玉米育种应用单倍体技术

引言：在玉米育种单倍体育种的技术中，其最大的好处就是能够将育种的时间进行缩短，仅仅在两个世代就能够获取理论的纯系，同时也可以应用在杂交的组配当中，对于此项技术在我国的玉米育种过程中得到广泛的应用。同时根据遗传诱导来作为基础的玉米单倍体育种技术，已经是逐渐的成为了玉米育种过程中的关键技术所在。在国外的很多企业当中，已经全部的实现了这些技术的规模化，从而已经成为了玉米育种的核心技术之一。

一、单倍体的相关问题

所谓的单倍体变异主要就是由于同一物种当中所出现的体细胞仅仅拥有配资染色体数目出现的变异。同时具有着配子染色体数的单体称作为单倍体。在被子植物当中，其单倍体的现象比较多，但是其单倍体的技术主要是根据细胞的遗传学特点来作为依据，同时也提出了单倍体分类的相关方法，就是依据原有个体倍数性的水平，将全部的单倍体分成为两个类型：一是单倍体主要是从二倍染色体数的个体当中所产生的单倍体。二是多倍体主要是从而多倍染色体数个体当中所产生的单倍体。

二、单倍体怎样进行获取

1.自然出现的单倍体

在大自然当中，绝大部分的生物本身就是二倍体，然而，在动物当中大多数的都是二倍体。但是，在植物当中绝大多数的低等植物生命周期过程中其主要就是单倍体，同时也是有抱子直接所产生，并不会出现不育性方面的问题。然而在高等植物自然出现的单倍体，通常是经过生殖过程出现以此所导致而来的。因为在高等植物当中，其单倍体出现高度不育，那么其植株以及组织器官等都会比自身的二倍体以及双倍体要弱，因此，在自然当中的单倍体相对来说比较少。

2.经过人工的诱变所出现的单倍体

2.1经过孤雌生殖出现的单倍体

其主要是根据异种花粉的授粉，并且刺激没有受精卵发育所导致孤雌生殖所出现的单倍体。其主要就是通过X或者是紫外线处理玉米成熟花粉粒，同时使用辐射之后的划粉为正常的植株进行授粉，让没有受精能力的花粉来刺激没有经过受精的卵细胞单性发育而成的单体胚。最后还要利用甲苯胺蓝来对花粉进行处理也能够产生单倍体。

2.2经过花粉培养出现的单倍体

通过采用花粉培养的技术来获取单倍体，在目前阶段已经是在很多的植物上面取得了不错的成绩。但是，在获取了单倍体的过程中，还经常的会出现自然加倍了的二倍体以及双倍体。对于这项技术也存在着一些缺点：必须要经过组织培养的程序，同时还要诱导愈伤的组织，之后才分化形成再生的植株，并且并不是每个抱子都能够进行无性增殖。除此之外，在二倍体化之后，由于适应性方面的问题所出现生长或者是结实方面的困难。并且在花培育种子效率并不是很高，在抛出受到基因的影响之外，在绿苗诱导率比较低以及染色体加倍的困难也是原因之一所在。

三、单倍体技术的应用方向

1.培养DH系

在单倍体技术中，其在一定的程度上具有着配有染色体遗传所进行组成的个体以及细胞等等，进一步的经过自然和人工处理进行加倍后，在一定的程度上就能够产生比较纯合的二倍体。在通过单倍体进行加倍之后从而得到了遗传稳定的纯系仅仅只是需要两个世代，为此，能够更好的减少培养的时间以及加快育种的速度。在通过对单倍体技术进行研究时，所研究培养的DH系在当前是很重要的。然而，因为单倍体雌性育种过程中的差异很大，并且在雌穗育性仅仅是单倍体自交结实的重要因素。但是在对雄穗的加倍过程中，其加倍的方法主要有自然加倍和人工加倍等方法。

