一種用秋水仙素誘導(dǎo)玉米孤雌生殖的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于玉米育種技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種玉米自交系的選育方法。
【背景技術(shù)】
[0002]選育玉米自交系的常規(guī)方法，育成一個(gè)自交系至少需要經(jīng)過7代以上的連續(xù)自交，對于遺傳背景復(fù)雜的材料甚至要10代以上。為了加快自交系的選育速度，縮短育種周期和提高純度，國內(nèi)外通常采用的方法主要有:
1.秋水仙素誘導(dǎo)法
在玉米吐絲期，用秋水仙素作為染色體加倍處理劑處理花絲，使其不經(jīng)過雙受精而是通過孤雌生殖直接產(chǎn)生純合的二倍體種子。
[0003]秋水仙素是常用的染色體加倍處理劑，其突出優(yōu)點(diǎn)是誘導(dǎo)率高，因此在教學(xué)和科研中被廣泛使用。然而，盡管秋水仙素誘導(dǎo)玉米孤雌生殖已是一種成熟的玉米自交系選育技術(shù)。但是該方法存在的兩大問題，使其難以在育種上規(guī)?；瘧?yīng)用:
一是安全問題。秋水仙素屬于劇毒試劑，致癌性強(qiáng)。為了盡量避免與人體接觸，現(xiàn)有技術(shù)均采取涂抹花絲或向花絲注射的方法。但涂抹時(shí)極易造成刮碰和藥液滴落，注射時(shí)由于花絲間的空隙很小，用量難以掌握，極易造成藥液溢出和流淌。因此，對人體健康威脅很大。
[0004]二是花粉污染問題。處理時(shí)，即使在嚴(yán)格的套袋條件下操作，或遮擋，或避開散粉時(shí)間，但花粉污染問題仍很嚴(yán)重，產(chǎn)生大量假種子，特別是在海南氣候條件下。
[0005]此外，由于花絲生長緊密，注射時(shí)對藥液的容納量很少，一部分花絲不容易接觸到藥液；又由于花絲親水性差，涂抹時(shí)不容易附著，難以達(dá)到理想的處理效果；為了保證安全，操作要求極其嚴(yán)格。因此，處理動作謹(jǐn)慎，速度慢、效率低，也是造成不能規(guī)?；瘧?yīng)用的原因。
[0006]2.誘導(dǎo)法
用遺傳誘導(dǎo)系Stock 6給被誘導(dǎo)的對象授粉，誘導(dǎo)玉米產(chǎn)生單倍體種子。之后再用秋水仙素等染色體加倍處理劑將其加倍成二倍體植株。此方法被認(rèn)為是目前世界上最先進(jìn)的方法。然而，仍存在以下問題:
(1)誘導(dǎo)產(chǎn)生的單倍體種子，需要利用標(biāo)記性狀對整個(gè)穗子上的種子逐粒進(jìn)行篩選，從中挑選出通過誘導(dǎo)產(chǎn)生的單倍體種子，淘汰雙受精種子。因此，工作量大、效率低、人工挑選枯燥乏味，難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化；
(2)對于一部分誘導(dǎo)對象，由于遺傳背景、成熟度、籽粒形狀、果皮厚度、籽粒著生位置等原因，還存在顯色效果不佳甚至不顯色的問題，因此難以辨認(rèn)；
(3)用Stock6誘導(dǎo)產(chǎn)生的單倍體種子須再經(jīng)過染色體加倍才能成為正常的二倍體，而加倍過程繁瑣、且加倍率較低；
(4)在利用秋水仙素進(jìn)行染色體加倍時(shí)，處理后的廢液屬于劇毒、致癌物質(zhì)，需要嚴(yán)格的無害化處理；
(5)使用Stock6遺傳誘導(dǎo)方法，需要人工授粉來完成。為了使誘導(dǎo)系與被誘導(dǎo)對象的花期相遇，要進(jìn)行錯(cuò)期播種，調(diào)節(jié)父、母本的開花時(shí)間。但是，往往由于試驗(yàn)材料對光、溫的反應(yīng)不同，或因土壤、肥力差異等原因，容易發(fā)生花期不遇。
[0007]3.其他的試劑誘導(dǎo)法
用低毒的具有誘導(dǎo)染色體加倍作用的其他化學(xué)試劑如氟樂靈等處理花絲，誘導(dǎo)孤雌生殖直接產(chǎn)生二倍體種子。與Stock 6誘導(dǎo)法相比，具有對人畜安全、方法簡單、操作容易、成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)。
[0008]但是，與秋水仙素相比，這些試劑的誘導(dǎo)率相對較低，因此需要加大處理數(shù)量。工作量較大，成本提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:(I)安全使用秋水仙素處理劑。既要利用秋水仙素高誘導(dǎo)率的優(yōu)勢，又要在操作方法上解決現(xiàn)有方法存在的安全問題；(2)解決化學(xué)誘導(dǎo)現(xiàn)有方法中普遍存在的花粉污染率高、假種子多的問題；(3)簡化處理程序，使操作簡單、易于規(guī)模化應(yīng)用；(4)同時(shí)提高誘導(dǎo)率，減少藥劑用量。
