一种化学药剂诱导玉米孤雌生殖获得纯系的方法
【专利摘要】本发明提供一种化学药剂诱导玉米孤雌生殖获得纯系的方法，步骤如下：（1）化学药剂的配置；（2）诱导处理：在花丝尚未抽出前，见到雄穗时，将需要处理的植株的雄穗全部抽掉，雌穗花严格套袋，待花丝吐出1?3d，处理当天在清晨露水未散前，用消毒剪刀将抽丝处剪出凹口；取出蘸有诱导药剂的脱脂棉球放在凹口处，脱脂棉球不取出，使其与花丝充分接触，最后将纸袋套回；第二天早上不用揭开授粉袋，向花丝处注射诱导药剂，进行二次诱导；（3）收获；（4）后代鉴定。本发明的方法克服化学药剂诱导时外来花粉的污染，提高诱导结实率和每穗结实粒数，达到快速选育纯系，大规模应用的目的。
【专利说明】
一种化学药剂诱导玉米孤雌生殖获得纯系的方法
技术领域
[0001]本发明属于农作物育种技术领域，具体涉及一种化学药剂诱导玉米孤雌生殖获得纯系的方法。
【背景技术】
[0002]玉米(Zeamays L.)是最早应用杂种优势的作物之一，适应性强的自交系是开展此项工作的前提。目前自交系选育的主要方法有:常规选育法和单倍体育种法。常规选育法一般需要6-8年连续人工套袋自交、选择而成，存在周期长、选择效率低、耗工耗财力等缺点。单倍体育种是利用自然发生或人工诱导产生单倍体植株，经人工或自然加倍获得纯合的二倍体植株，再从中选育自交系。单倍体产生的途径重要有:通过诱导系品种间杂交和花药的离体培养，获得的单倍体植株要经过人工处理单倍体使其加倍得到双倍体植株，而化学药剂诱导的玉米孤雌生殖系可直接产生双倍体植株。
[0003]诱导系品种间杂交指用该系作亲本，与基础材料进行杂交，人工挑选标记籽粒，再用秋水仙素等染色体加倍剂对其进行加倍获得二倍体。存在的缺点是:I)诱导系和基础材料花期需要人工授粉杂交，存在两者花期不遇的问题;2)基础材料影响诱导当代籽粒的显色效果，因此部分材料的诱导当代的籽粒难以挑选;3)诱导当代籽粒需要对每粒种子进行人工识别，找出含有标记的单倍体籽粒，工作量大而繁重，难以实现大规模应用;4)单倍体籽粒的田间管理需要相当的精心照看，且需要进行染色体加倍繁琐的过程。
[0004]花药的离体培养指:玉米花药培养以单核期的花药为材料，利用组织培养技术获得单倍体。一般步骤包括:培养材料的选择及预处理、花药的取材及预处理、愈伤组织的诱导、花粉苗的分化、花粉植株的培养和移植。存在的缺点:I)花药离体培养获得单倍体，愈伤组织诱导率受培养材料的基因型的影响较大，可诱导性的材料较少;2)花粉愈伤组织的诱导频率较低，花粉植株再生率低;3)耗时耗费效率低。
[0005]化学药剂诱导玉米孤雌生殖获得纯系:直接利用化学药剂刺激或诱导玉米果穗结实得到纯合的二倍体种子，通过鉴定和选择育成玉米自交系的方法。1984年我国首次报道通过药物诱导玉米孤雌生殖获得了二倍体纯系。随后，广大科研工作者投入到此项技术的研究中，并取得了一定的成果，配制了V花91B/M017杂交组合、遗单6号、新自K363，并组配杂交种正红211。结果表明:杂交种的孤雌生殖诱导率比自交系高。显然，这种方法操作比较简单、逾越了单倍体加倍困难的障碍，并且周期2-3年。但目前该方法存在的缺点:I)在化学药剂诱导时外来花粉污染;2)诱导结实率较低、诱导每穗结实粒数较低。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于建立一种化学药剂诱导玉米孤雌生殖获得纯系的方法，以克服化学药剂诱导时外来花粉的污染，提高诱导结实率和每穗结实粒数，达到快速选育纯系，大规模应用的目的。
