利用小麦与玉米远缘杂交诱导小麦双单倍体的研究

利用小麦与玉米远缘杂交诱导小麦双单倍体的研究

蔡华, 马传喜, 司红起, 乔玉强, 陆维忠[1]2006年在《利用小麦与玉米远缘杂交诱导小麦双单倍体的研究进展》文中研究表明利用小麦(Triticum aestivumL.)与玉米(Zea maysL.)进行远缘杂交,通过玉米染色体的消失而获得小麦单倍体胚,再经幼胚离体培养及染色体加倍诱导双单倍体(Double haploid,DH),是小麦单倍体育种的一种重要途径,用这种方法创建的DH群体是进行小麦分子标记研究和QTL分析的重要遗传材料。本文对DH群体创建过程中影响单倍体胚产生、单倍体及双单倍体植株形成等因素以及双单倍体的应用进行了综述,重点探讨了亲本选配原则、花期调节技术、2,4-D处理、玉米花粉和小麦柱头发育状况以及环境因素等对诱导单倍体胚效果的影响等方面的研究状况,同时对利用小麦与玉米杂交诱导小麦双单倍体技术进行了展望。

赵翠荣[2]2013年在《利用染色体消失法诱导小麦产生单倍体和双单倍体技术研究》文中认为普通小麦与玉米或鸭茅状摩擦禾远缘杂交后,伴随着父本染色体消失形成小麦单倍体的技术应用于小麦育种,能有效提高育种效率、缩短育种年限、并能创造新种质和遗传群体。本研究设计了五个方面的对比试验:花期调节试验、基因型试验、激素处理试验、培养基试验、染色体加倍处理试验,以研究染色体消失法诱导小麦产生单倍体及加倍形成双单倍体的主要技术,旨在为华中地区小麦规模化单倍体育种提供技术支撑。研究结果:1、花期调节试验于2012年元月中旬开始,间隔8-15d分期播种小麦和玉米,摩擦禾与玉米同期进行加温处理,经分期播种与设施栽培相结合进行。参加试验的120余个小麦杂交组合与8种玉米、2种鸭茅状摩擦禾在小麦正常开花的季节花期相遇;以玉米花期集中在4月18-30日前后,更利于小麦成胚和成苗。2、基因型对得胚率的影响试验选用5个小麦品种与4个玉米品种。研究表明小麦与玉米基因型以及二者之间的互作对单倍体产生有显着作用。试验中的所有小麦基因型均能通过染色体消失法产生单倍体胚,但得胚率有显着差异。不同基因型玉米对不同基因型小麦的单倍体诱导率存在显着差异,实际操作时应根据小麦的遗传背景分类别筛选适合的玉米,对遗传背景特别复杂的小麦可选用诱导率普遍较高的几个玉米的混合花粉授粉。试验中的2种鸭茅状摩擦禾和多数玉米都能高效诱导普通小麦产生单倍体胚,少数玉米不能诱导小麦产生单倍体胚。3、激素处理试验选用5个小麦品种进行6种激素处理。研究发现小麦基因型和激素处理水平以及二者之间互作均显着影响小麦与玉米杂交得胚率。同一小麦基因型在不同激素处理水平下的得胚率存在显着或极显着差异,同一激素水平下不同小麦基因型间得胚率无显着差异或有显着至极显着差异。试验比较了6种激素处理的得胚率,以单独使用2,4-D100mg/L的得胚率最高(26.2%),极显着高于单独使用Dicamba100mg/L的得胚率(19.9%)。4种混合激素处理(2,4-D100mg/L+Dicamba100mg/L、2,4-D75mg/L+Dicamba25mg/L、2,4-D50mg/L+Dicamba50mg/L、2,4-D25mg/L+Dicamba75mg/L)间得胚率没有显着差异。2,4-D与Dicamba混合使用时二者间可能存在互作:一定浓度下2,4-D能增强Dicamba的作用,Dicamba则会削弱2,4-D的作用。4、培养基试验选用4种培养基(1/2MS、1/2MS+0.1mg/L BAP+0.1mg/L NAA、B5、B5+0.1mg/L BAP+0.1mg/L NAA)培养3个小麦杂交组合的单倍体胚738个,以比较不同培养基对单倍体胚的萌发和成苗的影响。不同培养基上单倍体胚的平均萌发率和平均成苗率呈现出极显着差异水平,胚萌发率表现为:1/2MS>1/2MS+0.1mg/L BAP+0.1mg/L NAA>B5+0.1mg/LBAP+0.1mg/L NAA>B5;胚成苗率表现为:1/2MS>B5>1/2MS+0.1mg/L BAP+0.1mg/LNAA>B5+0.1mg/L BAP+0.1mg/L NAA,无激素的1/2MS上单倍体胚的平均萌发率(18.2%)和平均成苗率(16.4%)都最高,能稳定地一次成苗。不同杂交组合得到的单倍体胚的平均萌发率和平均成苗率也存在极显着差异。因此认为单倍体胚的萌发和成苗与遗传因素有关,无激素的1/2MS最适合于小麦单倍体胚的萌发和一次成苗。5、秋水仙素加倍处理单倍体苗时设计了0.1%、0.2%、0.3%3个浓度梯度,浸根3h、4h、5h叁个处理时间,比较了加光与不加光、全程通气与不通气、分蘖节打孔与不打孔等技术措施下的移栽成活率、加倍结实率。结果表明:室温下0.2%秋水仙素+30mL/L DMSO溶液浸根处理3h-5h,期间持续通入空气并避光处理对小麦玉米杂交的单倍体苗的加倍处理是非常有效的,能达到86.7%-90%的成活率和加倍率,而且加倍处理后的植株只要成活了绝大多数都能结实。以0.2%的秋水仙素浸根处理3h-4h,期间持续通入空气并进行遮光处理为最佳的处理方法,可获得90%的加倍率,既节约了时间,又安全高效。其次为0.1%秋水仙素+30mL/L DMSO溶液浸根处理5h并持续通入空气和避光,能达到100%的成活率和86.7%的加倍率。不推荐使用0.3%的秋水仙素进行小麦单倍体苗的染色体加倍处理。避光和持续通气处理有利于提高成活率和加倍率,在高浓度加倍处理和长时间加倍处理时显得尤其重要。分蘖节打孔处理伤害了植株,影响了加倍后植株的成活率,能提高低浓度短时间处理的加倍率,对低浓度长时间处理和高浓度处理则不适用。