[0010]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
1.誘導(dǎo)劑配制
配制常規(guī)的秋水仙素(COL)誘導(dǎo)劑，或以秋水仙素為主與二甲基亞砜(DMSO)、青鮮素(MH)復(fù)配而成的誘導(dǎo)劑。
[0011]2.誘導(dǎo)前果穗處理
在吐絲前對雌穗套袋；待花絲完全吐出時(shí)摘掉紙袋，在雌穗花苞由頂部向下接近雌穗幼穗的位置橫向切掉部分花苞。呈現(xiàn)中間是花絲，周圍是苞葉的圓形斷面；用弧形刻刀在斷面上切掉一截花絲，切割的深度為8 — 15mm，做到既切掉花絲又不切漏周圍的苞葉，即在斷面上形成深度為8— 15mm的空洞。
[0012]3.注入誘導(dǎo)劑
為防止藥劑與人體接觸，將誘導(dǎo)劑裝入封閉嚴(yán)密的器具如移液槍或注射器。之后向空洞內(nèi)注入誘導(dǎo)劑，充滿且藥液覆蓋或潤濕整個(gè)斷面為止。最后將紙袋套回，完成處理過程。
[0013]由于花粉遇到處理液后會因吸收藥液而膨脹死亡，斷面上即使有花粉落入也不會造成任何污染。因此，徹底解決了花粉污染問題，確保種子真實(shí)可靠。處理時(shí)，不需要密封、遮擋或隔離，整個(gè)過程在完全開放條件下自由操作。
[0014]4.收獲與繁殖
種子成熟時(shí)收獲，即得到基因型純合的二倍體種子；下一季播種，套袋自交，根據(jù)表型進(jìn)行真?zhèn)魏蛢?yōu)劣鑒定，選擇優(yōu)良植株，得到單穗。并可以其作父本在此代提前測配；將收獲的果穗繼續(xù)播種下一代，種成穗行，根據(jù)植株、果穗、籽粒等性狀的一致性鑒別出純合穗行，選擇符合育種目標(biāo)的穗行收獲，即獲得純合的玉米自交系?？稍诖舜M(jìn)行大量測配。
[0015]本發(fā)明的積極效果如下:
1.解決了使用秋水仙素的安全問題
采用橫斷面挖洞施藥，避免了現(xiàn)有技術(shù)由于涂抹時(shí)導(dǎo)致的刮碰和藥液滴落，注射時(shí)的藥液溢出、流淌等對人體健康造成的威脅。
[0016]2.解決了現(xiàn)有技術(shù)的花粉污染問題由于處理液淹沒了全部花絲的頂部及覆蓋整個(gè)切面，即使有花粉飄落也會由于花粉遇到處理液后吸水而膨脹死亡，徹底解決了現(xiàn)有技術(shù)中難以解決的花粉污染問題。
[0017]3.可在完全開放條件下自由操作
誘導(dǎo)處理時(shí)不需要在套袋、遮擋、空間隔離區(qū)或時(shí)間隔離條件，可以在完全開放條件下和在任何時(shí)間里自由操作。
[0018]4.適合規(guī)?；瘧?yīng)用
由于使用安全、程序簡便、操作簡單容易，并且不受隔離區(qū)限制，因此可規(guī)?；瘧?yīng)用。
[0019]5.誘導(dǎo)率提高
既利用了秋水仙素誘導(dǎo)率高的優(yōu)勢，又保證所有花絲都能與藥液接觸，還使藥液停留時(shí)間延長，因而誘導(dǎo)率提尚。
[0020]6.節(jié)省藥液
藥液集中，且不流淌浪費(fèi)?，F(xiàn)有的秋水仙處理技術(shù)一般每穗需藥液2ml左右，而此方法僅需Iml左右，可節(jié)省藥液50%左右，降低了用藥成本。
[0021]7.程序簡單
直接形成二倍體種子。與Stock 6誘導(dǎo)單倍體技術(shù)相比，一是不需要染色體加倍過程；二是不需要當(dāng)代種子鑒別；三是不存在種子鑒別困難等問題。
[0022]8.選育速度快
比常規(guī)玉米自交系選育方法的選育周期縮短5代以上。由于可確保誘導(dǎo)結(jié)籽的真實(shí)性以及誘導(dǎo)第一代植株能正常散粉，因此從誘導(dǎo)第一代開始就可以其作父本進(jìn)行提前測配，雜交種選育速度比Stock 6誘導(dǎo)單倍體技術(shù)還要提前I代。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例1
(I)配制誘導(dǎo)劑
將秋水仙素(COL)用水稀釋成0.1%濃度的誘導(dǎo)劑。
[0024](2)選擇處理試材
處理對象為玉米雜交種“遼單565”。
[0025](3)誘導(dǎo)前果穗處理
吐絲前對雌穗套袋。當(dāng)花絲完全吐出后摘下紙袋，在雌穗花苞由頂部向下接近雌穗幼穗的