48-50.

[2]徐国良,代玉仙,刘晓丹,等.玉米单倍体诱导率和加倍率研究[J].玉米科学,2012,20(2):1-5.

[3]张如养,段民孝,赵久然,等.6 个玉米单倍体诱导系诱导率的差异性研究[J].玉米科学,2013,21(2):6-10.

[4]姜龙,慈佳宾,南楠,等.玉米单倍体诱导率的优化研究[J].华南农业大学学报,2015,36(2):19-24.

[5]焦仁海,徐艳荣,代秀云,等.玉米单倍体诱导系诱导率研究[J].吉林农业科学,2015,40(2):1-3.

[6]丁照华,王志武,徐立华,等.玉米单倍体诱导率与玉米遗传背景相关研究[J].玉米科学,2013,22(2):18-21.

[7]刘丽,于丽娟,毕亚琪,等.玉米自交系单倍体诱导率的研究[J].中国农业科技导报,2014,16(5):32-38.

Study on Genetic Law of Induced Rate of Waxy Maize

SONGTianyu，MAYiming，CHENChuang，TIANMi，JIANGXianling，ZHAOQian，WEIRonghai
(College of Agricultural,Jilin Agricultural University,Changchun 130118,China)

In this study a total of 40 parts of waxy maize hybrids as female parent,the parent material of which the first 20 parts were 10 pairs of mutually reciprocal cross hybrids,the remaining 20 parts of female parent were 10 parts of hybrids of a male parent and ten female parent and other 10 parts of hybrids of a female parent and ten male parent;use 2 inducing lines as male parent to hybridize,to explore genetic relationship on the different genetic backgrounds of waxy maize hybrids.The results show that the same inducing line with a different genetic background of waxy maize hybrids has different inducing rate,the test that the same inducing line with female parent of the waxy maize hybrids has an important genetic relationship.The test data shows that use YD 1 as inducing line,use Y 88 as female parent’s BY 19 hybrids induced the highest rate is 5.706%,use F 46 white as female parent’s BY 28 hybrids induced the lowest rate is 2.590%.Use YD 2 as inducing line,use F 45 as female parent’s BY 27 hybrids induced the highest rate is 11.875%,use F 8 as female parent’s BY 22 hybrids induced the lowest rate is 6.165%.

waxy maize; hybrids; inducing rate; inducing line

2016-12-16

优质甜糯玉米种质资源的创新研究。

宋天宇(1993—)，男，黑龙江人；在读硕士研究生，研究方向：作物遗传育种；E-mail：469823628@qq.com。

蔚荣海，男，博士，教授；E-mail:yuronghai@163.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.05.032

S 330； S 513

A

1001-4705(2017)05-0032-04