作物学报 ›› 2025, Vol. 51 ›› Issue (8): 2033-2047.doi: 10.3724/SP.J.1006.2025.51023
鲁向前1(), 付玉洁1, 赵俊恒1, 郑楠楠1, 孙楠楠1, 张国平1,2, 叶玲珍1,2,*(
)
LU Xiang-Qian1(), FU Yu-Jie1, ZHAO Jun-Heng1, ZHENG Nan-Nan1, SUN Nan-Nan1, ZHANG Guo-Ping1,2, YE Ling-Zhen1,2,*(
)
摘要: 依赖花药培养的单倍体育种是小麦品种高效选育的重要方法, 但花药培养效率品种间差异显著, 限制了该技术的广泛应用。目前已鉴定到石4185、H307和周麦16等高花药培养力的小麦品种(系), 但可用于规模化小麦育种的高花药培养力材料明显不足。本研究系统鉴定了全国94个温室生长的小麦品种的花药培养力相关性状。结果表明, 94个品种的花药最佳取样时期在幼穗顶部与叶耳距离为-5~2 cm, 其中-2 cm时取样最多, 且在温室和田间2种环境下生长的供试材料, 其花药最佳取样时期的穗部形态特征也有差异。94个温室生长的小麦品种花药培养愈伤组织诱导率、绿芽分化率、白芽分化率及绿苗产率的变幅分别为0~15%、0~100%、0~60%和0~22.95%, 愈伤诱导率与绿芽分化率、白芽分化率及绿苗产率均呈极显著正相关, 2种环境下生长的供试材料, 其花药培养愈伤诱导率表现一致。在94个品种中, 14个品种的绿苗产率超过1%, 其中6个品种达到高花药培养力标准, 且农艺性状优良, 可用于小麦单倍体创制与育种。本研究为小麦单倍体育种提供了实用技术与种质材料。
[1] |
Ferrie A M R, Bhowmik P, Rajagopalan N, Kagale S. CRISPR/Cas9-mediated targeted mutagenesis in wheat doubled haploids. Methods Mol Biol, 2020, 2072: 183-198.
doi: 10.1007/978-1-4939-9865-4_15 pmid: 31541447 |
[2] | Srivastava P, Bains N S. Biotechnol Crop Improvement, Volume 1. Switzerland: Springer International Publishing AG, 2018. |
[3] | Eliby S, Bekkuzhina S, Kishchenko O, Iskakova G, Kylyshbayeva G, Jatayev S, Soole K, Langridge P, Borisjuk N, Shavrukov Y. Developments and prospects for doubled haploid wheat. Biotechnol Adv, 2022, 60: 108007. |
[4] | 王炜, 叶春雷, 杨随庄, 陈琛, 罗俊杰. 花药培养技术在小麦种质资源创制及育种中的应用. 中国种业, 2018, (11): 25-29. |
Wang W, Ye C L, Yang S Z, Chen C, Luo J J. Application of Anther culture technique in wheat germplasm creation and breeding. China Seed Ind, 2018, (11): 25-29 (in Chinese with English abstract). | |
[5] |
李辉, 陈孝, 辛志勇, 马有志, 徐惠君. 普通小麦-簇毛麦6DL/6VS抗白粉病易位系的选育及鉴定. 中国农业科学, 1999, 32: 9-17.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.1999-32-05-9-17 |
Li H, Chen X, Xin Z Y, Ma Y Z, Xu H J. Development and identification of wheat-Haynaldia villosa 6DL/6VS translocation lines with powdery mildew resistance. Sci Agric Sin, 1999, 32: 9-17 (in Chinese with English abstract). | |
[6] | 翁跃进, 董玉琛. 普通小麦-顶芒山羊草异源附加系的创建和鉴定: I. 小麦花药培养对创建普通小麦-顶芒山羊草异源附加系的作用. 作物学报, 1995, 21: 39-44. |
Weng Y J, Dong Y C. Development of Aegilops comosa addition lines in common wheat (Triticum aestivum L.): I. effection of wheat anther culture to development of Aegilops comosa addition lines in common wheat. Acta Agron Sin, 1995, 21: 39-44 (in Chinese with English abstract). | |
[7] |
刘录祥, 郭会君, 赵林姝, 李军辉, 古佳玉, 赵世荣, 王晶. 植物诱发突变技术育种研究现状与展望. 核农学报, 2009, 23: 1001-1007.
