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1、 IV higher induction rate in the triticale haploid breeding. The study establish the technology of triticale haploid breeding by induction with maize pollen，and supply a understand of its quantitative inherited characteristics of induction rates. The results will give some theoretical direction for
2、triticale breeding. Key words: triticale; maize pollen; hybridization; DH (double haploid); Genetic analyze. Type of Thesis: B (The application of basic research) 缩写及专用名缩写及专用名 缩写 英文全称 中文含义 DMSO Dimethyl Sulphoxide 二甲基亚砜 COL Colchicine 秋水仙素 DH Double Haploid 双单倍体 2，4-D 2，4-dichloprophenoxyacetic Acid
3、 2，4-二氯苯氧乙酸 TL Taira 一 Larter TL 培养基 Suc Sucrose 蔗糖 Agar Agar 琼脂 GCA General combining ability 一般配合力 SCA Special combining ability 特殊配合力 石河子大学学位论文独创性声明及使用授权声明石河子大学学位论文独创性声明及使用授权声明 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是在我导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外 ， 本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的
4、说明并表示谢意。 研究生签名： 时间： 年 月 日 使用授权声明 本人完全了解石河子大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文在学校图书馆保存并允许被查阅。有权自行或许可他人将学位论文编入有关数据库提供检索服务。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。 研究生签名： 时间： 年 月 日 导师签名： 时间： 年 月 日 玉米花粉诱导小黑麦单倍体技术建立及单倍体诱导率遗传规律分析 1 引言 引言 单倍体常常被用来研究物种的起源，进化以及亲缘关系，也可作为产生非整倍体、 快速繁殖种植材料， 研
5、究基因连锁群和连锁量的遗传材料， 从而创造出新物种，也是开展配子基因型选择的材料 （金善宝,等,1996） 。 在作物遗传育种及研究应用中，已经形成了产生单倍体的多种方法。常用的方法有孤雌生殖及孤雄生殖，两种方法都应用比较普遍，前者比后者应用更为广泛一些，但是后者比前者更为有效（张开运,等,2003） 。近年来，利用玉米花粉诱导作物单倍体技术已逐渐引起广大研究者的重视，并对此法进行了大量的研究。孙敬三与路铁刚等（1995）研究了玉米花粉诱导莜麦产生单倍的技术。结果观察到了在利用玉米花粉诱导莜麦产生单倍体时有一定的受精率及成胚率。并且通过最后玉米染色体的消失获得莜麦单倍体。目前，玉米法诱导单倍体
