玉米育種應用單倍體技術

引言：在玉米育種單倍體育種的技術中，其最大的好處就是能夠將育種的時間進行縮短，僅僅在兩個世代就能夠獲取理論的純系，同時也可以應用在雜交的組配當中，對於此項技術在我國的玉米育種過程中得到廣泛的應用。同時根據遺傳誘導來作爲基礎的玉米單倍體育種技術，已經是逐漸的成爲了玉米育種過程中的關鍵技術所在。在國外的很多企業當中，已經全部的實現了這些技術的規模化，從而已經成爲了玉米育種的核心技術之一。

一、單倍體的相關問題

所謂的單倍體變異主要就是由於同一物種當中所出現的體細胞僅僅擁有配資染色體數目出現的變異。同時具有着配子染色體數的單體稱作爲單倍體。在被子植物當中，其單倍體的現象比較多，但是其單倍體的技術主要是根據細胞的遺傳學特點來作爲依據，同時也提出了單倍體分類的相關方法，就是依據原有個體倍數性的水平，將全部的單倍體分成爲兩個類型：一是單倍體主要是從二倍染色體數的個體當中所產生的單倍體。二是多倍體主要是從而多倍染色體數個體當中所產生的單倍體。

二、單倍體怎樣進行獲取

1.自然出現的單倍體

在大自然當中，絕大部分的生物本身就是二倍體，然而，在動物當中大多數的都是二倍體。但是，在植物當中絕大多數的低等植物生命週期過程中其主要就是單倍體，同時也是有抱子直接所產生，並不會出現不育性方面的問題。然而在高等植物自然出現的單倍體，通常是經過生殖過程出現以此所導致而來的。因爲在高等植物當中，其單倍體出現高度不育，那麼其植株以及組織器官等都會比自身的二倍體以及雙倍體要弱，因此，在自然當中的單倍體相對來說比較少。

2.經過人工的誘變所出現的單倍體

2.1經過孤雌生殖出現的單倍體

其主要是根據異種花粉的授粉，並且刺激沒有受精卵發育所導致孤雌生殖所出現的單倍體。其主要就是通過X或者是紫外線處理玉米成熟花粉粒，同時使用輻射之後的劃粉爲正常的植株進行授粉，讓沒有受精能力的花粉來刺激沒有經過受精的卵細胞單性發育而成的單體胚。最後還要利用甲苯胺藍來對花粉進行處理也能夠產生單倍體。

2.2經過花粉培養出現的單倍體

通過採用花粉培養的技術來獲取單倍體，在目前階段已經是在很多的植物上面取得了不錯的成績。但是，在獲取了單倍體的過程中，還經常的會出現自然加倍了的二倍體以及雙倍體。對於這項技術也存在着一些缺點：必須要經過組織培養的程序，同時還要誘導愈傷的組織，之後才分化形成再生的植株，並且並不是每個抱子都能夠進行無性增殖。除此之外，在二倍體化之後，由於適應性方面的問題所出現生長或者是結實方面的困難。並且在花培育種子效率並不是很高，在拋出受到基因的影響之外，在綠苗誘導率比較低以及染色體加倍的困難也是原因之一所在。

三、單倍體技術的應用方向

1.培養DH系

在單倍體技術中，其在一定的程度上具有着配有染色體遺傳所進行組成的個體以及細胞等等，進一步的經過自然和人工處理進行加倍後，在一定的程度上就能夠產生比較純合的二倍體。在通過單倍體進行加倍之後從而得到了遺傳穩定的純系僅僅只是需要兩個世代，爲此，能夠更好的減少培養的時間以及加快育種的速度。在通過對單倍體技術進行研究時，所研究培養的DH系在當前是很重要的。然而，因爲單倍體雌性育種過程中的差異很大，並且在雌穗育性僅僅是單倍體自交結實的重要因素。但是在對雄穗的加倍過程中，其加倍的方法主要有自然加倍和人工加倍等方法。