蔡华[3]2004年在《利用小麦与玉米远缘杂交诱导小麦双单倍体的研究》文中指出小麦与玉米远缘杂交,利用玉米染色体的消失而获得小麦单倍体胚,经幼胚离体培养及染色体加倍诱导小麦双单倍体(Double Haploid DH)系,是小麦单倍体育种中一种高效率的途径。但目前普遍存在的问题是单倍体胚获得频率不高,研究者大都利用田间常规杂交法进行诱导,外界环境因子对其影响很大。本研究通过小麦与玉米在大田条件下的常规杂交及在人工控制环境条件的室内离体培养相结合诱导小麦单倍体,再经秋水仙素进行染色体加倍,以探索高效构建小麦双单倍体DH群体的途径,结果表明:1. 通过夏季小麦人工春化后移栽配合分期播种,可与正常生育期的玉米花期相遇;冬季玉米温室栽培配合分期播种,也可与正常生育期的小麦花期相遇。2. 不同小麦品种组合的平均成胚率差异显着,最高组合D021/Yang9为26.4%,最低组合仅2.6%;不同玉米品种的平均成胚率趋势表现为:爆烈玉米>糯玉米>普通玉米>甜玉米。3. 2,4-D对单倍体的形成是必须的,且不同浓度之间存在显着差异,以100mg/L浓度溶液处理效果最为理想;同时,2,4-D重复处理的成胚率要高于一次处理。4. T≥20℃条件下室内离体培养的平均成胚率(23.6%)要高于田间常规杂交法的平均成胚率(18.1%),且以20℃,光照3000Lx12h/d,相对湿度70%条件下离体培养14天的平均成胚率最高(28.6%)。说明人工控制环境条件的离体培养法是获得稳定成胚率的一种行之有效的方法。但就单个小麦组合与玉米杂交而言,田间常规杂交法的最高成胚率(53.9%)却比室内离体培养法的最高成胚率(34.1%)高出近20%。5. 授粉后足够的T>10℃有效积温是提高成胚率的必要条件;获得最高成胚率的T>10℃有效积温应在187.9~254.9℃之间;授粉后适宜的环境温度是影响成胚率的重要因素,一般以20℃为最佳。6. 用浓度为250mg/L、500 mg/L 、750 mg/L 、1000 mg/L的秋水仙素溶液对单倍体植株进行浸根加倍处理,平均加倍率(结实植株数/成活植株数×100%)分别为51.9%、83.2%、86.4%、82.9%;平均加倍处理效率(结实植株数/处理植株数×100%)分别为46.1%、68.8%、71.7%、70.9%,均以浓度为750 mg/L的秋水仙素溶液处理效果最好。用秋水仙素浸根处理时给予持续O2供应,获得79.9%的平均加倍率,要高于没有O2供应的处理(72.7%);有O2供应的加倍处理效率(66.1%)也高于无O2供应的处理(62.2)%。