[0007]本发明提供一种化学药剂诱导玉米孤雌生殖获得纯系的方法，步骤如下: (1)化学药剂的配置:配置质量百分比为2%二甲基亚砜(DMSO)和40mg/L马来酰肼(MH)混合溶液作为诱导药剂，将脱脂棉球加入到诱导药剂中进行提前浸泡；
(2)诱导处理:在花丝尚未抽出前，见到雄穗时，将需要处理的植株的雄穗全部抽掉，雌穗花严格套袋，待花丝吐出l-3d，处理当天在清晨露水未散前，用消毒剪刀将抽丝处剪出凹口；取出蘸有诱导药剂的脱脂棉球放在凹口处，脱脂棉球不取出，使其与花丝充分接触，最后将纸袋套回;第二天早上不用揭开授粉袋，向花丝处注射诱导药剂，进行二次诱导；
(3)收获:种子成熟后，将结实果穗小心摘下保存；
(4)后代鉴定:第一代籽粒进行单点种植及单点田间性状调查，依据结实性、抗病性及农艺性状将不良的植株淘汰，其余植株进行自交留种，并作为父本提前测配;得到的二代，收获后再进行室内考种，进行穗行种植，在生长期间，对株型、叶形、株高、熟期、果穗等进行纯合度鉴定，并选株进行二次配合力的测定，并选择符合育种的穗行，即获得纯合玉米自交。
[0008]作为优选，步骤(I)中所述的脱脂棉球的直径为1.5cm-2.5cm。
[0009]作为优选，步骤(I)中所述的提前浸泡的时间为24小时以上。
[0010]作为优选，步骤(2)中所述二次诱导时注射0.2-0.5ml诱导药剂。
[0011]作为优选，步骤(2)后还包括挂牌的步骤，具体为:处理果穗后，挂牌注明诱导材料的组合名称、处理时间。
[0012]作为优选，所述玉米为早熟或晚熟玉米。
[0013]本发明方法的有益效果为:
1)克服化学药剂诱导时外来花粉的污染的问题:本发明在第一次诱导时间为早上露水未散去前处理，采用蘸有药剂的脱脂棉球作为中间接触材料，从时间上杜绝了花粉散粉，即使有个别材料散粉，当散的粉接触到脱脂棉球时也会死亡;第二次诱导是在次日早上，注射时未揭开授粉袋，从操作中杜绝了外来花粉的污染；
2)诱导结实率提高、诱导每穗结实粒数提高:本发明采用两次诱导，大大延长了药剂停留在花丝上的时间，并使每根花丝和药剂充分接触，从而提高了诱导效率；
3)操作程序简易、可大面积应用:本发明不经过长周期的人工授粉、染色体加倍程序等复杂程序，可大面积应用；
4)本发明的方法适于不同品种的玉米，对早熟、晚熟品种均适用；
5)加快选育速度:在诱导后代中采用自交系纯度鉴定、病害鉴定及配合力测定同步走的流程，周期2-3年可完成一个选育周期。
【附图说明】
[0014]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为本发明方法的流程图。
【具体实施方式】
[0015]以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为市售。
[0016]本发明的一种化学药剂诱导玉米孤雌生殖获得纯系的方法具体步骤如下:
1.化学药剂的配置:配置2%二甲基亚砜(DMSO)和40mg/L马来酰肼(MH)混合溶液作为诱导药剂，将直径为I.5cm-2.5cm的脱脂棉球加入到诱导药剂中进行提前浸泡24小时以上；
2.诱导处理:在花丝尚未抽出前，见到雄穗时，将需要处理的植株的雄穗全部抽掉，雌穗花严格套袋。待花丝吐出l-3d，处理当天在清晨露水未散前，用体积浓度70-75%的酒精消毒剪刀，将抽丝处剪出凹口；用镊子取出蘸有诱导药剂的脱脂棉球放在凹口处，脱脂棉球不取出，使其与花丝充分接触，最后将纸袋套回；第二天早上(不需要在清晨露水未散前)不用揭开授粉袋，再用微量进样器(上海高鸽工贸有限公司，规格Iml)向花丝处注射0.2-0.5ml诱导药剂，进行二次诱导；
