小麦与玉米杂交诱导单倍体技术的应用与研究进展

小麦与玉米杂交诱导单倍体技术的应用与研究进展（精选8篇）

小麦与玉米杂交诱导单倍体技术的应用与研究进展 篇1

利用单倍体后得到的双单倍体在一个世代就可得到纯合重组体,这对于缩短育种年限,加快育种进程,提高选择效率以及遗传研究均具有重要意义。小麦与玉米杂交后,通过杂合子中玉米染色体的自发消除,而高频产生小麦单倍体,就是单倍体产生方法之一[3,4,5,6]。利用小麦与玉米杂交诱导矮败小麦产生单倍体,方法简便,适于大规模应用研究。为了探索加速小麦新品种选育的有效途径,于2005年将小麦与玉米杂交诱导单倍体技术应用于矮败小麦的后代处理,进行小麦新种质创造高效技术平台构建研究。

1 材料与方法

1.1 材料

以含有矮败不育基因的不同生态类型普通小麦(Triticum aestivum L.)杂种材料为母本(见表1),以甜玉米(Zea mays L.) 为父本。母本普通小麦材料早春适时种植于田间,父本玉米冬末提前种植于温室内,以使两者花期相遇,在田间利用玉米花粉进行小麦单倍体诱导。

2005年在田间选择9个矮败小麦杂交组合的优良可育株作为母本供试材料。每个组合处理4株,每株处理1穗,每穗留10个小穗,20朵小花。在同一条件下授以甜玉米花粉。

1.2 方法

在小麦抽穗~开花前,根据田间表现,及时剔除各组合内的不良可育株和不育株。在小麦开花前2 d选择优良可育株,每株选1穗(以便单株的进一步选择),进行人工去雄、套袋隔离,开花当天收集新鲜的玉米花粉给小麦授粉,用注射器在穗基部扎一小孔,在第一节上方大约15 cm处注射100 mg·kg-1的2,4-D,40 min后向颖壳中滴注100 mg·kg-1的2,4-D,套袋保湿。杂交穗授粉14~16 d后,将颖果从麦穗上剥下,先经70%乙醇处理30 s,然后用0.1%的升汞灭菌15 min,无菌水冲洗3次,在超净工作台上将幼胚接种到1/2 MS培养基上培养。培养物置于培养箱中,开始2~3 d黑暗培养,当胚芽开始萌发变绿时给以光照 (约1 500 lx),幼苗长到试管顶时移入盛有草炭土的小钵中。待幼苗长至3个叶片时,用秋水碱进行加倍。取出幼苗用水冲洗掉根部的土,分蘖节浸泡到0.05%秋水仙素溶液中,室温条件下处理24 h,取出幼苗,在流水中冲洗。然后把幼苗移到盛有腐殖质土的花盆中,在温室内生长、发育和选择,以获得稳定株系。

2 结果与分析

2.1 不同矮败小麦杂交组合对得胚率的影响

过去认为,在2,4-D浓度相同的条件下小麦基因型对得胚率影响不大。得胚率主要受玉米花粉基因型和气候条件(温度和湿度)影响。但从表1看出,9个矮败小麦杂交组合平均得胚率是12.4%。其中得胚率最高的组合达28.8%(longfu10/94-4081//Norin67),最低的组合仅为2.5%(90-05099/longmai26//baihuo),二者得胚率相差26.3个百分点,差异达极显著水平。说明不同小麦基因型对得胚率具有显著影响。

2.2 不同矮败小麦杂交组合对加倍率的影响

该试验利用小麦与玉米杂交诱导的9个矮败小麦杂交组合中,共获得63个单倍体苗,加倍后得到32个双单倍体小麦单株。其中,longfu10/94-4081//Kanto107、longfu10/94-4081//Norin67和longfu10/94-4081//haitog 3个组合共获得19个单株,占总数的一半以上。同得胚率一样,组合间加倍率差异较大,long90-05099/longmai26//baihuo和long90-05099/longmai26//haitog加倍率最高可达100%,而long00-0657/ Norin67组合加倍率最低,仅为33.3%。9个矮败小麦杂交组合加倍率平均为50.8%。

从小麦与玉米杂交诱导矮败小麦产生单倍体的效果来看,共处理9个组合的36穗,得到32个双单倍体株系,处理1穗基本可得到1个株系,已经达到应用要求。随着该项技术的完善,双单倍体植株产生频率会进一步提高,这种方法将会更有效地应用于育种实践。