赵翠荣, 余华强[4]2014年在《利用玉米和鸭茅状摩擦禾诱导小麦单倍体和双单倍体的研究进展》文中研究说明小麦(Triticum aestivum L.)远缘杂交诱导单倍体技术能有效提高育种效率,缩短育种年限,创造新种质和遗传群体。20多年来的研究利用趋势表明,玉米(Zea mays L.)染色体消失产生小麦单倍体是应用最广泛的方法,鸭茅状摩擦禾(Tripsacum dactyloides L.)染色体消失产生小麦单倍体也有应用的潜力,但是都未做详细的对比研究,至今尚未成为小麦育种的成熟技术手段,主要原因是在小麦单倍体胚的诱导、萌发以及染色体加倍等方面仍存在许多问题,目前还达不到稳定、高频率生产小麦单倍体和双单倍体的技术水平,导致与育种结合推广应用的速度很慢。

蔡华, 周淼平, 黄益洪, 马传喜, 马鸿翔[5]2003年在《利用小麦与玉米远缘杂交诱导小麦双单倍体的研究(综述)》文中提出在小麦育种过程中,利用单倍体的加倍,创建一个纯合的双单倍体(Double Haploid,DH)系,对于缩短育种年限,加快育种进程,提高选择效率及遗传研究均具有重要实践意义。目前,产生小麦单倍体主要有叁种方法,即花药培养法、球茎大麦法和玉米杂交法。花药培养法因受基因型限制导致成苗率低,以及会产生大量白化苗而限制了其在小麦育种上的广泛应用。球茎大麦法虽能获得较高频率的单倍体,但由于位于小麦5B,5A染色体上的

丁明亮, 赵红, 顾坚, 李宏生, 刘琨[6]2017年在《小麦×玉米远缘杂交诱导小麦双单倍体的研究及育种应用进展(英文)》文中认为小麦×玉米远缘杂交诱导小麦双单倍体技术具有诱导效果较好、诱导周期短、操作简便等特点,是目前诱导产生小麦单倍体效率最高的途径之一,极具育种应用潜力。文章主要综述了小麦×玉米远缘杂交诱导小麦双单倍体技术的原理与生产过程;影响该技术的叁个关键指标即成胚率、成苗率与加倍成功率近年来的研究情况;该技术在小麦育种、遗传研究以及种质创新方面的应用情况。最后介绍了本项目组在该技术上取得的成绩,并论述了该技术进一步完善和发展的方向。

陈新民, 陈孝[7]1998年在《小麦×玉米产生单倍体及双单倍体研究进展》文中研究说明小麦与玉米杂交产生小麦单倍体是一种新的单倍体产生途径,近年来研究进展很快。本文就影响单倍体胚产生频率的因素、幼胚离体培养及双单倍体植株产生叁个方面论述了小麦×玉米方法的最新研究进展。

参考文献:

[1]. 利用小麦与玉米远缘杂交诱导小麦双单倍体的研究进展[J]. 蔡华, 马传喜, 司红起, 乔玉强, 陆维忠. 麦类作物学报. 2006

[2]. 利用染色体消失法诱导小麦产生单倍体和双单倍体技术研究[D]. 赵翠荣. 中国农业科学院. 2013

[3]. 利用小麦与玉米远缘杂交诱导小麦双单倍体的研究[D]. 蔡华. 安徽农业大学. 2004

[4]. 利用玉米和鸭茅状摩擦禾诱导小麦单倍体和双单倍体的研究进展[J]. 赵翠荣, 余华强. 湖北农业科学. 2014

[5]. 利用小麦与玉米远缘杂交诱导小麦双单倍体的研究(综述)[C]. 蔡华, 周淼平, 黄益洪, 马传喜, 马鸿翔. 全国作物细胞工程与分子技术育种学术研讨会论文集. 2003

[6]. 小麦×玉米远缘杂交诱导小麦双单倍体的研究及育种应用进展(英文)[J]. 丁明亮, 赵红, 顾坚, 李宏生, 刘琨. Agricultural Science & Technology. 2017

[7]. 小麦×玉米产生单倍体及双单倍体研究进展[J]. 陈新民, 陈孝. 麦类作物学报. 1998

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