3.挂牌:处理果穗后，要注明诱导材料的组合名称、处理时间；
4.收获:种子成熟后，将结实果穗小心摘下放入小网袋，并将标记的牌子一并放入；
5.后代鉴定:第一代籽粒进行单点种植及单点田间性状调查，依据结实性、抗病性及农艺性状将不良的植株淘汰，其余植株进行自交留种，并作为父本提前测配;得到的二代，收获后再进行室内考种，进行穗行种植，在生长期间，对株型、叶形、株高、熟期、果穗等进行纯合度鉴定，并选株进行二次配合力的测定，并选择符合育种的穗行，即获得纯合玉米自交。
[0017]实施例1
本发明的一种化学药剂诱导玉米孤雌生殖获得纯系的方法具体步骤如下:
1.化学药剂的配置:配置2%DMSO和40mg/L MH混合溶液作为诱导药剂，将直径为2.0cm的脱脂棉球加入到诱导药剂中进行提前浸泡26小时；
2.选择处理材料:玉米极早熟杂交种“德美亚2号”；
3.诱导处理:在花丝尚未抽出前，见到雄穗时，将需要处理的植株的雄穗全部抽掉，雌穗花严格套袋。待花丝吐出l-3d，处理当天在清晨露水未散前，用体积浓度72%的酒精消毒剪刀，将抽丝处剪出凹口；用镊子取出蘸有诱导药剂的脱脂棉球放在凹口处，脱脂棉球不取出，使其与花丝充分接触，最后将纸袋套回；第二天早上(不需要在清晨露水未散前)不用揭开授粉袋，再用微量器向花丝处注射0.3ml诱导药剂，进行二次诱导。共处理果穗30穗；
4.挂牌:处理果穗后，要注明诱导材料的组合名称、处理时间；
5.收获:种子成熟后，将结实果穗小心摘下放入小网袋，并将标记的牌子一并放入，结实穗数17穗，籽粒62粒，平均每穗结籽粒数为2.07粒；
6.后代鉴定:第一代将62粒进行单点种植及单点田间性状调查，依据结实性、抗病性及农艺性状将不良的植株淘汰，选42株进行自交留种，并作为父本提前测配，收获后对其穗部形状进行考察，淘汰穗部带病的果穗，选留27个果穗进行穗行种植，在生长期间，对株型、叶形、株高、熟期、果穗等进行纯合度鉴定，并选株进行二次配合力的测定，选择符合育种的穗行并结合第一次测配的产量结果获得纯合玉米自交系材料5个。到此完成自交系选育过程。
[0018]实施例2
本发明的一种化学药剂诱导玉米孤雌生殖获得纯系的方法具体步骤如下:
1.化学药剂的配置:配置2%DMSO和40mg/L MH混合溶液作为诱导药剂，将直径为1.5cm的脱脂棉球加入到诱导药剂中进行提前浸泡28小时；
2.选择处理材料:玉米极早熟杂交种“外引1124”； 3.诱导处理:在花丝尚未抽出前，见到雄穗时，将需要处理的植株的雄穗全部抽掉，雌穗花严格套袋。待花丝吐出l-3d，处理当天在清晨露水未散前，用体积浓度75%的酒精消毒剪刀，将抽丝处剪出凹口；用镊子取出蘸有诱导药剂的脱脂棉球放在凹口处，脱脂棉球不取出，使其与花丝充分接触，最后将纸袋套回；第二天早上(不需要在清晨露水未散前)不用揭开授粉袋，再用微量器向花丝处注射0.5ml诱导药剂，进行二次诱导，共处理果穗30穗；
4.挂牌:处理果穗后，要注明诱导材料的组合名称、处理时间；
5.收获:种子成熟后，将结实果穗小心摘下放入小网袋，并将标记的牌子一并放入，结实穗数14穗，籽粒51粒，平均每穗结籽粒数为1.7粒；
6.后代鉴定:第一代将51粒进行单点种植及单点田间性状调查，依据结实性、抗病性及农艺性状将不良的植株淘汰，选41株进行自交留种，并作为父本提前测配，收获后对其穗部形状进行考察，淘汰穗部带病的果穗，选留27个果穗进行穗行种植，在生长期间，对株型、叶形、株高、熟期、果穗等进行纯合度鉴定，并选株进行二次配合力的测定，选择符合育种的穗行并结合第一次测配的产量结果获得纯合玉米自交系材料10个。到此完成自交系选育过程。