3 讨论

矮败小麦作为小麦优良基因积聚平台,可把自花授粉和异花授粉特点结合起来,使小麦进行大规模轮回选择成为可能。在矮败小麦的利用上,由于群体中的可育株是杂合体,后代还会分离,需要一定世代才能稳定。国内多采用轮回群体建立与常规育种相结合方法进行新品种选育和各类种质创新,存在育种年限长、选择效率低的问题[1,2]。

利用玉米对小麦可杂交基因(Kr1和Kr2)的不敏感性和杂合子中玉米染色体自发消除的特点,建立的玉米与小麦杂交产生单倍体方法。除可摆脱小麦花药培养诱导单倍体受基因型制约和白化苗发生率高的缺点外,在获得小麦单倍体方面更有操作简便,效率高的优点。特别是通过矮败小麦的可育材料在抽穗后和玉米杂交诱导单倍体植株,较利用花药培养诱导单倍体可显著提高选择优良组合和供试单株的准确性,尤其在穗部产量性状的选择方面。

该研究结果虽为矮败小麦的进一步应用提供了一条新途径,但从小麦与玉米杂交诱导矮败小麦产生单倍体的效果来看,9个矮败小麦杂交组合之间的得胚率和加倍率均存在着显著差异。造成这种差异的原因可能是组合间遗传基础不同所致。因供试组合有限,这方面还有待深入研究。

参考文献

[1]刘秉华,杨丽,王山荭,等.矮败小麦群体改良的方法与技术[J].作物学报,2002,28(1):69-71.

[2]杨丽,王山荭,刘秉华.利用矮败小麦建立高效育种技术新体系[J].中国农业科技导报,2004,6(5):8-11.

[3]孙敬三,路铁刚,辛化伟.利用染色体消除法获得太谷核不育小麦纯合体[J].植物学报,1999,43(5):254-257.

[4]陈新民,徐惠君,周俊芳,等.提高小麦×玉米胚培养植株产生频率的研究[J].中国农业科学,1996,29(4):29-32.

[5]赵海滨,肖志敏,辛文利,等.小麦与玉米杂交诱导矮败小麦产生单倍体的研究[J].黑龙江农业科学,2005(5):1-3.

小麦与玉米杂交诱导单倍体技术的应用与研究进展 篇2

摘 要 利用单倍体诱导技术能够缩短糯玉米的育种进程，获得优良的材料，从而筛选出高产、优质、高抗的糯玉米新品种。从单倍体的诱导、鉴定和加倍方法3方面介绍单倍体诱导技术的相关知识及其在糯玉米育种中的应用。

关键词 单倍体；诱导；糯玉米；育种

中图分类号：S513 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2016）12--02

糯玉米是由于普通玉米上的第9条染色体的第59位点上的WX基因突变成wx基因而形成的特殊的玉米类型，因胚乳具黏性得名，也可以称之为黏玉米或蜡质玉米[1]。由于糯玉米的胚乳淀粉结构特殊，糯性和风味独特，所以糯玉米成为很多人喜爱的食品。此外，糯玉米还可以做成糯玉米馇和糯玉米粉等食用，同时也是良好的工业原料和畜禽饲料[2]。糯玉米籽粒中含有丰富的营养成分，其中淀粉含量大约有70%～75%，蛋白质含量10%左右（有些糯玉米品种籽粒蛋白质含量可达14.5%），脂肪含量4%～5%。另外，还含有多种维生素等，而且蛋白质、VA、VB1、VB2的含量均高于水稻。因此，糯玉米经济价值很高，如果作为蔬菜水果玉米开发利用，是一种发展潜力极高的新型玉米产业。1 760 a前糯玉米就已经在中国形成，最初可能起源于云南西双版纳地带，现主要集中在广西、贵州、云南和四川等地，但是国外较早开展糯玉米的研究。1937年，美国开始研究糯玉米，1942年育成了首个糯玉米杂交种。中国对糯玉米研究始于20世纪70年代末，1975年山东烟台农科所从名为衡白多的非糯品种中获得了糯质突变体，育成名为烟单5号的糯玉米。1980年以后，糯玉米的研究得到迅速发展。

