单倍体育种的几个问题

单倍体育种的几个问题

(2011-06-15 13:40:02) 转载原文 标签：

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原文地址：单倍体育种的几个问题作者：玉米田

关于玉米单倍体育种，最近谈得很多了，感兴趣的可以查看中国玉米博客上陈绍江老师的博文，也可以进一步浏览

http://www.pioneer.com/CMRoot/pioneer/research/pipeline/brochures/DblHapBrch.pdf。我在此补充一些看法。

单倍体育种目前已经成为国外的一些大公司玉米商业育种的主要手段。除了加快育种进程外，与传统方法相比，这种方法具有以下优点。首先，系谱记载简化了，所有材料都是从自交系起始，而不是传统方法那样起始于不同的近交阶段，记载起来较为复杂；因为避免了早期人工选择干预，家系间和家系内的加性效应遗传变异达到最大化，从而发掘配合力更高的系，这应该是最重要的一点；单倍体由于没有等位基因，不受显隐性的影响，经加倍成DH群体中，没有显隐杂合子；DH与分子标记相结合应用于分子育种，也更为方便。

玉米单倍体育种的报道最早见于1929年，但直到50年代美国遗传学家Coe和Chase Ed Coe（1956）得到高频率诱发单倍体的材料Stock6，才使得这项技术育种应用成为可能。几十年发展缓慢，主要原因可能在几个方面。 1、单倍体诱导系

单倍体育种遇到的第一个问题，就是单倍体发生的频率低，而容易发生单倍体的基因型不一定符合育种目标，因此需要得到大规模的植株。研究表明，玉米单倍体诱导率是由多基因数量位点所控制 (Lashermes & Beckert， 1988; Deimling等，1997)。经过几个研究小组50多年的研究，诱导效率得到很大提高，使得商业化育种成为可能。下面是博主所查到的一些好的诱导系，当据本人所知，目前应用于商业育种的主要以RWS为主。

2、如何快速准确地鉴定出单倍体。

一般来讲，杂交后代中紫顶白胚的应该是单倍体，但在实际中情况比较复杂。该系统关键基因是Rnj:cudu显性遗传标记系统，它与其它主效着色控制基因一起，在授粉当代的籽粒糊粉上产生颜色，着色主要在籽粒顶端，以及生长的小盾板上，而着色程度受修饰基因所控制(C1-I、Idf等)，这些又受发育环境等因素的影响。一些系，如硬粒型，携带显性花青甙抑制等位基因，如CI或Idf，C1(着色)对c1-n(无色)显性。C1-I(抑制因子)对C1显性。大多北美玉米带系通常为c1。一些资源，如西北硬粒，携带显性稀释或抑制因子，使得着色浅淡。不同基因型背景对选择影响很大，大多商业玉米具有诸如C1-I的色素抑制因子，显性颜色标记(如Pl1)在初生根和/或胚芽鞘表达。这样，对单倍体籽粒的选择就比较麻烦。通过转基因的方法，利用除草剂杀死双倍体植株，或许是一种好的解决策略。 3、加倍问题

由于精核进入卵细胞后未与卵核融合而退化，卵核未经受精而单独发育成单倍体。由于没有同源的染色体，多数情况下单倍体子细胞染色体组不完全，表现高度不育。人工诱导使染色体数目加倍，恢复到正常染色体数目得到的植株，不仅能够正常生殖，而且每对染色体上的成对基因都是纯合的，自交产生后代不会发生性状分离。

在实际应用中，秋水仙素处理胚芽鞘在育种实际中应用较为广泛，加倍效率也高，尽管其毒性较强。实际应用时，也可以采用一些毒性较小的干扰有丝分裂的试剂，如某些除草剂，但效果也较差；将切去胚芽鞘的幼苗在秋水仙和DMSO的溶液浸泡，加倍率可以达到14%左右(Röber & Geiger，2001)；3～4叶期注射秋水仙和DMSO的溶液到幼苗顶端，加倍率大概在8% 左右(Eder & Chalyk，2002)；V4期N2O气体（有丝分裂抑制剂）处理，也有很好效果（Kato A，2002）。 随着国内外对以上问题的探索和进展，单倍体育种在大规模得到纯系的商业育种中得到广泛应用。此外，这种方法在作图群体构建、单倍体型（haplotype）与具体性状的关联等方面，都具有广泛的前景。