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Ampha Z32花粉活力分析仪在小麦育种和制种中的应用
日期:2021-07-21 19:45:51

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花粉活力、花粉数量和花粉散粉的动态变化是小麦育种的关键因素。温度、光照、湿度、辐射、施用农药等不利环境条件都会对花粉活力、花粉数量以及散粉周期产生负面影响,从而导致授粉成功率降低,粮食产量下降。


—— 杂交制种过程中雄性品系的筛选 ——


杂交小麦是由精心挑选的自交系杂交而成。杂交小麦生产的挑战在于杂交亲本种子的选育和商品化增殖。小麦作为一种自花授粉作物,通常自然异交率极低,因此在小麦杂交制种过程中,进行大规模、强制性的异花授粉是必须的。选择能产生高质量、高数量花粉的雄性品系,优化雌性株系种植比例是保证异花授粉成功的关键。


传统的花粉活力分析方法是基于染色或萌发法。但对小麦来说,其花粉寿命较短,且对液体极其敏感,遇水后花粉粒特别容易爆裂,因此这两种方法都不适用于小麦、水稻等敏感花粉的分析。


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Ampha Z32花粉活力分析仪无需染色、萌发等繁琐的前处理过程,只需取用微量的花粉样品添加少量缓冲液过滤后即可进行测量,整个测量过程不超过2min,是一种可以快速、精准、高效分析花粉活力的方法。可应用于:

  
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—— 分析花粉散粉动态变化 ——

量化固定区域、固定时间内的花粉散粉量是一种可有效筛选高花粉产量的雄株系的方法。利用AmphaZ32花粉活力分析仪和花粉收集器,可以分析整个花期花粉散粉的动态变化(Ampha Z32花粉活力分析仪在玉米育种和制种中的应用)。

花粉散粉试验

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上图记录了两个小麦品种在两天的固定时间间隔内花粉散粉量的变化,灰色的点是同一区域内单个花粉捕集器的花粉数量,测试每隔两小时进行一次,每天持续10小时。
 
小麦花粉捕集器

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上图为简易小麦花粉捕集器,由捕集器支架、50ml离心管、过滤器和漏斗组成。捕集器即插即拔,根据试验设置将捕集器固定到待测试小麦样地即可。离心管中盛有能长期稳定花粉粒的AmphaCount计数缓冲液。
 
定量每穗小麦的花粉量

另一种可以优化雌雄植株比例的方法是对整株麦穗的花粉散粉量进行量化。

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使用花粉隔离袋收集小麦花粉,图中显示了每穗小麦的散粉量,灰色点是单株麦穗的花粉量,不同颜色代表不同的小麦品种。量化整株麦穗的花粉量可以成为筛选雄性品系的一个附加指标。
 
评估小麦花粉散粉后的活力时效

小麦花粉活力维持时间较短。在杂交小麦育种中,确保具有较高活力和较长的寿命花粉由雄株传至雌株是是否必要的。因此对不同小麦品系的花粉活力进行评估并筛选出优质亲本品系,是提高育种结果的有效手段。

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小麦花粉活力时效

该图记录了小麦散粉后的花粉活力的变化,检测时间间隔为10min。
 
筛选高抗高耐小麦品系

小麦花粉对温度、光照、湿度、辐射、施用农药等非生物胁迫因素非常敏感,尤其是在开花期间,高温会对花粉质量产生明显的负面影响,导致结实率下降。

通过监测高温和干旱对花粉发育和成熟花粉品质的影响,可以帮助筛选高抗高耐品系进行育种。

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—— 小麦小孢子发育-DH育种 ——

双单倍体(DH)育种是一项重要的现代生物育种技术,可大幅度缩短开发新品种所需的时间,加快植物育种计划。Ampha Z32花粉活力分析仪可在DH育种过程的各个环节通过对大量样品的测量,为DH育种决策提供可靠的数据支持,从而节约育种成本并显著提高DH育种效率。

 
区分小孢子不同的发育时期

下图为Ampha Z32花粉活力分析仪测量不同发育时期小穗的小孢子得到的相位-振幅散点分布的叠加图。Y轴(振幅)上的偏移代表细胞体积的增长。

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鉴别单核期小孢子

单核早中期是小麦DH育种的关键时期,准确筛选单核期小孢子,对提高DH的生产效率而言是至关重要的。Ampha Z32花粉活力分析仪可在2min内准确测量分析上万个小孢子细胞,可监测小孢子从单核早期到花粉脱落的整个发育过程,从而准确筛选出处于单核早期至单核中期的小孢子,Ampha Z32花粉分析仪可应用于DH育种中的常规监测。

了解穗和小穗发育阶段的异质性

麦穗不同部位甚至同一个小穗中都可能含有一系列处于不同的发育阶段小孢子。小麦DH育种中需要选取处于在单核早中期的小孢子。用Ampha Z32可准确鉴定正确发育阶段,并在短时间内测量大量的样本,从而更高效且准确地加快育种过程。

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如图所示,麦穗不同穗位的小穗中单核、双核和三核小孢子的比例不同。也就是说不同小穗的小孢子处于不同的发育阶段,即使同一个小穗也可能含有不同发育阶段的小孢子。

综上,Ampha Z32花粉活力分析仪分析速度快、检测通量高,不仅可应用于大量品种间花粉活力测量、高温敏感型种质资源的筛选,还可指导生产者合理调整雌雄植株的种植比例,帮助育种者优化DH育种策略,是一款可为农业生产及科研决策,提供可靠数据支撑的测量工具。

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