6、技术主要集中在麦类作物上， 尤其是小麦上， 并取得了较大的进展。在麦类作物育种过程中， 利用单倍体加倍， 创建一个纯合的双单倍体(Double Haploid. DH)系，对于缩短育种年限，加快育种进程，提高选择效率及遗传研究均具有实践意义（陈新民,等,1998;李振声,等,1985） 。 人们最早对麦类作物单倍体产生的研究主要集中在花药离体培养上，但是这种方法的最大缺点是成苗率低和容易产生白化苗，而且绝大多数都受到基因型的制约，因此，要使其推广应用于小麦育种实践还存在一定的困难。经过研究者的进一步努力，发现利用不同属间的作物进行远缘杂交可以获得一定量的单倍体。Barclay(1975)等人研
7、究了不同倍性的普通小麦与球茎大麦杂交，其单倍体得胚率是很高的。大量研究进一步分析（末永一博,1991;Snape, et. al,1979; Kasha, et. al.,1981）表明在不同的属间进行远缘杂交，尤其是普通小麦与球茎大麦之间，不亲和性是限制其杂交的主要因子，主要与小麦染色体上的 Krl基因与 Kr2基因有关，由于这两种基因的存在，从而使小麦与其他植物无法正常交配，而且这种情况在 Krl与 Kr2基因都表现为显性的时侯比较容易发生。由于这两种基因在部分小麦品种中的存在，从而使这两种作物间杂交产生单倍体方法在遗传育种等领域中得不到适当的应用。 近年来，国内外许多专家学者对玉米花粉诱
8、导小麦产生单倍体的这种方法进行了广泛研究，并取得了较大的进展（陈新民,等,1998） ，因为在以小麦为母本，玉米为父本进行属间杂交的时候，杂种合子在最初的几次细胞分裂中玉米染色体被逐渐排除，最后形成只具有小麦染色体的单倍体幼胚，经玉米花粉诱导后产生的小麦单倍体胚必须通过后期的幼胚拯救及染色体加倍后才可以得到基因型纯合的加倍单倍体(Double Haploid,DH)植株。经过国内外许多专家学者多年的研究实践，利用玉米花粉诱导小麦单倍体这一方法逐渐走向成熟。 小麦与玉米杂交后，利用玉米花粉诱导小麦产生单倍体的方法，相对于花药培玉米花粉诱导小黑麦单倍体技术建立及单倍体诱导率遗传规律分析 2 养法及
9、球茎大麦法具有明显的优点（陈新民,等,1998;李新华,等,2005） ：第一，杂交成胚率高。 由于小麦 Kr 基因在这一诱导机制中对玉米花粉不敏感(Laude, et. al.,1988; Suenage, et. al.,1993)，所以杂交得胚率要高于球茎大麦很多倍。第二，诱导效率高。试验证明， 小麦与玉米杂交后， 在小麦基因型的选择这一问题上， 没有太大的制约，不同基因型的小麦均能产生单倍体（李根英,等,2003） ，而且即使是那些利用花药培养不容易获得成功的基因型，或者是那些只产生白化苗的基因型，在利用玉米花粉诱导小麦产生单倍体的过程中也能产生高频率的杂交胚和单倍体植株。第三，不产生
10、白化苗。至从玉米花粉诱导小麦产生单倍体这一技术研究以来，还没有出现小麦与玉米杂交产生白化苗的相关报道。第四，遗传稳定性高。玉米花粉诱导小麦产生单倍体的过程不经过脱分化与再分化过程，所以产生变异的几率很小，而且花药培养中小孢子又是一个十分敏感的细胞，产生变异的几率要大得多。因此，利用小麦与玉米杂交产生单倍体的方法相对于其他产生单倍体的方法是更为行之有效的，因而对其的研究也是更加有意义的。 小黑麦(Triticale) 是由普通小麦(Triticum)和黑麦(Secale)进行属间杂交及杂种第一代经染色体加倍人工创造的新物种。由于它结合了小麦和黑麦双亲的特性，表现为植株高大、穗大、粒多以及抗性强的
11、杂种生长优势，所以引起了人们的广泛关注。18 世纪中叶，在俄国和中亚，在与黑麦相邻的小麦田里发现了生长高达且茁壮的的小黑麦杂种一代植株，但是因为它是不育的，而且当时人们对属间杂种遗传不是很了解，因此，从此引起了世界上许多国家的科学家及学者的研究兴趣。 1969 年，小黑麦作为一种有经济价值的栽培作物首次出现（孙元枢,等,2004）。如今，小黑麦在全世界的种植面积达到 200 万公顷以上，每年可提供粮食 600 万吨以上。我国的鲍文奎院士最早开展了对八倍体小黑麦的研究与品种选育，经过 20多年的努力，攻克了小黑麦结实率低及饱满度差等难关，此后，经过我国众多小黑麦工作者的进一步努力，六倍体小黑麦的