第一是要對自然加倍進行研究，其主要是在一定的程度上進行不同的選擇，並且加倍的地點和同一地點來進行時期不同的加倍，其加倍率將會在很大的程度上產生相應的影響。相關學者進一步的對不同環境時期以及不同環境的地點，其加倍率相對來說是比較高的差異，而濟南在春播的過程中，單倍體苗的自然加倍率相對來說是比較低的，而夏季播種就會具有着比較高的加倍率，在對玉米單倍體苗進行播種的過程中，其海南的秋天在一定的程度上具有着相對比較高的加倍率，通過相關學者的研究，可以知道，在甘肅進行春播，其加倍率相對來說是最高的，其次就是在濟南冬天的種植，但是對於北京的春播，具有着比較最低的加倍率。

第二是，當前，人工加倍的處理過程中主要是根據單一的藥劑、比較低的濃度、比較短的時間以及比較低的溫度來處理單倍體的萌芽期比較合適。並且通過化學藥劑的不同、濃度的不同、藥劑的不同等，同時再根據不同的處理時間以及此時來對單倍體的組織以及生產的階段來進行處理，研究表明，在經過單一藥劑處理之後的效果最好。

2.通過單倍體的技術來對新型的突變體進行選擇選擇

在玉米的單倍體技術當中，其由於僅僅只是擁有者一套的染色體，並且對於外界的環境也是有着十分明顯的變化，同時也是十分容易發現基因突變的情況。如果在染色體的基因上面出現突變，這樣就會使生態或生理等方面發生變異的情況。在當前，關於單倍體變異的相關研究和報道還不是很多。但是，在田間中，一些比較大的羣落當中還是能夠發現玉米單倍體具有着很多的圖標類型，曾經有篇報道玉米單倍體田間苗期有着很多突變的文章，例如五葉舌以及棕色葉等方面。要是能夠從突變但中選出一些有利的變異同時對其進行保持，那樣就能夠更好的對改進以及育種工作提供便利的前提條件。與此同時還能夠利用單倍體突變的廣泛性進行遺傳方面的研究。

3.要對單倍體的技術進行充分的利用並對種質進行改良

在對玉米進行改良的過程中，其主要的方式之一就是輪迴選擇，它在一定的程度上主要包括：一是混合選擇方法；二是家系選擇方法；三是半同胎輪迴選擇的方法；四是全同胞輪迴選擇方法等等。然而，對於以上的方法來說，它們都需要進行較多的世代，羣體在進行改良的過程中，不僅所需要的週期比較長，其效率相對來說也是比較低的。如果在進行選擇階段的過程中，對單倍體技術進行充分的利用以及有效的結合，可以在一定的程度上把顯性基因對隱性基因所產生的掩蓋作用進行充分的消除，這樣不僅可以對選擇的準確性進行相應的增加，同時還能夠更好的對輪迴選擇的效益進行不斷的提高，通過查看以往的資料可以指導，在玉米的單倍體中，其單倍體的雌穗在育種的過程中其育性能夠十分接近百分之百，在對母本的材料進行誘導後，其得到的單倍體在很大程度上面有着分類的情況出現，同時，在單倍體的穗部也有着很大的差異，但是充分的利用單倍體，並讓其作爲誘導系，所能夠得到的單倍體基因型相對來說是隨機的，單倍體羣體中的SSR分子在進行標記的過程中，主要呈現的就是一種隨機分離的現象，但是沒有發現比較明顯的偏分離現象，由此可以知道，單倍體雌穗在進行廣泛分離的過程中，其分離的選擇以及種質在一定的程度上爲其改良提供了可能性。

相關研究人員對兩個合成的單倍體進行研究，其主要是從SP和SA進行誘導之後從而得到單倍體，然而在通過正常二倍體花粉來對單倍體進行授粉的工作，其成熟後根據目標的形狀在單倍體的時期進行選擇。其結果發現在通過了兩次的選擇之後所得到的羣體在產量性狀方面和原始的羣體進行比較，其明顯要高於原始羣體，其可能是具有着如下方面的原因：一是外界的一些環境能夠在一定的程度上對單倍體進行選擇，對含有着比較長的基因型個體進行相應的淘汰，二是根據相關的目標性狀在一定的程度上進行人爲的選擇，進一步的利於植株活力的基因。除此之外，在對單倍體時期的添加農藝學狀比較好但是卻沒有辦法進行加倍的植株，這樣變可以通過回交的方式把有利的基因進行保留，同時對其進行進一步的利用，以此來提高單倍體的利用效率，還能夠更好的獲得到很多有利的基因型。