利用单倍体诱导系杂交诱发产生单倍体后，通过染色体组加倍让植物恢复正常的染色体数目、获得纯合基因型的育种方法就是单倍体诱导技术，又称为单倍体育种。常规的育种方式，连续自交7代以后，才能得到纯度约为99.2%的自交系，而使用单倍体育种技术，一般只要2个世代便可得到纯合体。因此，使用单倍体育种技术能够缩短糯玉米的育种进程，同时还能获得优良的材料，从而更快地筛选高产、优质、高抗的糯玉米新品种，但单倍体育种技术在糯玉米研究方面的报道相对较少。文章从单倍体的诱导、鉴定和加倍方法3方面介绍单倍体诱导技术的相关知识及其在糯玉米育种中的应用。

1 糯玉米单倍体的诱导方法

单倍体产生的方法主要有2种：自然发生产生单倍体和人工诱导产生单倍体。但是糯玉米自然发生产生单倍体的频率很低，这会限制单倍体诱导技术在糯玉米育种上的应用。因此，目前单倍体的产生主要靠人工诱导的方法，包括远缘杂交、组织培养、物理或化学方法诱导以及利用单倍体诱导系培育糯玉米单倍体等。下面主要介绍组织培养、物理或化学方法诱导和利用单倍体诱导系培育糯玉米单倍体。

1.1 组织培养

利用组织培养技术获得单倍体的方法主要是对花粉或花药进行培养，其原理是利用植物细胞的全能性。基本过程：首先以单核期的花药作原材料，用组织培养技术培育出愈伤组织或胚状体后，再经过分化培养成幼苗，进而生根培养，最后形成单倍体植株。据不完全统计，花药培养已经在250多种高等植物中获得了成功，在普通玉米上进行花药培养的技术也已经成熟，所以在糯玉米上使用该技术可行性很高。

1.2 物理或化学方法诱导

通过授不同种类的花粉，从而引起未受精的卵细胞发育；用X射线或紫外线等先照射成熟的糯玉米花粉，再给正常的糯玉米授粉，刺激卵细胞发育；用化学制剂如植物生长调节剂等处理未授粉的糯玉米果穗，也能引起孤雌生殖，产生单倍体。

1.3 利用单倍体诱导系培育糯玉米单倍体

Stock 6是Coe于1959年发现的玉米单倍体诱导系，它是世界上首个选育的玉米单倍体诱导系。但是Stock 6的自交结实和散粉较差，刘纪麟[3]在2001年用Stock 6作父本对6个玉米群体进行单倍体诱导，得到一些新的诱导系材料；吉林省农科院[4]也于2006年选育出诱导率高、农艺性状好的高诱3号。刘坚[5]等从Stock 6单倍体诱导系中选育出了3个诱导系对4个糯玉米杂交种进行诱导，发现不同诱导系的诱导率差异极显著，不同糯玉米杂交种被诱导率差异也极显著。因此，利用单倍体诱导系能提高糯玉米单倍体产生的概率，选择高诱导率的诱导系和合适的基础材料容易获得单倍体。利用单倍体诱导系培育糯玉米单倍体的方法简单，操作容易，是目前最常用的制备单倍体的方法。

2 糯玉米单倍体的鉴定方法

单倍体鉴定是糯玉米单倍体育种中非常重要的环节，鉴定方法有很多种，包括形态学鉴定法、解剖学鉴定法、细胞学鉴定法、分子标记法以及遗传标记法等等。下面主要介绍在糯玉米上应用较广的3种方法：形态学鉴定法和遗传标记法以及细胞学鉴定法。

2.1 形态学鉴定法

由于单倍体的染色体数目减少，导致营养和生殖器官变小，所以在正常的生长状态下糯玉米单倍体植株常比正常植株长势弱，因此，可以利用形态学特征来鉴定糯玉米单倍体植株。韩学莉[6]发现在苗期就可以通过株高鉴定出玉米单倍体植株。利用该方法鉴定糯玉米单倍体植株简便、快速，而且不需要专门的仪器。当然形态学鉴定法也有一些缺点，如经验因素比较大，导致结果准确性变差。

2.2 遗传标记法

遗传标记法是一种比较可靠的鉴定方法。Navajo标记基因R-nj在糯玉米中的应用非常成功。由单倍体诱导系诱导出的糯玉米籽粒分3种类型：一是胚乳糊粉层和胚芽部位均呈现紫色或紫红色；二是胚乳糊粉层呈紫色或紫红色标记，胚芽部位没有颜色；三是胚乳糊粉层和胚芽部位均没有颜色。其中，第一种和第三种类型的籽粒是二倍体籽粒，占大多数；第二种类型的籽粒为单倍体籽粒，所占的比例较小。

