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摘要：52333Dt是山东农业大学选育出的玉米矮秆突变材料，矮秆性状由一个新的显性单基因控制，暂定名为Dt。在前期研究的基础上，本文对52333Dt的降秆机制进行了初步研究，发现分离群体中矮秆植株比高秆植株平均多一个节间，节间为均匀缩短，平均株高只有高秆植株的49.57％。细胞学研究发现节间缩短是由于细胞伸长受到了抑制。
关键词：玉米(Zea mays L)；矮秆；突变体；解剖
中图分类号：S513.032 文献标识号：A 文章编号：1001-4942(2010)10-0024-03
玉米是我国主要的粮食作物，矮秆抗倒是玉米育种的重要目标性状。高等植物的矮生性一般和内源激素有密切的关系，因此，发掘新的矮源、深入研究矮秆基因是矮化育种的基础，也是进行激素代谢调控研究的重要实验材料。矮生玉米的遗传机制有单基因矮生体系和多基因矮生体系，经鉴定具有降低株高效应的矮生单基因有33个，其中有些矮生基因是等位的。目前为止有25个不同的矮生单基因在染色体上的位置已确定，有an1(1.08)、br(1.07)、br2(mil)(1.06)、br3(5.04)、bv1(5.04)、bv2(rd1，1.11)、ctl(8.01)、ct2(rd3，1.01)、d1(d4)(3.02)、d2(d3，9.03)、d5(2.02)、D8(Mpl1)(1.10)、D9(5.oo-5.02)、d10(2.08)、d12(8.08)、na1(3.06)、na2(5.03)、M3(4.05)、py1(tan1，6.05)、py2(1.11)、rd2(6.00)、clt-1(8.04-8.06)、tdl(ttdl，5.04)、wrpl(2.04)、yd2(3.06)。这些基因除D8(Mpl1)、D9外都是隐性的，并且现有的矮生资源大多属于隐性单基因控制。
2003年在杂交种CL1077的自交后代中发现玉米矮秆突变体，多代自交后选育出高秆和矮秆52333Dt近等基因系。初步的遗传分析表明，52333Dt的矮秆性状由一个新的显性单基因控制，不受细胞质效应的影响，并将此基因暂定名为Dt。近几年的研究表明Dt基因没有不良的遗传效应，在玉米的矮化育种和激素代谢调控研究中具有潜在的应用价值。本试验对此矮秆突变体的矮化特征和降秆机理进行了初步研究。
1、材料与方法
1.1 供试材料
52333Dt是本实验室从矮秆突变体中配育出的Dt基因的近等基因系，Mo17、Lx9801是普通高秆自交系；通过杂交和回交建立了BC1分离群体：Mo17/52333Dt//Mo17和Lx9801/52333Dt//Lx9801。
1.2 试验设计及方法
1.2.1 田间试验
2007年春种植52333Dt、M017、Lx9801，以52333Dt为供体亲本，高秆自交系Mo17和Lx9801为轮回亲本，分别构建BC，回交分离群体Mo17/52333Dt//M017及Lx9801/52333Dt/Lx9801。2009年春种植BC1群体，植株出现第5片和第10片叶时进行标记以便成熟期计数BC。分离群体高秆和矮秆的叶片。另外，随机取Lx9801/52333Dt//Lx9801群体高秆和矮秆各200株，测量其株高及各伸长节间的长度。
1.2.2 石蜡切片的制作在抽雄期随机取近等基因系的矮秆和高秆植株的穗部节间，分别在此节间的中部切约0.3cm×O.3cm×0.5cm大小的块用于制作石蜡切片。石蜡切片的制作参照徐青等的方法，观察比较矮秆和高秆植株茎秆细胞的异同。
