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小麦×玉米远缘杂交育种技术

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摘要：

目前，分子生物学日益成熟，分子育种技术也随之发展，有力地提高了育种的质量。采用小麦亲本杂交后代与玉米进行远缘杂交，经2，4-D诱导和组织培养形成单倍体胚及植株，再经染色体加倍，结合分子标记技术，达到了单代纯化小麦新品系的能力[1-2]。虽然单倍体幼胚诱导受亲本、激素、光、温等多因素影响，但小麦与玉米远缘杂交能大大缩短小麦育种年限，加快育种进程，节省人力、物力，在小麦育种上有广阔的推广前景和现实意义。本文分析了小麦远缘杂交育种优势，阐述了小麦×玉米远缘杂交育种技术，展望了小麦×玉米杂交对高效改进小麦育种的巨大潜力和发展前景[3-4]。

1 不同育种方式比较

1.1 传统育种

按照常规育种程序，运用传统杂交育种方式对小麦品种进行基因改良，按基因分离规律和自由组合规律一般需要6～8年时间才能筛选出农艺性状相对整齐一致的稳定纯合群体，再经过多区域试验需要的时间更长，延长了培育时间与周期，且投入了大量资源，再加上自交后纯合品种依然存在各种缺点。由于多方面因素的影响，在选育过程中会有优良性状流失。

1.2 小麦单倍体育种

1.2.1 花药培养。现阶段，很多植物采取花粉、花药培养的方式培育出单倍体植株，禾本科作物（水稻、高粱、玉米等）也可采取这一方式培育出植株。同时，单倍体加倍技术的研究也有了很大的进展。大量研究证实，由于自身基因的原因，小麦采取花药培养的效果较差，出现了大规模白化苗。

1.2.2 球茎大麦法。球茎大麦在大麦单倍体育种中得到广泛运用，运用大麦杂交后代与球茎大麦杂交，后者的染色体会消失，从而诱导单倍体，再经染色体加倍获得纯合体[5]。小麦杂交后代与球茎大麦杂交，针对小麦基因型而言，与5B、5A染色体有关的Kr基因选择性较大，难以同外源植物相交配。同时，小麦同球茎大麦杂交后，球茎大麦染色体依然存在，父本中不良基因掺杂到了小麦中，使杂交后代基因型更加复杂多样，在杂交后代中表达出来，从而增加了选育难度。

1.2.3 小麦×玉米远缘杂交诱导单倍体。20世纪80年代，Laurie等采取小麦×玉米诱导小麦单倍体植株，经细胞学观察得知，该幼胚属于单倍体胚，将玉米花粉授在小麦上，1 d后杂种胚出现了21条小麦染色体、10条玉米染色体，授粉7 d后杂种胚中只有21条小麦染色体、微核。随后许多专家学者对此方法进行了研究，取得了突破性进展，小麦×玉米远缘杂交诱导单倍体得到了广泛的运用。利用小麦与玉米进行远缘杂交，通过玉米染色体的消失获得小麦单倍体胚，再经幼胚离体培养及染色体加倍获得DH系，是小麦单倍体育种的一种重要途径[6]。

2 小麦×玉米远缘杂交育种技术

2.1 亲本选择

2.1.1 小麦自身基因型限制。蔡华等[1]研究表明，不同小麦杂交组合远缘杂交的得胚率差异显著，在试验中，虽然难以避免环境的干扰，然而各种小麦基因型间的区别是最关键的。笔者用不同小麦杂交组合与同一种玉米杂交，得胚率有很大差异。因此，诱导得胚率与小麦的基因型有较大的关联。

2.1.2 父本玉米的选择。针对小麦单倍体而言，玉米基因型发挥着重要的诱导作用。例如，王广金[2]选用糯玉米、甜玉米与普通玉米3种基因型同2个小麦进行杂交试验，结果表明，甜玉米、糯玉米、普通玉米平均得胚率分别为8.71%、6.54%、5.65%。笔者分别用甜玉米、糯玉米、普通玉米给同一小麦杂交组合授粉，研究结果表明，在得胚率方面，甜玉米最高，其次为糯玉米。采用3种玉米给同一个小麦品种进行授粉，研究结果证实，三者在得胚率上差异明显。陈新民等[3]研究指出，在诱导单倍体影响方面，玉米基因型高于小麦基因型。因此，在小麦与玉米远缘杂交中，父本玉米应选择具有高配合力的玉米。

2.2 花期调节

由于生育期不同，小麦和玉米在同期播种是花期不遇的。冬天、春天是小麦生长的关键时期，但是并不是玉米种植时期，此时玉米大多数植株较矮、花粉含量较低。在春秋季，正是玉米生长的关键时期，这时由于环境的影响小麦已经无法控制，植株倒伏现象严重，农艺性状较差，难以成为最佳母本。对此，可采取小麦、玉米分期播种的方式，再配备先进设备，注重肥水管理，以此来对花期进行有效调节。笔者用分期播种玉米调节花期实现花期相遇，成功实现杂交。

2.3 去雄授粉时期的选择

文章来源：《玉米科学》网址: http://www.ymkxzz.cn/qikandaodu/2021/0120/689.html