[发明专利]一种化学诱导玉米孤雌生殖的处理方法

说明书

技术领域

本发明属于玉米育种技术领域，特别是玉米自交系的选育方法。

背景技术

选育玉米自交系的常规方法，育成一个自交系至少需要经过连续7代以上的自交才能达到基因型纯合，对于遗传背景复杂的材料所需的代数要更多。为了加快自交系的选育速度，缩短育种周期和提高纯度，国内外通常采用的方法主要有Stock 6遗传诱导单倍体法和化学诱导孤雌生殖法：

1.Stock 6诱导法

用遗传诱导系Stock 6给被诱导的对象授粉，诱导玉米产生单倍体种子。之后再用秋水仙素等染色体加倍处理剂将其加倍成二倍体植株。此方法被认为是目前世界上最先进的方法。然而，仍存在以下问题：

(1)诱导产生的少量单倍体种子，需要利用标记性状对整个穗上的种子逐粒进行筛选，从中挑选出真正是通过诱导产生的单倍体种子，淘汰双受精种子。因此，工作量大、效率低、人工挑选枯燥乏味，难以实现机械化；

(2)对于一部分诱导对象，由于遗传背景、成熟度、籽粒形状、果皮厚度等原因，还存在显色效果不佳甚至不显色问题，因此难以辨认；

(3)由于用Stock 6诱导产生的种子属于单倍体，须再经过染色体加倍才能成为正常的二倍体，而加倍过程繁琐、加倍率又低；

(4)在利用秋水仙素对单倍体种子或幼苗进行染色体加倍时，处理后的废液属于剧毒、高致癌物质，需要严格的无害化处理；

(5)使用Stock 6遗传诱导方法，需要用人工授粉来完成。为了使诱导系与被诱导对象的花期相遇，要进行错期播种，调节父、母本的开花时间。但是，往往由于试验材料对光、温的反应不同，或因土壤、肥力差异而常常发生花期不遇。

2.秋水仙素诱导法

在玉米吐丝期，用秋水仙素作为染色体加倍处理剂处理花丝，使其不经过双受精而是通过孤雌生殖直接产生纯合的二倍体种子。

秋水仙素是常用的染色体加倍处理剂，其突出优点是诱导率高，因此在教学和科研中被广泛使用。然而，尽管秋水仙素诱导玉米孤雌生殖已是一种成熟的玉米自交系选育技术。但是该方法主要存在两大问题，使其难以在育种上规模化应用：

一是安全问题。秋水仙素属于剧毒试剂，致癌性强，对人体健康威胁大。因此现有技术均采取涂抹花丝或向花丝注射的方法。但是，涂抹时极易造成刮碰和药液滴落；注射时由于花丝间的空隙很小，用量难以掌握，因此极易造成药液溢出和流淌，对人体健康存在威胁。

二是花粉污染问题。处理时，即使在严格的套袋条件下操作，或遮挡，或避开散粉时间，但花粉污染也非常严重，产生大量假种子，特别是在海南气候条件下。

此外，由于花丝生长紧密，注射时对药液的容纳量少，大量花丝不容易接触到药液。又由于花丝亲水性差，涂抹时难以附着，处理效果不理想；为了安全使用秋水仙素，对处理的要求极其严格，操作十分谨慎。因此，速度慢、效率低，难以规模化应用。

3.低毒的化学试剂诱导法

用低毒的、具有诱导染色体加倍作用的化学试剂替代秋水仙素，诱导孤雌生殖产生二倍体种子。这些试剂主要有氟乐灵、甲基胺草磷、炔苯酰草胺等，解决了秋水仙素诱导对人畜安全的问题。与Stock 6诱导单倍体方法相比，具有程序简化、方法简单、操作容易、成本低、效率高等优点；

但是，这种用低毒化学试剂诱导的方法，虽然避免了秋水仙素对人体健康的安全问题。而在诱导剂的使用方法上，现有技术均采用向花丝注射、涂抹或喷雾的方法。而这些方法必须在严格的、绝对隔离条件下操作，特别是喷雾时要求更高，但实践操作中却难以做到。因此，花粉污染严重，经常产生大量的假种子，使其规模化应用受到限制。此外，也同样存在不是所有花丝都能接触到诱导剂，以及药液容纳量少和诱导剂停留时间短的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：一是彻底解决在诱导处理操作中大量产生的花粉污染问题，不再产生假种子；二是可使所有花丝都能接触到药液，并延长药液在花丝上的停留时间，进而提高诱导效果；三是可避免涂抹或注射方法产生的药液大量流淌，以及喷雾造成的药液浪费，降低了成本；四是简化处理程序，提高诱导率，减少诱导剂用量，使操作简单、易于规模化应用。

本发明采用的技术方案如下：

1.配制诱导剂

用低毒的氟乐灵、甲基胺草磷或炔苯酰草胺配制诱导剂，及以其复配而成的诱导剂；或用秋水仙素(COL)配制诱导剂，或以秋水仙素为主与二甲基亚砜(DMSO)复配而成的诱导剂。

2.制备纸浆糊