12、育种工作也取得了巨大的成绩。而且，小黑麦由于它的生物产量高、营养品质好、抗逆性强、适应性广等特点，已经成为推动种植业以及畜牧业协调发展的新型作物，并且为农业产业结构调整以及提高农民收入提供一个有力的粮食饲料和多种用途的新作物。 人工合成的小黑麦是小麦与黑麦的结合体，与黑麦和小麦相比较而言，不仅使小麦的丰产性、品质好等的优点得以有效的保持，而且将还黑麦的抗病性和抗逆性强、赖氨酸以及蛋白质含量高等的遗传特点也完整地继承了下来，因为其具有很强的杂种生长优势，而且在产量上的增长潜力大等优点，越来越多地受到世界各国的重视（孙敏,等,2003） 。随着人民生活水平在不断地提高，在生活需求及生活品质方面均发
13、生了很大的变化，对畜产品的需求量也随之增加，因此，我国畜牧产业在近年内也随着这种趋势迅速发展，这样必将消耗大量的饲草饲料，而饲用小黑麦在近些年又得到了全国各的广泛种植，由于其具有饲草产量大、营养均衡丰富、饲喂牲畜效果好、效益高的特性，已经在某些地区成为牲畜越冬的主要饲料作物（孙娜,等,2009） 。由于饲草型小黑麦品种有着其他饲草作物不可替代的优点，因此在新疆玉米花粉诱导小黑麦单倍体技术建立及单倍体诱导率遗传规律分析 3 发展小黑麦饲草业意义深远。国内外对小黑麦的经济价值及饲草价值也进行了大量的研究，这些研究成果为小黑麦在世界范围的发展起到了有力的推动作用。 因为小黑麦的发展不仅在解决我国的粮
14、食问题，而且在缓解我国饲草紧缺问题上发挥重要作用，因而对它进行更全面，更深入的研究是非常必要的。由于我国国土面积辽阔，再加上气候差异较大，使得小黑麦在全国范围内的推广受限，要想更快更顺利地加快小黑麦的推广进程，就要不断地而且快速地育出品质更优良且适应性更强的品种，而在众多的育种手段中，单倍体育种无疑是一种不可或缺的快速的育种途径。目前，花药培养已渐渐地被人们应用于产生小黑麦单倍体的研究上（孙娜,等,2009） ，并成功获得了单倍体植株及双单倍体植株。迄今为止，国内外对玉米花粉诱导小黑麦产生单倍体方面研究甚少，国内方面的研究几乎是一片空白，如果能将玉米花粉诱导法成功的应用于产生小黑麦单倍体上，对
15、于小黑麦的研究与应用将会开辟一条崭新的育种捷径。玉米花粉诱导小黑麦单倍体技术建立及单倍体诱导率遗传规律分析 4 第一章 文献综述 1.1 植物单倍体的研究进展 高等植物的单倍体是具有正常孢子体染色体数目一半的个体，常用于研究物种的起源、进化和亲缘关系（George, et al, 1989; 季道潘,等,1984） 。在单倍体材料中，由于同源染色体之间具有单一性，所以对其加倍后即为纯系，可以迅速稳定品系，并且可将缩短育种时间缩短3-4年；此外单倍体植株还是研究染色体行为、开展作物农艺性状标记的理想材料。由于自然界高等植物的单倍体的受精是经过不正常的过程出现的，所以单倍体产生的频率很低。自然界单
16、倍体植株的产生方式大致有以下几种： (l) 无配子生殖：指由胚囊中卵细胞之外的其它单倍体细胞，发育而成的植株也是单倍体。这是自然界产生单倍体植株的一条重要途径。 (2) 孤雌生殖： 指卵细胞不经过真正的雌雄配子的结合而直接分裂形成的单倍体胚，进而发育成为单倍体植株。 (3) 孤雄生殖：成熟的卵细胞经过授粉之后，逐渐退化消失，由精核单独发育成为单倍体植株的过程。 迄今为止， 人们在自然产生的单倍体人工加倍后用作育种材料这一方法上取得了一定的成绩。但是，由于自然界高等植物的单倍体产生的频率很低，因此阻碍了其在育种实践中的广泛应用 （王得元,等,2002） 。 为了大量获得单倍体， 很多研究者采用多种方法，诱导作物单性生殖，取得了一定的结果。例如： (l)花药培养：花药培养即将发育到一