第一是要对自然加倍进行研究，其主要是在一定的程度上进行不同的选择，并且加倍的地点和同一地点来进行时期不同的加倍，其加倍率将会在很大的程度上产生相应的影响。相关学者进一步的对不同环境时期以及不同环境的地点，其加倍率相对来说是比较高的差异，而济南在春播的过程中，单倍体苗的自然加倍率相对来说是比较低的，而夏季播种就会具有着比较高的加倍率，在对玉米单倍体苗进行播种的过程中，其海南的秋天在一定的程度上具有着相对比较高的加倍率，通过相关学者的研究，可以知道，在甘肃进行春播，其加倍率相对来说是最高的，其次就是在济南冬天的种植，但是对于北京的春播，具有着比较最低的加倍率。

第二是，当前，人工加倍的处理过程中主要是根据单一的药剂、比较低的浓度、比较短的时间以及比较低的温度来处理单倍体的萌芽期比较合适。并且通过化学药剂的不同、浓度的不同、药剂的不同等，同时再根据不同的处理时间以及此时来对单倍体的组织以及生产的阶段来进行处理，研究表明，在经过单一药剂处理之后的效果最好。

2.通过单倍体的技术来对新型的突变体进行选择选择

在玉米的单倍体技术当中，其由于仅仅只是拥有者一套的染色体，并且对于外界的环境也是有着十分明显的变化，同时也是十分容易发现基因突变的情况。如果在染色体的基因上面出现突变，这样就会使生态或生理等方面发生变异的情况。在当前，关于单倍体变异的相关研究和报道还不是很多。但是，在田间中，一些比较大的群落当中还是能够发现玉米单倍体具有着很多的图标类型，曾经有篇报道玉米单倍体田间苗期有着很多突变的文章，例如五叶舌以及棕色叶等方面。要是能够从突变但中选出一些有利的变异同时对其进行保持，那样就能够更好的对改进以及育种工作提供便利的前提条件。与此同时还能够利用单倍体突变的广泛性进行遗传方面的研究。 

3.要对单倍体的技术进行充分的利用并对种质进行改良

在对玉米进行改良的过程中，其主要的方式之一就是轮回选择，它在一定的程度上主要包括：一是混合选择方法；二是家系选择方法；三是半同胎轮回选择的方法；四是全同胞轮回选择方法等等。然而，对于以上的方法来说，它们都需要进行较多的世代，群体在进行改良的过程中，不仅所需要的周期比较长，其效率相对来说也是比较低的。如果在进行选择阶段的过程中，对单倍体技术进行充分的利用以及有效的结合，可以在一定的程度上把显性基因对隐性基因所产生的掩盖作用进行充分的消除，这样不仅可以对选择的准确性进行相应的增加，同时还能够更好的对轮回选择的效益进行不断的提高，通过查看以往的资料可以指导，在玉米的单倍体中[https://www.nczfj.com/]，其单倍体的雌穗在育种的过程中其育性能够十分接近百分之百，在对母本的材料进行诱导后，其得到的单倍体在很大程度上面有着分类的情况出现，同时，在单倍体的穗部也有着很大的差异，但是充分的利用单倍体，并让其作为诱导系，所能够得到的单倍体基因型相对来说是随机的，单倍体群体中的SSR分子在进行标记的过程中，主要呈现的就是一种随机分离的现象，但是没有发现比较明显的偏分离现象，由此可以知道，单倍体雌穗在进行广泛分离的过程中，其分离的选择以及种质在一定的程度上为其改良提供了可能性。

相关研究人员对两个合成的单倍体进行研究，其主要是从SP和SA进行诱导之后从而得到单倍体，然而在通过正常二倍体花粉来对单倍体进行授粉的工作，其成熟后根据目标的形状在单倍体的时期进行选择。其结果发现在通过了两次的选择之后所得到的群体在产量性状方面和原始的群体进行比较，其明显要高于原始群体，其可能是具有着如下方面的原因：一是外界的一些环境能够在一定的程度上对单倍体进行选择，对含有着比较长的基因型个体进行相应的淘汰，二是根据相关的目标性状在一定的程度上进行人为的选择，进一步的利于植株活力的基因。除此之外，在对单倍体时期的添加农艺学状比较好但是却没有办法进行加倍的植株，这样变可以通过回交的方式把有利的基因进行保留，同时对其进行进一步的利用，以此来提高单倍体的利用效率，还能够更好的获得到很多有利的基因型。