2、结果与分析
2.1 回交群体矮秆与高秆叶片数分析
试验结果(表1)表明，Mo17/52333Dt//Mo17分离群体中，矮秆的叶片数比高秆的平均多1.11片；1x9801/52333Dt//Lx9801分离群体中，矮秆的比高秆的叶片数平均多0.96片。
2.2 回交群体矮秆与高秆株高比较
2003年在杂交种CLl077的自交后代发现玉米矮秆突变体52333Dt，株高只有1m左右。种植Lx9801/52333Dt//Lx9801分离群体，成熟期测量分离群体的株高(表2)，矮秆的平均株高约为116cm，高秆的平均株高约为234cm，矮秆的株高只有高秆的49.57％，说明突变体植株明显矮化。
2.3 矮秆突变体节间矮化分析
2.3.1 回交群体矮秆和高秆节间的比较分析
水稻矮秆基因研究中，根据各个节间相对伸长模式的不同，研究者已经将水稻矮秆基因的秆型分为dn-、dm-、d6-、nl-和sh-等5类。矮秆单基因玉米中的绝大多数个体都表现为植株矮小畸形，并且玉米基部节间伸长太短无法测量。因此测量Lx9801/52333Dt//Lx9801分离群体的各伸长节间时，参照水稻节间测量比较的方法，伸长节间的编号从上到下，雄穗穗部节间为倒数第1节间(包括雄穗长)，下面节间依次类推，高秆和矮秆各测量200株。结果发现矮秆的伸长节间为13-17节，高秆的伸长节间为12-16节，矮秆的比高秆的多出一节。这与以前报道的矮化一般是由节间数减少引起的结论相反，从而从另一方面说明了该突变体的新颖性。
图1为高秆和矮秆的各伸长节问长度的平均值。由于矮秆的伸长节间比高秆的伸长节间多出一节，我们从倒数第1节间开始，比较高秆和矮秆的伸长节间，下面节间依次类推，结果发现矮秆的节间长度分别为高秆对应节间长度的49.36％、46.13％、46.05％、46.13％、46.11％、47.17％、51.71％、53.32％、54.78％、55.28％、55.78％、54.98％、54.24％、52.25％、53.58％、52.41％，表明该玉米矮秆突变体节间均匀缩短。
2.3.2 近等基因系矮秆植株和高秆植株节间的细胞学比较
玉米茎秆的伸长是由于节间分生组织细胞的分裂和伸长区细胞的伸长造成的。为了进一步认识突变体矮化的原因，我们对近等基因系的矮秆单株和高秆单株的穗部节间进行解剖学观察，图2为相同部位、相同放大倍数(400×)、同等大小下的纵切面，矮秆植株茎秆细胞与高秆植株茎秆细胞在排列上没有明显的差别，但是矮秆植株茎秆细胞明显短于高秆植株茎秆细胞。可能由于茎秆细胞的伸长受到了抑制，从而导致突变体节间缩短，植株矮化。
3、讨 论
作物株高取决于主茎节数和节间长度，矮秆基因导致作物形态学和细胞学的变化。从形态学上看，矮秆作物一般表现为节数的减少或节间长度的缩短，或者二者同时发生，节间缩短又可出现各节间均匀缩短或某些特定节间缩短；从细胞学上看，作物矮化可能是茎节间的细胞数目减少或单细胞平均长度缩短。本突变体的显著特征是节间数比高秆植株多一个，和水稻矮秆突变体ipdl相同。该突变体的节间为均匀缩短，其茎秆细胞较高秆植株的茎秆细胞变短，因此突变体节间缩短，植株矮化。
参考文献：
[1]张素梅，刘风军，刘保申，等，新的玉米显性矮秆基因的发现及初步分析[J]，玉米科，2007，15(3)：15-18
[2]王立静，哈丽旦。张素梅。等，新的玉米矮秆突变基因的鉴定与遗传分析[J]，华北农学报，2008，23(5)：23-25
[3]徐青，植物石蜡切片双重染色技术的改进[J]，宁夏农学院学报，1999，20(2)：89-90
