玉米单倍体育种高效技术体系的创建

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获奖名称：

技术发明奖

获奖区域：

教育部

获奖等级：

一等奖

主要完成人：

陈绍江; 李建生; 金危危; 黎亮; 宋同明; 李浩川

关键词：

创建;  体系;  倍体;  育种;  单倍体;  技术;  单倍体育种;  玉米;  高效技术;  技术体系;  体育;  高效; 

第一完成单位：

中国农业大学

获奖时间：

2016

项目名称：

强优势玉米杂交种的创制与应用

联系人：

杜玲

联系电话：

010-62732906

电子邮件：

邮编：

地址：

北京市海淀区圆明园西路2号

合作完成单位：

单位电话：

010-62731053

传真：

010-62732713

网址：

推荐单位(专家)：

摘要：

　　玉米是我国种植面积最大和总产最高的作物，也是利用杂种优势最成功的作物之一。自交系的选育是玉米育种的核心环节。常规方法选育自交系至少需要8-10个世代，而双倍体育种在两个世代即可获得高度纯合的自交系，因此是玉米育种中的革新性技术。立项阶段，国内双倍体育种几乎为空白，国外双倍体育种也处于起步阶段，而且很多关键技术处于保密状态。本项目通过二十余年的研究，在双单倍体育种的三个关键环节：单倍体诱导、鉴别和加倍方面均有突破，从而形成具有独立知识产权的双单倍体育种技术体系，大大推动了国内双单倍体育种技术的应用及技术变革。主要发明点及创新性如下： 　　发明点1：选育了国际上第一个高油型单倍体诱导系-农大高诱1号，籽粒油分达到7.5%； 在此基础之上选育了一系列的农大高频诱导系，并大规模应用于育种，诱导率一般在10%左右。在国际上首先发现第9号染色体上的重要诱导基因，并进行了精细定位，还精细定位了第1号染色体的诱导基因。基于定位结果，开发了相应的分子标记，在国际上率先建立高频诱导系的分子标记辅助选育技术，成功选育出高油分高诱导率的双高诱导系H1、H2、H3（8%）及高频诱导系X73（15.38%）。自选隐性遗传材料黄苗Syn695为遗传测验种，为准确快速评价单倍体诱导率及诱导系选育提供了有效手段。首次提供了直接的分子细胞学证据，支持单倍体诱导机理的染色体消除假说。 　　发明点2：国际上首次提出了利用油分花粉直感效应进行单倍体鉴别的原理，开辟了利用籽粒化学成分鉴别单倍体的技术路线，建立了大规模高通量的单倍体筛选方法。以油分花粉直感鉴别单倍体原理为基础成功研发出国际上第一台油分检测与筛选的核磁共振单倍体自动化筛选设备，单倍体的鉴别准确性可以达到90%以上，实现了玉米单倍体籽粒鉴别和挑选的自动化。此外，开发出基于可见光和近红外光谱的固体籽粒的自动检测与分选系统，可用于玉米单倍体籽粒的粗筛选。 　　发明点3：率先在国内建立了高效的单倍体化学加倍技术体系，其中以秋水仙素为基础的加倍体系目前在国内得到了广泛应用，加倍率达到20-70%。建立了自然加倍、种子或幼苗加倍和组培加倍体系，实现了单倍体育种技术的工程化，同时打破国外相关的技术垄断，提升了国内玉米双单倍体技术的应用水平。在国际上首先提出利用早期自然恢复进行一步成系的EH方法，为单倍体育种技术的进一步提升提供了新的思路，并在此基础之上提出了TH，CH，BH单倍体应用新途径。