4.单倍体技术来对玉米早期的育种进行选择

在通过单倍体技术进行加倍之后，进而得到的后代DH系数量相对比较多，因此，对于后期的测试工作将是十分困难的，并且改良和育种的过程中也带来了很大的困难，然而，因为单被在进行加倍之后所具有的基因并不相同，同时，在单倍体使其的无等位基因之间的相互效益，对于选择的准确性将会更加的有利。在相关的报道中，指出单倍体时候的雌穗的大小在一定的程度上和加倍后的二倍体植株雌穗大小着两者之间具有着正相关性。相关的一些学者对单倍体时期所存在的农艺性状的相关性和加倍后的相关性这两者之间的关系进行了相应的比较和研究，在一定的程度上发现了单倍体时期的株高和穗高相关性比二倍体时期的要高，由此可以知道，在单倍体时期，一定要进一步的结合目标的形状进行有效的选择，在一定的程度上具有着可行性。要是可以在单倍体时期开始进行选择以及淘汰的话，那样就能够对工作量在一定的程度上得到了减轻，同时还能够更加有利的DH系鉴定等后续相关的工作，并且对于新品种的育种能够更好的进行应用。

四、问题的探讨

对单倍体技术进行利用的过程中，对玉米在一定的程度上进行种质改良以及玉米新品种的选育，针对任何一个环节而言，不仅会对种质的改良有着一定的影响，同时也会对育种的效率产生相应的影响，所以必须要建立起一个相对比较完善的技术体系。单倍体技术体系在应用的过程中，值得注意的问题主要表现在以下几个方面：

第一是高频诱导系在进行选育的过程中，选育标记一定要明显，针对诱导率比较高的玉米而言，其主要研究的方向就是新诱导材料。

第二是在对基础材料进行选择的过程中，在一定程度上对单倍体育种时成败的重要内容之一，同时也对育种之后的工作有着十分重要的意义。在目前阶段，对于诱导和加倍率低这两方面来说，在对诱导材料进行应用时，其群体应该在一定的程度上够大，才可能会得到比较多的有利基因型的单倍体，同时也可以得到DH系的可能，在单倍体的诱导率和基础的材料在一定的程度上具有着比较紧密的联系。

第三是在进行加倍方法研究时，主要是在甘肃和海南等地区来进行种植，在自然加倍效果方面具有着十分不错的成绩。

第四是在单倍体技术进行授粉的过程中，其也是存在着问题，但是，对于单倍体来说，其主要是都会表现出雄性不育的特点所在，只有对一些比较小的雄穗花药在一定程度上出现饱满外露的情况，这样才能够形成一种比较正常的花粉，因此，仔细的观察部分能够恢复育性正常的花药或者是能够在一定的程度上进行正常散粉的植株，这时可以通过人工辅助授粉，同时这也是加倍成功的重要因素。除此之外，还要对株形比较高、叶片向上和紧凑的植株进行妥善的自交，同时还要在一定的程度上进行有效的鉴定，这样就可以进一步的避免对早期进行加倍的单倍体个体进行无意识的淘汰。

结束语：在和分子标记进行相结合的过程中，针对单倍体育种技术而言，它在一定的程度上是目前阶段中，现代生物技术育种的主要内容之一。同时让其和转基因的育种进行相应的比较，而针对DH育种而言，在进行育种的过程中，在一定的程度上是不存在生物安全方面的问题。同时，其育种的效率也比较高，而且育种成本也比较低，和传统的小而散以及单兵作战方式比较，DH育种是链条式流水线的作业模式来进行育种，能够使其育种的进程进行加快，在目前阶段很适合我国育种的需要。然而，在进行单倍体育种时，最为重要的就是基础环境的应用，同时，一个合理有效的利用是十分重要。