[4]赵俊，木万福，张志星，植物石蜡切片技术改进[J]，安徽农学通报，2009，15(5)：69，90
[5]袁运动，程祝宽，刘保申，等，水稻矮秆突变体ipdl的遗传分析及其基因精细定位[J]，山东农业大学学报(自然科学版)，2008，40(1)：1-6
关键词：玉米(Zea mays L)；矮秆；突变体；解剖
中图分类号：S513.032 文献标识号：A 文章编号：1001-4942(2010)10-0024-03
玉米是我国主要的粮食作物，矮秆抗倒是玉米育种的重要目标性状。高等植物的矮生性一般和内源激素有密切的关系，因此，发掘新的矮源、深入研究矮秆基因是矮化育种的基础，也是进行激素代谢调控研究的重要实验材料。矮生玉米的遗传机制有单基因矮生体系和多基因矮生体系，经鉴定具有降低株高效应的矮生单基因有33个，其中有些矮生基因是等位的。目前为止有25个不同的矮生单基因在染色体上的位置已确定，有an1(1.08)、br(1.07)、br2(mil)(1.06)、br3(5.04)、bv1(5.04)、bv2(rd1，1.11)、ctl(8.01)、ct2(rd3，1.01)、d1(d4)(3.02)、d2(d3，9.03)、d5(2.02)、D8(Mpl1)(1.10)、D9(5.oo-5.02)、d10(2.08)、d12(8.08)、na1(3.06)、na2(5.03)、M3(4.05)、py1(tan1，6.05)、py2(1.11)、rd2(6.00)、clt-1(8.04-8.06)、tdl(ttdl，5.04)、wrpl(2.04)、yd2(3.06)。这些基因除D8(Mpl1)、D9外都是隐性的，并且现有的矮生资源大多属于隐性单基因控制。
2003年在杂交种CL1077的自交后代中发现玉米矮秆突变体，多代自交后选育出高秆和矮秆52333Dt近等基因系。初步的遗传分析表明，52333Dt的矮秆性状由一个新的显性单基因控制，不受细胞质效应的影响，并将此基因暂定名为Dt。近几年的研究表明Dt基因没有不良的遗传效应，在玉米的矮化育种和激素代谢调控研究中具有潜在的应用价值。本试验对此矮秆突变体的矮化特征和降秆机理进行了初步研究。
1、材料与方法
1.1 供试材料
52333Dt是本实验室从矮秆突变体中配育出的Dt基因的近等基因系，Mo17、Lx9801是普通高秆自交系；通过杂交和回交建立了BC1分离群体：Mo17/52333Dt//Mo17和Lx9801/52333Dt//Lx9801。
1.2 试验设计及方法
1.2.1 田间试验
2007年春种植52333Dt、M017、Lx9801，以52333Dt为供体亲本，高秆自交系Mo17和Lx9801为轮回亲本，分别构建BC，回交分离群体Mo17/52333Dt//M017及Lx9801/52333Dt/Lx9801。2009年春种植BC1群体，植株出现第5片和第10片叶时进行标记以便成熟期计数BC。分离群体高秆和矮秆的叶片。另外，随机取Lx9801/52333Dt//Lx9801群体高秆和矮秆各200株，测量其株高及各伸长节间的长度。
1.2.2 石蜡切片的制作在抽雄期随机取近等基因系的矮秆和高秆植株的穗部节间，分别在此节间的中部切约0.3cm×O.3cm×0.5cm大小的块用于制作石蜡切片。石蜡切片的制作参照徐青等的方法，观察比较矮秆和高秆植株茎秆细胞的异同。
2、结果与分析
2.1 回交群体矮秆与高秆叶片数分析
试验结果(表1)表明，Mo17/52333Dt//Mo17分离群体中，矮秆的叶片数比高秆的平均多1.11片；1x9801/52333Dt//Lx9801分离群体中，矮秆的比高秆的叶片数平均多0.96片。
