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1、兰州交通大学化学与生物工程学院综合能力训练Ⅰ——文献综述题目：单倍体技术在玉米育种上的应用研究进展作者：高宏伟学号：200907222指导教师：谢放完成日期：2011-7-11单倍体技术在玉米育种上的应用研究进展高宏伟【摘要】：本文综述了玉米单倍体技术研究进展以及在玉米育种中的应用。包括玉米单倍体获得的方法、鉴定方法、单倍体加倍方法、在玉米育种中的应用等，并就玉米单倍体育种研究存在的问题、现状、发展趋势等做了初步研究和分析。【关键词】综述；玉米；单倍体；育种1.引言玉米育种的成功在很大程度上取决于选育方法和选择的正确性。选育高产、高抗、高质量的“三高”优良自交系，是玉米育种的
2、核心环节。常规的育种方法选育自交系，获得一个纯系时间平均大约需要6天左右，时间期限长，耗费大量的人力和物力。单倍体育种技术直接利用配子体进行选择，提高有利基因型的入选频率，大大缩短自交系的育种年限。在国外已经投入了大量的人力、物力、财力进行了卓有成效的研究。单倍体技术在自交系的选育中已经是主要的常规方法之一，综述单倍体技术的应用与研究进展，促进单倍体技术在育种中的应用十分必要。2单倍体的产生途径及鉴定2.1单倍体的概念单倍性变异是指同一物种中出现体细胞只具有配子染色体数目的变异。携有配子染色体数的个体称为单倍体。单倍体植株体细胞数目只为亲本的一半,其体细胞、细胞核和花粉母细胞
3、都变小,花粉粒小而空瘪,不能正常授粉结实。2.2玉米单倍体产生的途径2.2.1自然发生的单倍体在自然界中,玉米在生殖过程异常的情况下,有时会引起孤雌或者孤雄生殖而产生单倍体,但几率极低,一般不超过0.1%。2.2.2远缘杂交在远缘杂交中,可能缘于双亲体细胞分裂周期的不同步导致某一亲本染色体的发生丢失,常出现大量的不稳定的“非整倍体”杂种类型,引起单倍体。2.2.3孤雌生殖 利用异种花粉授粉,刺激未受精卵发育引起孤雌生殖产生单倍体;利用射线照射玉米成熟的花粉粒给正常植株授粉,刺激卵细胞单性发育成单倍体;利用化学药剂处理未授粉果穗,均可诱导产生单倍体。2.2.4孤雄生殖 孤雄生殖
4、就是玉米花药培养,以单核期的花药为材料,利用组织培养技术诱导其分裂形成愈伤组织或胚状体,再转入分化培养基形成再生苗，然后转至生根培养基诱导生根,形成单倍体植株。2.2.5利用单倍体诱导系杂交获得玉米单倍体 利用远缘杂交、孤雌生殖、孤雄生殖等诱导产成单倍体的方法均有各种不足,无法使单倍体技术广泛的应用于玉米育种。利用单倍体诱导系作亲本杂交时,能显著提高另一亲本产生单倍体的频率。发现玉米单倍体诱导系,玉米单倍体育种技术由设想过渡到抗逆性等各方面存在诸多缺陷,因此各国的育种家根据本国的实践,相继对Stock6进行了改良,选育出一批诱导率高、农艺性状良好的诱导系。Lashermes从
5、Stock6×w23(ig)后代中选育料;在我国,中国农业大学宋同明等从Stock6×BHO出诱导系，从Stock6的回交后代中获得了诱导率超过5%的新材；(高油群体)后代中获得诱导率5.34%的诱导系农大高诱1号;吉林农科院才卓等从Stock6×M278后代中选育出诱导系吉高诱系3号。利用单倍体诱导系杂交诱导产生玉米单倍体,鉴定方法简单,易操作,是目前获得单倍体的最经济最有效的途径之一。2.3 玉米单倍体的鉴定2.3.1 形态学鉴定 玉米单倍体植株的主要植物特征是植株细弱,单倍体成株高度约为同基因型纯二倍体植株高度的70%,有学者认为,株高鉴定是鉴定单倍体植株最快速的方法。
6、2.3.2 细胞学和解剖学鉴定 染色体倍性鉴定通常采用根尖压片法计数染色体数和观察开花结实情况两种方法。染色体计数法是确定染色体倍性最基本、最直接、最可靠的方法。2.3.3 遗传标记鉴定 利用遗传标记是目前鉴定玉米单倍体最为有效的方法。Coe发现的Stock6导入了籽粒Navajo标记的R2nj基因和紫色叶鞘标记ABPl基因,根据籽粒表型性状(籽粒顶部和胚芽颜对单倍体作初步判断,其中胚乳糊粉层为紫色,胚芽无色的为单倍籽粒,胚乳糊粉层与胚芽均为紫色或无色的为杂交二倍体籽粒,并且可在田间根据植株AB紫色标记对单倍体作进一步判断,凡幼苗叶鞘绿色者为单倍体,紫色者为杂交二倍体。宋建成
7、等引入幼苗光叶基因gl,在一定程度上有助于单倍体植株的识别;陈绍江等利用高油分的花粉直感效应鉴别玉米单倍体,准确率超过90%,明显高于籽粒Navajo标记法挑选的准确率,突破了单纯依靠颜色标记进行单倍体筛选的局限性。刘志增等发现并引入了黄绿苗材料Syn695yg测定各类不具有特殊标记材料的单倍体诱导率。2.3.4生理生化特性的区别 Tyecba研究发现,当玉米由二倍体转变为单倍体水平时,有组织的化学成分的改变:无机水的含量减少,有机水和抗坏血酸的含量增加。利用光度计法分析细胞核中DNA含量不同,可以区分