2.3 细胞学鉴定法

细胞学鉴定法是一种非常直接的鉴定方法，通过显微镜对染色体进行计数，就可以确定植株的倍数，它是目前确定染色体倍数最基本和最可靠的方法。但是该方法操作较复杂、鉴定速度慢，如果糯玉米单倍体数量较多时就会费时费力，如果换成一些染色体数目较多的植物，计数倍数性更加繁琐。

3 糯玉米单倍体的加倍方法

3.1 自然加倍

自然加倍是一种非常经济的方法，主要靠恢复育性达到自交结实的目的。一般情况下，糯玉米单倍体植株雌雄不协调，而单倍体自交结实率与单倍体雄穗的加倍率基本呈正相关。自然情况下，单倍体加倍频率一般是10%左右，然而许多材料的单倍体自然加倍率小于5%，并且有一些材料在自然情况下并不发生加倍。因此，仅靠单倍体的自然加倍难以满足糯玉米育种实践的要求，必需采用人工加倍的方法提高育性。

3.2 人工加倍

人工加倍最有效的方法是利用化学药剂破坏细胞有丝分裂的纺锤丝，两个子细胞染色体在有丝分裂后期并不移向两极，从而达到染色体加倍的目的。目前，经常利用化学药剂例如秋水仙素、二氧化氮和一些除草剂等对单倍体进行加倍，其中秋水仙素是最常用的化学加倍剂，主要方法有浸种法、浸根法、注射法和培养基掺入法以及生长点涂抹法等。其中生长点涂抹法和浸种法、浸根法效果较好，但必须育苗和移栽；注射法可以直接在田间对单倍体进行操作，而培养基掺入法是组织培养技术中常用的一种方法。但相关学者认为：如果去掉自然加倍的影响，人工化学加倍的效果并不十分显著，而且也不能忽略环境对糯玉米单倍体加倍效果的影响。因此有效的单倍体加倍方法也是单倍体诱导技术能否在糯玉米育种中广泛应用的问题之一。

4 展望

与常规育种相比，单倍体技术在糯玉米育种上的应用有以下优点：快速获得纯系，明显缩短育种的周期；流程简单，大大减少培育自交系所需要的人力、财力和时间；在单倍体中淘汰有害的隐性基因，不存在生物安全问题，十分适合我国当前育种的实际需要。但是，单倍体技术在糯玉米中的诱导率不高，重组二倍体时染色体加倍率也不高，因此如果有效的提高糯玉米单倍体的诱导率和加倍率，单倍体诱导技术在糯玉米育种中的应用前景将会十分诱人。而且糯玉米又是一种特用增值的玉米，随着农产品加工技术的深化和大型玉米加工企业的发展，糯玉米的生产发展前景也会更加广阔。

参考文献

[1]辛德财.鲜食糯玉米新组合评价指标体系的研究[D].天津：天津农学院，2010.

[2]孙祎振，张培忠，刘玉芬.糯玉米的育种目标及育种策略[J].作物研究，2004，18（1）：52-54.

[1] 辛德财.鲜食糯玉米新组合评价指标体系的研究[D].天津：天津农学院，2010.

[2] 孙祎振，张培忠，刘玉芬.糯玉米的育种目标及育种策略[J].作物研究，2004，18（1）：52-54.

[3] 陈文俊，李明媚.玉米单倍体诱导育种技术体系与应用前景[J].农业科技通讯，2009（12）：112-115.

[4]罗雁，陈良正.省级农科院在地方农业科技发展中的领军作用[J].农业科技管理，2006（7）.

[5]刘坚，方芳，徐洁，等.用单倍体诱导系诱导糯玉米单倍体[J].四川农业大学学报，2009，27（1）：47- 50.

[6]姜昱，王玉民，王中伟，等.我国玉米单倍体育种技术研究进展[J].玉米科学，2008，16（6）：48-51，57.

小麦与玉米杂交诱导单倍体技术的应用与研究进展 篇3

以IR36、紫血稻、多胚苗品系APⅣ为材料,研究了N+注入对秋水仙素诱导水稻同源四倍体效果的影响.结果表明,当秋水仙素处理24h时,经剂量为0.52×1016N+/cm2的N+注入处理,种芽成活率提高,但在其后代中没有筛选到四倍体水稻植株,而用剂量为6.34×1016N+/cm2的N+注入处理的.后代中发现了四倍体水稻植株;当秋水仙素处理48 h或48h以上时,经剂量为0.52×1016N+/cm2的N+处理不但使种芽的成活率提高,而且还提高了诱导四倍体的效率,而剂量为6.34×1016N+/cm2的N+注入处理会使四倍体诱导效率明显下降.