doi: 10.11869/hnxb.2009.06.1001 |
Liu L X, Guo H J, Zhao L S, Li J H, Gu J Y, Zhao S R, Wang J. Current status and outlook perspectives of induced mutations for plant improvement. J Nucl Agric Sci, 2009, 23: 1001-1007 (in Chinese with English abstract). | |
[8] | Orłowska R, Pachota K A, Machczyńska J, Niedziela A, Makowska K, Zimny J, Bednarek P T. Improvement of anther cultures conditions using the Taguchi method in three cereal crops. Electron J Biotechnol, 2020, 43: 8-15. |
[9] | Germanà M A. Anther culture for haploid and doubled haploid production. Plant Cell Tissue Organ Cult, 2011, 104: 283-300. |
[10] | 高润红, 郭桂梅, 何婷, 杜志钊, 任金宝, 刘成洪, 陆瑞菊. 大麦旗叶距对小孢子发育时期、愈伤组织诱导以及绿苗再生的影响. 南京农业大学学报, 2021, 44: 36-41. |
Gao R H, Guo G M, He T, Du Z Z, Ren J B, Liu C H, Lu R J. Effects of the flag leaf space on microspore developmental stage, callus induction and green plant regeneration in barley. J Nanjing Agric Univ, 2021, 44: 36-41 (in Chinese with English abstract). | |
[11] | Mayakaduwa D M R G, Silva T D. A cytological indicator allows rapid assessment of microspore maturity, leading to improved in vitro anther response in indica rice (Oryza sativa L.). Vitro Cell Dev Biol Plant, 2017, 53: 591-597. |
[12] | Warchoł M, Czyczyło-Mysza I, Marcińska I, Dziurka K, Noga A, Kapłoniak K, Pilipowicz M, Skrzypek E. Factors inducing regeneration response in oat (Avena sativa L.) anther culture. Vitro Cell Dev Biol Plant, 2019, 55: 595-604. |
[13] | Lantos C, Weyen J, Orsini J M, Gnad H, Schlieter B, Lein V, Kontowski S, Jacobi A, MihÁly R, Broughton S, et al. Efficient application of in vitro anther culture for different European winter wheat (Triticum aestivum L.) breeding programmes. Plant Breed, 2013, 132: 149-154. |
[14] | Santra M, Ankrah N, Santra D K, Kidwell K K. An improved wheat microspore culture technique for the production of doubled haploid plants. Crop Sci, 2012, 52: 2314-2320. |
[15] | 赵林姝, 刘录祥, 古佳玉, 谢永盾, 郭会君, 赵世荣, 李军辉, 熊宏春. 冬小麦高花药培养力基因型的筛选. 麦类作物学报, 2017, 37: 1294-1300. |
Zhao L S, Liu L X, Gu J Y, Xie Y D, Guo H J, Zhao S R, Li J H, Xiong H C. Screening of winter wheat germplasms with high anther culture ability. J Triticeae Crops, 2017, 37: 1294-1300 (in Chinese with English abstract). | |
[16] | 吕学莲, 白海波, 蔡正云, 董建力, 高晓原, 陈雪, 李树华. 小麦花药培养的基因型效应及优良基因型筛选. 中国农学通报, 2011, 27(33): 13-17. |
Lyu X L, Bai H B, Cai Z Y, Dong J L, Gao X Y, Chen X, Li S H. Effect of genotype on wheat anther culture and selection of choiceness genotype. Chin Agric Sci Bull, 2011, 27(33): 13-17 (in Chinese with English abstract).
doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.2011-1802 |
|
[17] | 姜秀芳, 郑继周, 邓春霞, 韩玉林, 王凤真. 小麦花培材料的筛选和利用. 中国农学通报, 2005, 21(2): 62-64. |
Jiang X F, Zheng J Z, Deng C X, Han Y L, Wang F Z. Screening and utilization of wheat flower culture materials. Chin Agric Sci Bull, 2005, 21(2): 62-64 (in Chinese with English abstract). | |
[18] |
王炜, 陈琛, 叶春雷, 贺小宝, 杜旺喜, 王云贵, 杨芳萍, 杨文雄, 杨随庄, 王方, 等. 甘肃主栽小麦品种及骨干亲本花药培养特性评价及分析. 核农学报, 2016, 30: 1059-1066.
doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2016.06.1059 |
Wang W, Chen C, Ye C L, He X B, Du W X, Wang Y G, Yang F P, Yang W X, Yang S Z, Wang F, et al. Evaluation and analysis of anther culture characteristics in Gansu wheat cultivars and backbone parents. J Nucl Agric Sci, 2016, 30: 1059-1066 (in Chinese with English abstract).
doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2016.06.1059 |
|
[19] | 朱建楚, 贺学礼, 王辉. 西农1376小麦早熟高产的生物学特性分析. 麦类作物学报, 1996, 27: 31-33. |
Zhu J C, He X L, Wang H. Biological characteristics of early maturity and high yield of Xinong 1376 wheat. J Triticeae Crops, 1996, 27: 31-33 (in Chinese). | |
[20] | 朱有朋, 郭春燕, 孙文鑫, 马彩艳, 袁水泉, 詹克慧. 小麦骨干亲本豫麦2号的育种价值分析. 中国农学通报, 2009, 25(19): 50-54. |
Zhu Y P, Guo C Y, Sun W X, Ma C Y, Yuan S Q, Zhan K H. Breeding value of the wheat corner stone parent Yumai 2. Chin Agric Sci Bull, 2009, 25(19): 50-54 (in Chinese with English abstract).
doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.2009-0997 |
|
[21] |
张勇, 阎俊, 肖永贵, 郝元峰, 张艳, 徐开杰, 曹双河, 田宇兵, 李思敏, 闫俊良, 等. 中麦895高产稳产优质特性遗传解析. 中国农业科学, 2021, 54: 3158-3167.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.15.002 |
Zhang Y, Yan J, Xiao Y G, Hao Y F, Zhang Y, Xu K J, Cao S H, Tian Y B, Li S M, Yan J L, et al. Characterization of wheat cultivar Zhongmai 895 with high yield potential, broad adaptability, and good quality. Sci Agric Sin, 2021, 54: 3158-3167 (in Chinese with English abstract).
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.15.002 |
|
[22] |
李慧, 赵林姝, 古佳玉, 郭会君, 谢永盾, 熊宏春, 赵世荣, 丁玉萍, 徐延浩, 刘录祥. 小麦花药培养体系优化及高再生力基因型的筛选. 植物遗传资源学报, 2022, 23: 738-745
doi: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211021003 |
Li H, Zhao L S, Gu J Y, Guo H J, Xie Y D, Xiong H C, Zhao S R, Ding Y P, Xu Y H, Liu L X. Optimizing of anther culture system and screening wheat genotypes with higher regeneration ability. J Plant Genetic Resour, 2022, 23: 738-745 (in Chinese with English abstract). | |
[23] | 蔡正云, 吕学莲, 白海波, 董建力, 段敦亮, 李树华, 魏亦勤. 基因型对小麦花药培养的影响研究. 广东农业科学, 2014, 41(24): 1-5. |
Cai Z Y, Lyu X L, Bai H B, Dong J L, Duan D L, Li S H, Wei Y Q. Effects of genotypes on wheat anther culture. Guangdong Agric Sci, 2014, 41(24): 1-5 (in Chinese with English abstract). | |
