花粉活力、花粉數(shù)量和花粉散粉的動態(tài)變化是小麥育種的關(guān)鍵因素。溫度、光照、濕度、輻射、施用農(nóng)藥等不利環(huán)境條件都會對花粉活力、花粉數(shù)量以及散粉周期產(chǎn)生負面影響,從而導致授粉成功率降低,糧食產(chǎn)量下降。
—— 雜交制種過程中雄性品系的篩選 ——
雜交小麥是由精心挑選的自交系雜交而成。雜交小麥生產(chǎn)的挑戰(zhàn)在于雜交親本種子的選育和商品化增殖。小麥作為一種自花授粉作物,通常自然異交率極低,因此在小麥雜交制種過程中,進行大規(guī)模、強制性的異花授粉是必須的。選擇能產(chǎn)生高質(zhì)量、高數(shù)量花粉的雄性品系,優(yōu)化雌性株系種植比例是保證異花授粉成功的關(guān)鍵。
傳統(tǒng)的花粉活力分析方法是基于染色或萌發(fā)法。但對小麥來說,其花粉壽命較短,且對液體極其敏感,遇水后花粉粒特別容易爆裂,因此這兩種方法都不適用于小麥、水稻等敏感花粉的分析。
Ampha Z32花粉活力分析儀無需染色、萌發(fā)等繁瑣的前處理過程,只需取用微量的花粉樣品添加少量緩沖液過濾后即可進行測量,整個測量過程不超過2min,是一種可以快速、精準、高效分析花粉活力的方法。可應(yīng)用于:
- 分析花粉散粉動態(tài)變化
- 定量每穗小麥的散粉量
- 評估小麥散粉后的活力時效
- 篩選高抗高耐品系
- 小麥小孢子發(fā)育-DH育種
—— 分析花粉散粉動態(tài)變化 ——
量化固定區(qū)域、固定時間內(nèi)的花粉散粉量是一種可有效篩選高花粉產(chǎn)量的雄株系的方法。利用Ampha Z32花粉活力分析儀和花粉捕集器,可以分析整個花期花粉散粉的動態(tài)變化(
Ampha Z32花粉活力分析儀在玉米育種和制種中的應(yīng)用)。
花粉散粉試驗
上圖記錄了兩個小麥品種在兩天的固定時間間隔內(nèi)花粉散粉量的變化,灰色的點是同一區(qū)域內(nèi)單個花粉捕集器的花粉數(shù)量,測試每隔兩小時進行一次,每天持續(xù)10小時。
小麥花粉捕集器
上圖為簡易小麥花粉捕集器,由捕集器支架、50ml離心管、過濾器和漏斗組成。捕集器即插即拔,根據(jù)試驗設(shè)置將捕集器固定到待測試小麥樣地即可。離心管中盛有能長期穩(wěn)定花粉粒的AmphaCount計數(shù)緩沖液。
定量每穗小麥的花粉量
另一種可以優(yōu)化雌雄植株比例的方法是對整株麥穗的花粉散粉量進行量化。
使用花粉隔離袋收集小麥花粉,圖中顯示了每穗小麥的散粉量,灰色點是單株麥穗的花粉量,不同顏色代表不同的小麥品種。量化整株麥穗的花粉量可以成為篩選雄性品系的一個附加指標。
評估小麥花粉散粉后的活力時效
小麥花粉活力維持時間較短。在雜交小麥育種中,確保具有較高活力和較長的壽命花粉由雄株傳至雌株是必要的。因此對不同小麥品系的花粉活力進行評估并篩選出優(yōu)質(zhì)親本品系,是提高育種結(jié)果的有效手段。
小麥花粉活力時效
該圖記錄了小麥散粉后的花粉活力的變化,檢測時間間隔為10min。
篩選高抗高耐小麥品系
小麥花粉對溫度、光照、濕度、輻射、施用農(nóng)藥等非生物脅迫因素非常敏感,尤其是在開花期間,高溫會對花粉質(zhì)量產(chǎn)生明顯的負面影響,導致結(jié)實率下降。
通過監(jiān)測高溫和干旱對花粉發(fā)育和成熟花粉品質(zhì)的影響,可以幫助篩選高抗高耐品系進行育種。
—— 小麥小孢子發(fā)育-DH育種 ——
雙單倍體(DH)育種是一項重要的現(xiàn)代生物育種技術(shù),可大幅度縮短開發(fā)新品種所需的時間,加快植物育種計劃。Ampha Z32花粉活力分析儀可在DH育種過程的各個環(huán)節(jié)通過對大量樣品的測量,為DH育種決策提供可靠的數(shù)據(jù)支持,從而節(jié)約育種成本并顯著提高DH育種效率。
區(qū)分小孢子不同的發(fā)育時期
下圖為Ampha Z32花粉活力分析儀測量不同發(fā)育時期小穗的小孢子得到的相位-振幅散點分布的疊加圖。Y軸(振幅)上的偏移代表細胞體積的增長。
鑒別單核期小孢子
單核早中期是小麥DH育種的關(guān)鍵時期,準確篩選單核期小孢子,對提高DH的生產(chǎn)效率而言是至關(guān)重要的。Ampha Z32花粉活力分析儀可在2min內(nèi)準確測量分析上萬個小孢子細胞,可監(jiān)測小孢子從單核早期到花粉脫落的整個發(fā)育過程,從而準確篩選出處于單核早期至單核中期的小孢子,Ampha Z32花粉分析儀可應(yīng)用于DH育種中的常規(guī)監(jiān)測。
小孢子發(fā)育過程
該動畫顯示了相位-振幅散點圖是如何清晰地識別出小孢子發(fā)育的各個階段的。
了解穗和小穗發(fā)育階段的異質(zhì)性
麥穗不同部位甚至同一個小穗中都可能含有一系列處于不同的發(fā)育階段小孢子。小麥DH育種中需要選取處于在單核早中期的小孢子。用Ampha Z32可準確鑒定正確發(fā)育階段,并在短時間內(nèi)測量大量的樣本,從而更高效且準確地加快育種過程。
如圖所示,麥穗不同穗位的小穗中單核、雙核和三核小孢子的比例不同。也就是說不同小穗的小孢子處于不同的發(fā)育階段,即使同一個小穗也可能含有不同發(fā)育階段的小孢子。
綜上,Ampha Z32花粉活力分析儀分析速度快、檢測通量高,不僅可應(yīng)用于大量品種間花粉活力測量、高溫敏感型種質(zhì)資源的篩選,還可指導生產(chǎn)者合理調(diào)整雌雄植株的種植比例,幫助育種者優(yōu)化DH育種策略,是一款可為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及科研決策,提供可靠數(shù)據(jù)支撐的測量工具。