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单倍体技术在玉米育种上的应用研究进展 摘要：介绍了单倍体技术在作物育种中应用的概况，特别是在玉米育种中，对如何获得单倍体，如何进行单倍体的鉴别和加倍等问题进行了综述。并介绍了stock6及其衍生的几个玉米单倍体诱导系【1】，评述了单倍体技术在玉米育种中的应用前景。 关键词：玉米; 单倍体; 育种 前言 近年来，玉米在粮食中的地位越来越重要。我国饲料、加工、能源等行业对玉米消费量的迅速增加，国内外市场供求关系日趋紧张。为了适应市场的需求，2005 年我国玉米面积已扩大到2630万公顷，总产达1.38 亿吨，单产352公斤。但据预测，2010 年我国玉米总需求约1.66亿吨。 长期以来，我国玉米育种主要依靠常规技术，培育优良自交系和新品种很大程度上取决于育种家的实践经验，育种周期长、偶然性大、效率低，主要依赖国外种质资源和技术，自主的种质创新、技术研发等方面十分缺乏，相关种子产业发展不稳定，已不能满足当前玉米生产对优良新品种的需求。 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、高配合力的“三高”优良自交系【2】,是玉米育种的核心环节。常规的育种方法选育自交系,获得一个纯系的时间平均大约需要6 a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,大大缩短自交系的选育年限。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工作。单倍体技术在自交系的选育过程中已经是主要的、常规的方法之一,综述单倍体技术的应用与研究进展,促进单倍体技术在玉米育种中的应用十分必要。 1 关于单倍体的几个基本问题 单倍性（haploid）变异【3】是指同一物种中出现体细胞只具有配子染色体数目（n）的变异（刘大钧，1998）携有配子染色体数目的个体称为单倍体。被子植物中单倍体现象是很广泛的。Katayama（1935）以细胞遗传学特点为依据，提出了为单倍体分类的方法，即根据原始个体的倍数性水平，把所有单倍体分为两个基本类型：一倍体是从具有二倍染色体数的个体所产生的单倍体；多倍单倍体是从具有多倍染色体数的个体所产生的单倍体。霍赫洛夫等（1970）根据细胞核和细胞质所决定的单倍体的遗传结构为基础，给出如下的单倍体分类：①母性单倍体。从减数卵细胞或由有机体的母本有性组织【4】（胚囊）的细胞发育而成的单倍体，具有来自同一个体的细胞质和细胞核。②雄核发育单倍体。从卵细胞或胚囊的任何其它细胞发育而来，其染色体被外来精子的染色体所代换，这类单倍体具有质核杂种的性质。③花药单倍体。从雄性的（花粉粒）细胞发育而来，具有同一个体的细胞质和细胞核。不同类型的单倍体其基因型的特性是不同的，母性单倍体和花药单倍体都具有来自同一个体的染色体和细胞质；而雄核发育单倍体则不同，它是从父本获得染色体，从母本获得细胞质。弄清这种差异对于在育种和遗传中有效地利用单倍体技术将会大有帮助。 2 如何获得单倍体 2.1 自然发生的单倍体 在自然界，大多数生物是二倍体，而动物几乎都是二倍体。在植物中，大多数低等植物的生命周期的主要阶段是单倍体，是由配子（孢子）直接产生的，不会出现不育性问题。高等植物自然发生的单倍体，一般是由于生殖过程异常所引起的孤雌或孤雄生殖而来的。由于高等植物中的单倍体高度不育，其植株和它的组织器官等都比它们的二倍体和双倍体弱小， 所以，在自然界存在的单倍体很少。 2.2 人工诱变单倍体 2.2.1 远缘杂交 亲缘关系较远的花粉一般很难与母本卵细胞发生受精作用,但却具有刺激卵细胞的作用,使其单性发育成为单倍体或双倍体。在玉米远缘杂交过程中,可能由于双亲体细胞分裂周期的不同步,导致某一亲本染色体的丢失,从而引起单倍体的发生。朱庆麟等（1979）用失活花粉、衰老而丧失受精能力的花粉、无授粉能力的幼嫩花粉及异种花粉诱发玉米孤雌生殖,诱导率较低,而用向日葵、南瓜和棉花花粉混合给玉米授粉,诱导率比分别授粉高。远缘花粉诱导孤雌生殖【5】效果不稳定,不同材料的变异很大。 2.2.2 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X或紫外线来处理玉米成熟花粉粒，并用辐射过的花粉给正常植株授粉，让已无授精能力的花粉去刺激未受精的卵细胞单性发育成单倍体的胚；利用甲苯胺蓝（TB）【6】处理花粉也能产生单倍体。 2.2.3 孤雄生殖 孤雄生殖就是花药离体培养。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。这个方法的缺点是：要经过组织培养的过程，先诱导愈伤组织，再分化形成再生植株，并非每个小孢子都能无性增殖。此外，二倍体化以后，因适应性问题而出现生长或结实的困
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