[24] | 王宁, 许铭, 王建锋, 王浩庭, 韩德俊, 康振生, 韩青梅. 转LTP基因T0代小麦的获得及抗条锈病鉴定. 中国农业大学学报, 2015, 20(3): 9-14. |
Wang N, Xu M, Wang J F, Wang H T, Han D J, Kang Z S, Han Q M. Wheat T0 generation of transgenic LTP genes and identification of resistance to stripe rust. J China Agric Univ, 2015, 20(3): 9-14 (in Chinese with English abstract). |
[1] | 杨婷婷, 陈娟, ABDUL Rehman, 李婧, 闫素辉, 汪建来, 李文阳. 花后弱光对软质小麦干物质积累转运、籽粒产量和淀粉品质的影响[J]. 作物学报, 2025, 51(8): 2204-2219. |
[2] | 张飞飞, 何万龙, 焦文娟, 白斌, 耿洪伟, 程宇坤. 小麦抗条锈病相关性状元分析及候选基因分析[J]. 作物学报, 2025, 51(8): 2111-2127. |
[3] | 闫喆林, 任强, 樊志龙, 殷文, 孙亚丽, 范虹, 何蔚, 胡发龙, 闫丽娟, 柴强. 氮肥后移优化绿洲灌区小麦间作玉米种间关系提高氮素利用效率[J]. 作物学报, 2025, 51(8): 2190-2203. |
[4] | 宋改利, 王璐倩, 屈柯飞, 唐建卫, 董纯豪, 黄振朴, 高艳, 牛吉山, 殷贵鸿, 李巧云. Bipolaris sorokiniana黑胚病对中筋小麦淀粉含量、粒度分布与糊化特性的影响[J]. 作物学报, 2025, 51(8): 2164-2175. |
[5] | 王曜阔, 王文政, 张敏, 刘希伟, 杨敏, 李昊昱, 张灵鑫, 闫彦菲, 蔡瑞国. 水氮运筹对冬小麦籽粒GMP合成和面粉加工品质的影响[J]. 作物学报, 2025, 51(8): 2176-2189. |
[6] | 高梦娟, 赵贺莹, 陈家辉, 陈晓倩, 牛萌康, 钱琪润, 崔陆飞, 邢江敏, 银庆淼, 郭雯, 张宁, 孙丛苇, 阳霞, 裴丹, 贾奥琳, 陈锋, 余晓东, 任妍. 小麦抗纹枯病新位点Qse.hnau-5AS的定位及其候选基因鉴定[J]. 作物学报, 2025, 51(8): 2240-2250. |
[7] | 姜朋, 吴磊, 黄倩楠, 李畅, 王化敦, 何漪, 张鹏, 张旭. 矮秆基因Rht-D1在长江中下游麦区的育种利用探索[J]. 作物学报, 2025, 51(8): 2077-2086. |
[8] | 蔡金珊, 李超男, 王景一, 李宁, 柳玉平, 景蕊莲, 李龙, 孙黛珍. 小麦幼苗根系性状全基因组关联分析及TaSRL-3B优异等位基因发掘[J]. 作物学报, 2025, 51(8): 2020-2032. |
[9] | 吴柳格, 陈坚, 张鑫, 邓艾兴, 宋振伟, 郑成岩, 张卫建. 近二十年国审冬小麦品种的产量与品质性状变化趋势研究[J]. 作物学报, 2025, 51(7): 1814-1826. |
[10] | 赵佳雯, 李子洪, 欧星雨, 王伊朗, 丁小飞, 梁乐瑶, 丁文金, 张海鹏, 马尚宇, 樊永惠, 黄正来, 张文静. 氮肥与钾肥运筹对弱筋小麦籽粒产量、品质的影响[J]. 作物学报, 2025, 51(7): 1914-1933. |
[11] | 赵超男, 王金凤, 张玉, 张丽, 李瑞琦, 王鹏飞, 李鸽子, 张宏军, 虞波, 康国章. 全基因组关联分析定位与挖掘小麦氮高效基因[J]. 作物学报, 2025, 51(7): 1801-1813. |
[12] | 王天译, 杨绣娟, 赵佳佳, 郝宇琼, 郑兴卫, 武棒棒, 李晓华, 郝水源, 郑军. 山西小麦醇溶蛋白多样性及其对面粉品质效应研究[J]. 作物学报, 2025, 51(7): 1784-1800. |
[13] | 陈如雪, 孙丽芳, 张芯源, 牟海萌, 张永新, 袁丽雪, 彭仕乐, 王壮壮, 王永华. 秸秆还田与微生物菌剂配施对冬小麦旗叶碳氮代谢及产量形成的影响[J]. 作物学报, 2025, 51(7): 1901-1913. |
[14] | 吕国锋, 范金平, 吴素兰, 张晓, 赵仁慧, 李曼, 王玲, 高德荣, 别同德, 刘健. 早熟小麦品种扬麦37主要目标性状的遗传构成分析[J]. 作物学报, 2025, 51(6): 1538-1547. |
[15] | 吴美娟, 张寅辉, 李元昊, 刘海霞, 黄以琳, 李甜, 刘红霞, 张学勇, 郝晨阳, 郭杰, 侯健. 小麦蔗糖合酶基因TaSUS2调控籽粒淀粉合成及品质的功能研究[J]. 作物学报, 2025, 51(6): 1514-1525. |
|