4.單倍體技術來對玉米早期的育種進行選擇

在通過單倍體技術進行加倍之後，進而得到的後代DH係數量相對比較多，因此，對於後期的測試工作將是十分困難的，並且改良和育種的過程中也帶來了很大的困難，然而，因爲單被在進行加倍之後所具有的基因並不相同，同時，在單倍體使其的無等位基因之間的相互效益，對於選擇的準確性將會更加的有利。在相關的報道中，指出單倍體時候的雌穗的大小在一定的程度上和加倍後的二倍體植株雌穗大小着兩者之間具有着正相關性。相關的一些學者對單倍體時期所存在的農藝性狀的相關性和加倍後的相關性這兩者之間的關係進行了相應的比較和研究，在一定的程度上發現了單倍體時期的株高和穗高相關性比二倍體時期的要高，由此可以知道，在單倍體時期，一定要進一步的結合目標的形狀進行有效的選擇，在一定的程度上具有着可行性。要是可以在單倍體時期開始進行選擇以及淘汰的話，那樣就能夠對工作量在一定的程度上得到了減輕，同時還能夠更加有利的DH系鑑定等後續相關的工作，並且對於新品種的育種能夠更好的進行應用。

四、問題的探討

對單倍體技術進行利用的過程中，對玉米在一定的程度上進行種質改良以及玉米新品種的選育，針對任何一個環節而言，不僅會對種質的改良有着一定的影響，同時也會對育種的效率產生相應的影響，所以必須要建立起一個相對比較完善的技術體系。單倍體技術體系在應用的過程中，值得注意的問題主要表現在以下幾個方面：

第一是高頻誘導系在進行選育的過程中，選育標記一定要明顯，針對誘導率比較高的玉米而言，其主要研究的方向就是新誘導材料。

第二是在對基礎材料進行選擇的過程中，在一定程度上對單倍體育種時成敗的重要內容之一，同時也對育種之後的工作有着十分重要的意義。在目前階段，對於誘導和加倍率低這兩方面來說，在對誘導材料進行應用時，其羣體應該在一定的程度上夠大，纔可能會得到比較多的有利基因型的單倍體，同時也可以得到DH系的可能，在單倍體的誘導率和基礎的材料在一定的程度上具有着比較緊密的聯繫。

第三是在進行加倍方法研究時，主要是在甘肅和海南等地區來進行種植，在自然加倍效果方面具有着十分不錯的成績。

第四是在單倍體技術進行授粉的過程中，其也是存在着問題，但是，對於單倍體來說，其主要是都會表現出雄性不育的特點所在，只有對一些比較小的雄穗花葯在一定程度上出現飽滿外露的情況，這樣才能夠形成一種比較正常的花粉，因此，仔細的觀察部分能夠恢復育性正常的花葯或者是能夠在一定的程度上進行正常散粉的植株，這時可以通過人工輔助授粉，同時這也是加倍成功的重要因素。除此之外，還要對株形比較高、葉片向上和緊湊的植株進行妥善的自交，同時還要在一定的程度上進行有效的鑑定，這樣就可以進一步的避免對早期進行加倍的單倍體個體進行無意識的淘汰。

結束語：在和分子標記進行相結合的過程中，針對單倍體育種技術而言，它在一定的程度上是目前階段中，現代生物技術育種的主要內容之一。同時讓其和轉基因的育種進行相應的比較，而針對DH育種而言，在進行育種的過程中，在一定的程度上是不存在生物安全方面的問題。同時，其育種的效率也比較高，而且育種成本也比較低，和傳統的小而散以及單兵作戰方式比較，DH育種是鏈條式流水線的作業模式來進行育種，能夠使其育種的進程進行加快，在目前階段很適合我國育種的需要。然而，在進行單倍體育種時，最爲重要的就是基礎環境的應用，同時，一個合理有效的利用是十分重要。