基于不同生态环境下的甜糯玉米单倍体自然加倍效果初探

陈祥 孙洁 于海燕 李剑明

摘    要：为筛选出适合甜糯玉米单倍体自然加倍的生态环境与遗传基础材料，以吉林农业科技学院玉米遗传育种创新团队自主选育的诱导系‘吉科诱115为父本，‘吉科糯1号、‘吉科糯15和‘吉科糯20为母本材料进行杂交诱导所产生的单倍体为供试材料，共设置3个生态环境进行单倍体自然加倍试验，分别为南滨冬播、九站春播和九站夏播。结果表明，不同遗传基础的甜糯玉米材料、不同生态环境下的自然加倍率均存在着显著差异。遗传基础方面，‘吉科糯15的自然加倍率最高，‘吉科糯20次之，‘吉科糯1号最低;生态环境方面，南滨冬播的自然加倍率最高，九站夏播次之，九站春播最低。综上，适宜的生态环境与遗传基础材料，有利于甜糯玉米单倍体育种技术研究的开展。

关键词：甜糯玉米;生态环境;单倍体;自然加倍;加倍率

中图分类号：S513        文献标识码：A           DOI 編码：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.04.002

Abstract：In order to screen out the ecological environment and genetic basic materials suitable for haploid natural doubling of sweet glutinous corn. In this study， 'Jikeyou 115'， an induction line independently selected by the Maize Genetics and Breeding Innovation Team of Jilin University of Agricultural Science and Technology， was used as the male parent，and the haploid produced by cross induction of 'Jikenuo No.1'， 'Jikenuo 15'， 'Jikenuo 20' was used as the female parent. The haploid natural doubling experiment was carried out in three ecological environments， which were winter sowing， spring sowing and summer sowing in Jiuzhan along the southern shore. The results showed that there were significant differences in the natural doubling rate of sweet glutinous corn with different genetic basis and under different ecological environment. In terms of genetic basis， the natural doubling rate of 'Jikenuo 15' was the highest， followed by 'Jikenuo 20' and 'Jikenuo No.1'. In terms of ecological environment， the natural doubling rate of winter sowing in the south shore was the highest， followed by summer sowing at Jiuzhan and spring sowing at Jiuzhan. In conclusion， suitable ecological environment and genetic base materials are beneficial to the development of haploid breeding technology of sweet glutinous corn.

Key words： sweet-waxy corn;ecological environment;haploid;natural doubling;doubling rate

玉米作为我国重要的粮食作物，其用途广泛涉及到食品业、饲料业、加工业等多个领域[1]。相比于普通玉米，鲜食玉米口感更佳，且籽粒中含有更高含量的蛋白质、氨基酸，并且易于被人体吸收[2-3]。与此同时，甜、糯玉米拥有较多的加工方式，既可以做菜食用，也可以制成罐头、真空塑料包装等食品[4]。当前，鲜食玉米市场上又出现了一种集甜、糯玉米优良特性于一体的鲜食玉米，即甜糯玉米（Sweet-waxy corn），也极受消费者喜爱[5]。鲜食玉米市场需求量的扩大加速了甜糯型玉米新品种的更新换代，必将促进甜糯玉米育种进程。

按照常规育种方法选育新品种至少需要7～8年，育种时间长，且成本较大。而单倍体育种技术只需3～4年即可获得新品种，大大缩短了育种时间，已成为众多育种家所采用的育种方法[6-7]。前人们已经在普通玉米单倍体的诱导、加倍方面作了有益尝试[8-12]，然而关于甜糯玉米的自然加倍研究的相关文献确较为少见。基于此，本研究利用吉林农业科技学院玉米遗传育种科技创新团队自主培育的高频孤雌生殖诱导系‘吉科诱115诱导的甜糯玉米单倍体为主要供试材料，对不同地点、不同遗传基础的甜糯玉米单倍体进行了自然加倍率的相关探究，以期为甜糯玉米育种同行提供一定的参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

本研究采用的甜糯玉米单倍体材料是经父本诱导系‘吉科诱115杂交诱导母本材料‘吉科糯1号、‘吉科糯15和‘吉科糯20所产生的，上述亲本材料均由吉林农业科技学院玉米遗传育种科技创新团队提供，亲本材料名称及其遗传基础如表1所示。