2.2 回交群体矮秆与高秆株高比较
2003年在杂交种CLl077的自交后代发现玉米矮秆突变体52333Dt，株高只有1m左右。种植Lx9801/52333Dt//Lx9801分离群体，成熟期测量分离群体的株高(表2)，矮秆的平均株高约为116cm，高秆的平均株高约为234cm，矮秆的株高只有高秆的49.57％，说明突变体植株明显矮化。
2.3 矮秆突变体节间矮化分析
2.3.1 回交群体矮秆和高秆节间的比较分析
水稻矮秆基因研究中，根据各个节间相对伸长模式的不同，研究者已经将水稻矮秆基因的秆型分为dn-、dm-、d6-、nl-和sh-等5类。矮秆单基因玉米中的绝大多数个体都表现为植株矮小畸形，并且玉米基部节间伸长太短无法测量。因此测量Lx9801/52333Dt//Lx9801分离群体的各伸长节间时，参照水稻节间测量比较的方法，伸长节间的编号从上到下，雄穗穗部节间为倒数第1节间(包括雄穗长)，下面节间依次类推，高秆和矮秆各测量200株。结果发现矮秆的伸长节间为13-17节，高秆的伸长节间为12-16节，矮秆的比高秆的多出一节。这与以前报道的矮化一般是由节间数减少引起的结论相反，从而从另一方面说明了该突变体的新颖性。
图1为高秆和矮秆的各伸长节问长度的平均值。由于矮秆的伸长节间比高秆的伸长节间多出一节，我们从倒数第1节间开始，比较高秆和矮秆的伸长节间，下面节间依次类推，结果发现矮秆的节间长度分别为高秆对应节间长度的49.36％、46.13％、46.05％、46.13％、46.11％、47.17％、51.71％、53.32％、54.78％、55.28％、55.78％、54.98％、54.24％、52.25％、53.58％、52.41％，表明该玉米矮秆突变体节间均匀缩短。
2.3.2 近等基因系矮秆植株和高秆植株节间的细胞学比较
玉米茎秆的伸长是由于节间分生组织细胞的分裂和伸长区细胞的伸长造成的。为了进一步认识突变体矮化的原因，我们对近等基因系的矮秆单株和高秆单株的穗部节间进行解剖学观察，图2为相同部位、相同放大倍数(400×)、同等大小下的纵切面，矮秆植株茎秆细胞与高秆植株茎秆细胞在排列上没有明显的差别，但是矮秆植株茎秆细胞明显短于高秆植株茎秆细胞。可能由于茎秆细胞的伸长受到了抑制，从而导致突变体节间缩短，植株矮化。
3、讨 论
作物株高取决于主茎节数和节间长度，矮秆基因导致作物形态学和细胞学的变化。从形态学上看，矮秆作物一般表现为节数的减少或节间长度的缩短，或者二者同时发生，节间缩短又可出现各节间均匀缩短或某些特定节间缩短；从细胞学上看，作物矮化可能是茎节间的细胞数目减少或单细胞平均长度缩短。本突变体的显著特征是节间数比高秆植株多一个，和水稻矮秆突变体ipdl相同。该突变体的节间为均匀缩短，其茎秆细胞较高秆植株的茎秆细胞变短，因此突变体节间缩短，植株矮化。
参考文献：
[1]张素梅，刘风军，刘保申，等，新的玉米显性矮秆基因的发现及初步分析[J]，玉米科，2007，15(3)：15-18
[2]王立静，哈丽旦。张素梅。等，新的玉米矮秆突变基因的鉴定与遗传分析[J]，华北农学报，2008，23(5)：23-25
[3]徐青，植物石蜡切片双重染色技术的改进[J]，宁夏农学院学报，1999，20(2)：89-90
[4]赵俊，木万福，张志星，植物石蜡切片技术改进[J]，安徽农学通报，2009，15(5)：69，90
[5]袁运动，程祝宽，刘保申，等，水稻矮秆突变体ipdl的遗传分析及其基因精细定位[J]，山东农业大学学报(自然科学版)，2008，40(1)：1-6