[0019]实施例3
本发明的一种化学药剂诱导玉米孤雌生殖获得纯系的方法具体步骤如下:
1.化学药剂的配置:配置2%DMSO和40mg/L MH混合溶液作为诱导药剂，将直径为1.5cm的脱脂棉球加入到诱导药剂中进行提前浸泡26小时；
2.选择处理材料:玉米中晚熟杂交种“先玉335”；
3.诱导处理:在花丝尚未抽出前，见到雄穗时，将需要处理的植株的雄穗全部抽掉，雌穗花严格套袋。待花丝吐出l-3d，处理当天在清晨露水未散前，用体积浓度70%的酒精消毒剪刀，将抽丝处剪出凹口；用镊子取出蘸有诱导药剂的脱脂棉球放在凹口处，脱脂棉球不取出，使其与花丝充分接触，最后将纸袋套回；第二天早上(不需要在清晨露水未散前)不用揭开授粉袋，再用微量器向花丝处注射0.2ml复合药剂，进行二次诱导。共处理果穗60穗；
4.挂牌:处理果穗后，要注明诱导材料的组合名称、处理时间；
5.收获:种子成熟后，将结实果穗小心摘下放入小网袋，并将标记的牌子一并放入，结实穗数43穗，籽粒283粒，平均每穗结籽粒数为4.7粒；
6.后代鉴定:第一代将283粒进行单点种植及单点田间性状调查，依据结实性、抗病性及农艺性状将不良的植株淘汰，选135株进行自交留种，并作为父本提前测配，收获后对其穗部形状进行考察，淘汰穗部带病的果穗，选留82个果穗进行穗行种植，在生长期间，对株型、叶形、株高、熟期、果穗等进行纯合度鉴定，并选株进行二次配合力的测定，选择符合育种的穗行并结合第一次测配的产量结果获得纯合玉米自交系材料28个。到此完成自交系选育过程。
[0020]实施例4
本发明的一种化学药剂诱导玉米孤雌生殖获得纯系的方法具体步骤如下:
1.化学药剂的配置:配置2%DMSO和40mg/L MH混合溶液作为诱导药剂，将直径为1.8cm的脱脂棉球加入到诱导药剂中进行提前浸泡24小时；
2.选择处理材料:玉米中晚熟杂交种“郑单958”；
3.诱导处理:在花丝尚未抽出前，见到雄穗时，将需要处理的植株的雄穗全部抽掉，雌穗花严格套袋。待花丝吐出l-3d，处理当天在清晨露水未散前，用体积浓度73%的酒精消毒剪刀，将抽丝处剪出凹口；用镊子取出蘸有诱导药剂的脱脂棉球放在凹口处，脱脂棉球不取出，使其与花丝充分接触，最后将纸袋套回；第二天早上(不需要在清晨露水未散前)不用揭开授粉袋，再用微量器向花丝处注射0.4ml诱导药剂，进行二次诱导，共处理果穗30穗；
4.挂牌:处理果穗后，要注明诱导材料的组合名称、处理时间；
5.收获:种子成熟后，将结实果穗小心摘下放入小网袋，并将标记的牌子一并放入，结实穗数16穗，籽粒44粒，平均每穗结籽粒数为1.5粒；
6.后代鉴定:第一代将44粒进行单点种植及单点田间性状调查，依据结实性、抗病性及农艺性状将不良的植株淘汰，选35株进行自交留种，并作为父本提前测配，收获后对其穗部形状进行考察，淘汰穗部带病的果穗，选留31个果穗进行穗行种植，在生长期间，对株型、叶形、株高、熟期、果穗等进行纯合度鉴定，并选株进行二次配合力的测定，选择符合育种的穗行并结合第一次测配的产量结果获得纯合玉米自交系材料7个。到此完成自交系选育过程。
[0021]实施例5
本发明的一种化学药剂诱导玉米孤雌生殖获得纯系的方法具体步骤如下:
1.化学药剂的配置:配置2%DMSO和40mg/L MH混合溶液作为诱导药剂，将直径为2.2cm的脱脂棉球加入到诱导药剂中进行提前浸泡26小时；
2.选择处理材料:玉米晚熟杂交种“外引823”；