1.2 试验方法

1.2.1 单倍体的诱导 2019年春，在吉林农业科技学院玉米遗传育种基地（九站）播种父本材料‘吉科诱115及母本材料‘吉科糯1号、‘吉科糯15和‘吉科糯20，开花期时将母本去雄，父本对其进行杂交诱导，田间精细管理。待果穗成熟后收获晾干并脱粒，按照Chase[13]提出的单倍体籽粒标记鉴定法对收获的杂交籽粒进行室内鉴定，精挑细选出合格的单倍体籽粒备用。

1.2.2 单倍体雄穗育性恢复的调查 2019年冬，将精挑细选后的单倍体籽粒均分3等份，于2019年冬在海南三亚南滨农场冬播，2020年春、夏在吉林农业科技学院玉米遗传育种基地九站进行春播与夏播，对单倍体雄穗育性的自然恢复情况进行调查并做好记录，计算雄穗的自然加倍率。

1.2.3 自然加倍率的计算方法 前人研究表明，在自然环境条件下，玉米单倍体的雌穗育性恢复效率高于雄穗[14]。因此，本研究不做雌穗的育性恢复研究。雄穗的单倍体自然加倍率计算公式如下：

单倍体的自然加倍率 （%） = （散粉株数/单倍体总株数） × 100

2 结果与分析

2019年冬，经过人工仔细挑选与鉴定，共获得经诱导系‘吉科诱115与‘吉科糯1号、‘吉科糯15和‘吉科糯20杂交诱导后代的甜糯单倍体籽粒数分别为1 146，1 532，1 367粒。

不同遗传基础的甜糯单倍体在不同环境下的自然加倍率如表2所示。不同遗传基础的甜糯玉米单倍体的自然加倍率存在着显著差异。其中，‘吉科糯15的单倍体在3个环境下的自然加倍率最高，平均值为9.7%，显著高于‘吉科糯20与‘吉科糯1号，而‘吉科糯20的自然加倍率显著高于‘吉科糯1号。由此表明，‘吉科糯15的雄穗育性恢复性最高，‘吉科糯20次之，‘吉科糯1号最低。此外，同一基因型材料在3个环境条件下的自然加倍率，均以南滨冬播最高，均值为10.1%;九站夏播次之，均值为8.8%;九站春播最低，均值为2.3%。雄穗育性恢复情况表现为：南滨冬播>九站夏播>九站春播。

对不同遗传基础的单倍体在不同环境条件下的自然加倍率进行方差分析，结果如表3所示。不同环境间的单倍体自然加倍率差异达到了极显著水平，表明不同环境间的单倍体雄穗育性恢复性存在着真实差异。此外，不同遗传基础间的单倍体自然加倍率也达到了极显著的差异，表明不同基础材料间的单倍体雄穗育性恢复性也存在着真实差异。

3 结论与讨论

鲜食甜糯玉米具有粘香、细腻、顺滑等特点，风味独特，口感上佳，已经成为广大消费者极其欢迎的食品之一，巨大的市场需求量迫使鲜食玉米育种行业急需迅速发展。常规玉米育种方法年限长，成本高，而单倍体育种技术能更快地得到纯合的自交系，大大缩短了育种年限，已成为众多育种家作为选育新品种应用的育种技术。

单倍体育种技术化学加倍法虽然加倍率高，但危害性大，而自然加倍法具有对环境无污染，对人畜等安全，节约育种成本，缩短育种年限等优点，已经成为各个育种单位更为重视的育种方法[15]。本研究结果表明：供试的3份不同遗传基础材料经与‘吉科诱115杂交后得到的甜糯单倍体在南滨冬播、九站春播和九站夏播3个不同的生态环境条件下自然加倍率均不同，南滨冬播单倍体的自然加倍率最高，为10.1%;九站夏播单倍体的自然加倍率仅次于南滨冬播，为8.8%;九站春播单倍体的自然加倍率最低，为2.3%。结果显示，南滨冬播最适宜甜糯玉米单倍体自然加倍。目前，有很多玉米育种团队在冬季选择到海南进行南繁，利用其有利的气候条件，既缩短育种年限，又可提高单倍体自然加倍率，从而使育种效率得以大大提高。但南繁成本高，仅适合资金力量雄厚的育种单位常年进行育种试验，资金力量薄弱的育种单位可选择在九站夏播进行单倍体的自然加倍。

参考文献：

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