玉米Stock6衍生系誘導(dǎo)單倍體的機(jī)理研究.pdf

1、單倍體運(yùn)用于育種，可以縮短育種進(jìn)程，節(jié)約成本，提高育種效率。以Stock6為父本對育種材料進(jìn)行誘導(dǎo)雜交產(chǎn)生單倍體是玉米單倍體育種技術(shù)中運(yùn)用較多的一種方法。本研究以Stock6衍生誘導(dǎo)系HZI1，自交系Hua24、HZ124b、HZ141、HZ85以及雜交組合HZ124b×HZI1、HZ141×HZI1、HZ85×HZI1和Hua24×HZI1作為試驗(yàn)材料，利用細(xì)胞學(xué)研究方法結(jié)合分子標(biāo)記以及田間形態(tài)學(xué)調(diào)查研究細(xì)胞分裂過程、細(xì)胞的倍性、籽粒

2、和植株的形態(tài)表現(xiàn)，以期闡明Stock6衍生系來活體誘導(dǎo)單倍體的機(jī)理。試驗(yàn)中得到的主要結(jié)果如下：
　　 1．來源于超甜玉米自交系Hua24×HZI1雜交組合的當(dāng)代籽粒中發(fā)現(xiàn)有大約0.2％的無色糊粉層皺縮的甜質(zhì)胚乳與紫色糊粉層正常胚乳的嵌合體籽粒，并且不同的嵌合體籽粒中皺縮的甜質(zhì)胚乳所占的比例不同，多數(shù)集中在胚乳頂部中心。紫色糊粉層正常胚乳組織對無色糊粉層皺縮胚乳組織形成的嵌合體的出現(xiàn)為解釋玉米單倍體產(chǎn)生的“染色體選擇性消除”假設(shè)提

3、供了強(qiáng)有力的證據(jù)。
　　 2．Hua24作母本被誘導(dǎo)系HZI1誘導(dǎo)雜交36小時(shí)后的胚珠細(xì)胞學(xué)壓片研究發(fā)現(xiàn)染色體落后和微核，落后染色體與微核的存在是染色體消除的細(xì)胞學(xué)原因，推測Stock6衍生系HZI1誘導(dǎo)單倍體產(chǎn)生中存在染色體消除。
　　 3．對自交系Hua24、HZ85和誘導(dǎo)系HZI1的種子初生根根尖進(jìn)行染色體計(jì)數(shù)，發(fā)現(xiàn)HZI1中存在大約15％非二倍體細(xì)胞，而在對照自交系中存在大約3％非二倍體細(xì)胞。HZI1中，除二倍體

4、細(xì)胞占主導(dǎo)外，還有大約10％的單倍體細(xì)胞，在HZI1籽粒中，10％籽粒幼苗的初生根中單倍體細(xì)胞占97％以上，田間表型是單倍體。
　　 4．在四個(gè)雜交組合中，對兩種不同籽粒表型的F1代籽粒幼苗初生根進(jìn)行染色體記數(shù)，發(fā)現(xiàn)在假定單倍體紫色糊粉層無色胚芽尖的籽粒的幼苗根尖中55％-86.84％的是混倍體，2n=10的細(xì)胞的頻率最高，分別為67.47％，76.74％，45.22％，27.93％。在紫色糊粉層紫色胚芽尖的籽粒幼苗的根尖中62

5、.5％-87.5％的是混倍體，2n=20的細(xì)胞的頻率最高，分別為54.27％，65.43％，56.05％，和58％。根據(jù)根尖細(xì)胞學(xué)觀察對植株倍性進(jìn)行分類，結(jié)果表明，紫色糊粉層無色胚芽尖籽粒幼苗根尖的Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ類主要為單倍體，而其他類型的植株在田間顯示為錯(cuò)選的假單倍體。紫色糊粉層紫色胚芽尖的籽粒幼苗的根尖主要分布在第Ⅴ，Ⅵ，Ⅶ類為二倍體。
　　 5．（HZ85×HZI1）F1籽粒幼苗的根尖三個(gè)不同時(shí)期取樣的染色體計(jì)數(shù)的結(jié)果表明，在

6、假定單倍體籽粒紫色糊粉層無色胚芽尖的籽粒幼苗初生根中，具有2n=10的細(xì)胞的頻率逐漸升高從13.29％，到53.88％，再到70％；而2n=20的細(xì)胞的頻率逐漸降低，從65.19％到，20.87％，再到10％。在紫色糊粉層紫色胚芽尖的籽粒幼苗初生根中，2n=10和20的細(xì)胞的頻率變化范圍很窄，在三次取樣結(jié)果中，2n=20的細(xì)胞均占優(yōu)勢，大約占50％，2n=10的細(xì)胞的頻率低于5.08％。
　　 6．來源于雜交組合Hua24×HZ

7、I1和HZ124b×HZI1的單倍體植株進(jìn)行形態(tài)學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)在株高、穗位高、穗位葉長、穗位葉寬、雄穗長、雄穗分支數(shù)目性狀中，（Hua24×HZI1）的單倍體雄穗分支數(shù)目與Hua24差異顯著，其它性狀的差異極顯著。（HZ124b×HZI1）的單倍體與HZ124b，所有性狀均差異極其顯著。
　　 7．來源于雜交組合Hua24×HZI1和HZ124b×HZI1的單倍體植株及其親本的SSR標(biāo)記分析表明，組合Hua24×HZI1中除No．

8、857和No．862外，其他單倍體植株具有與母本相同的遺傳組成，組合HZ124b×HZI1中，所有的單倍體植株都與母本具有相同的遺傳組成。No．857植株的田間表型與分子標(biāo)記分析以及根尖染色體計(jì)數(shù)的結(jié)果基本一致，而在穗位葉長、穗位葉寬、雄穗分支數(shù)目形狀上與其他單倍體植株差異顯著，它應(yīng)為混倍單倍體。
　　 本研究結(jié)果表明染色體的消除是活體誘導(dǎo)單倍體產(chǎn)生的主要機(jī)制。有絲分裂中染色體消除產(chǎn)生非整倍性的細(xì)胞、單倍性細(xì)胞、與原來的二倍性細(xì)