3.诱导处理:在花丝尚未抽出前，见到雄穗时，将需要处理的植株的雄穗全部抽掉，雌穗花严格套袋。待花丝吐出l-3d，处理当天在清晨露水未散前，用体积浓度71%的酒精消毒剪刀，将抽丝处剪出凹口；用镊子取出蘸有诱导药剂的脱脂棉球放在凹口处，脱脂棉球不取出，使其与花丝充分接触，最后将纸袋套回；第二天早上(不需要在清晨露水未散前)不用揭开授粉袋，再用微量器向花丝处注射0.3ml诱导药剂，进行二次诱导，共处理果穗30穗；
4.挂牌:处理果穗后，要注明诱导材料的组合名称、处理时间；
5.收获:种子成熟后，将结实果穗小心摘下放入小网袋，并将标记的牌子一并放入，结实穗数15穗，籽粒63粒，平均每穗结籽粒数为2.1粒；
6.后代鉴定:第一代将63粒进行单点种植及单点田间性状调查，依据结实性、抗病性及农艺性状将不良的植株淘汰，选49株进行自交留种，并作为父本提前测配，收获后对其穗部形状进行考察，淘汰穗部带病的果穗，选留31个果穗进行穗行种植，在生长期间，对株型、叶形、株高、熟期、果穗等进行纯合度鉴定，并选株进行二次配合力的测定，选择符合育种的穗行并结合第一次测配的产量结果获得纯合玉米自交系材料12个。到此完成自交系选育过程。
[0022]最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种化学药剂诱导玉米孤雌生殖获得纯系的方法，其特征在于:步骤如下: (1)化学药剂的配置:配置质量百分比为2%二甲基亚砜(DMSO)和40mg/L马来酰肼(MH)混合溶液作为诱导药剂，将脱脂棉球加入到诱导药剂中进行提前浸泡； (2)诱导处理:在花丝尚未抽出前，见到雄穗时，将需要处理的植株的雄穗全部抽掉，雌穗花严格套袋，待花丝吐出l-3d，处理当天在清晨露水未散前，用消毒剪刀将抽丝处剪出凹口；取出蘸有诱导药剂的脱脂棉球放在凹口处，脱脂棉球不取出，使其与花丝充分接触，最后将纸袋套回;第二天早上不用揭开授粉袋，向花丝处注射诱导药剂，进行二次诱导； (3)收获:种子成熟后，将结实果穗小心摘下保存； (4)后代鉴定:第一代籽粒进行单点种植及单点田间性状调查，依据结实性、抗病性及农艺性状将不良的植株淘汰，其余植株进行自交留种，并作为父本提前测配;得到的二代，收获后再进行室内考种，进行穗行种植，在生长期间，对株型、叶形、株高、熟期、果穗等进行纯合度鉴定，并选株进行二次配合力的测定，并选择符合育种的穗行，即获得纯合玉米自交。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(I)中所述的脱脂棉球的直径为1.5cm_2.5cm03.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(I)中所述的提前浸泡的时间为24小时以上。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(2)中所述二次诱导时注射0.2-0.5ml诱导药剂。5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于:步骤(2)后还包括挂牌的步骤，具体为:处理果穗后，挂牌注明诱导材料的组合名称、处理时间。6.根据权利要求5任一所述的方法，其特征在于:所述玉米为早熟或晚熟玉米。
【文档编号】A01H1/04GK105918115SQ201610283074
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】林霞, 罗勇, 刘洪亮, 唐冬梅, 洪雪梅, 辛锐平, 汤晓昀, 唐秉晖, 李金霞, 朱昱
【申请人】石河子农业科学研究院