作 者：李玉峰 黄群策 LI Yu-feng HUANG Qun-ce 作者单位：李玉峰,LI Yu-feng(湖南科技大学,生命科学院,湖南,湘潭,411201)

黄群策,HUANG Qun-ce(湖南科技大学,生命科学院,湖南,湘潭,411201;郑州大学,离子束生物工程省重点实验室,河南,郑州,450001)

小麦与玉米杂交诱导单倍体技术的应用与研究进展 篇4

完 成 单 位： 四川农业大学四川大学生命科学学院贵州省种子总站 主 要 完成人： 柯永培杨克诚黄玉碧赖钟铭肖小余袁继超李其义

余学杰石海春杨志荣牛应泽杨光轩

鉴定组织单位： 四川省科技厅

鉴 定 时 间： 2004.5.24

成 果 水平： 国内领先

成 果 简 介：

本项目属玉米杂种优势利用研究领域。

根据四川及多基因地区生态特点、玉米生产条件及玉米用途的要求，利用美国玉米带普通玉米多基因品质资源78599，在选育优质自交系156的过程中，按照玉米数量性状遗传规律，充分发挥加性基因的作用，实行南北穿梭育种结合S2早代测定，提早定选高GCA的优良株系，S4用48-2进行组配，越级提升，快速成功地育成了优质、多抗、超高产玉米突破性杂交种川单15号。

川单15号实现了多基因优质玉米杂交种选育的突破。籽粒粗蛋白含量高达11.8%、赖氨酸0.375、粗脂肪5.1%、粗淀粉74.85，既是高蛋白、高赖氨酸的粮饲专用优质玉米，也可作为高淀粉工业原料，是全国近年育成的普通玉米杂交种中，蛋白质和赖氨酸含量最高的少数品种之一。在四川省山区组区试中，连续两年均居区试第一位，平均亩产高达458.8公斤，比对照七三单交每为时增产80.0公斤，增产21.1%，是截止目前为止四川省玉米山区组区试中唯一比对照增产205以上的超高产突破性杂交种，取得了丘陵山区玉米超高产育种的重大突破。川单15号抗大、小斑病等多种玉米病害，株型半紧凑，综合农艺性状优良，幼苗长势强，耐旱、耐瘠、耐粗放种植，适应性强，适宜种植范围广。由此可见，川单15号成功地实现了优质、多抗、超高产相结合的重大突破。建立了“育繁推”紧密结合的高效推广体系。科研、生产与推广紧密结合，加速基地建设，自育、自繁亲本，本地与异地联合进行种子生产与销售，形成强在原推广网络。每2-3年更换一次亲本新株系，以确保种子质量；坚持试验、示范、推广相结合，良种良法配套推广，加快了该品种的推广进程。开创了四川玉米品种仅在审定2年以后便成为省区试对照种的先例，实现了玉米品种的快速更新换代。

小麦硬度指数法的应用与分析 篇5

摘自《面粉通讯》08年第4期

王小萍 吕秀鑫（江苏省句容市粮食局中心化验室）

小麦硬度即小麦胚乳的质地，是指破碎小麦籽粒时所受到的阻力。小麦籽粒质地的软、硬是评价小麦加工品质的食用品质的一项重要指标，也是小麦分类和定价的重要依据。

新的《小麦》国家标准采用硬度指数对小麦进行分类，这将促进粮食生产发展，有效地引导粮食种植结构调整、品质优化和粮食产销衔接，并通过小麦标准质价关系，起到促进农民增收、收储加工企业增效的作用。从而更有效地利用小麦资源。2008年我市夏粮小麦入库中均采用小麦硬度指数法GB/T21304进行了硬度指数测定，共测定小麦样品76份，掌握了该方法的操作技能和要领，应用分析如下。1测定原理

小麦硬度指数测定方法GB/T21304是测定小麦硬度的方法之一。它是根据软、硬麦具有不同的抗机械粉碎强度原理（粉碎时硬麦不易成粉状，软麦易成粉状）：在规定条件下粉碎小麦样品，由留存在筛网上样品质量与样品比例确定小麦的硬度。即在一定的粉碎时间内，不同硬度小麦穿过筛网粉粒质量是不同的，用留存在筛网上粉粒质量占测试小麦样品质量的百分比值表征小麦的硬度，简称HI。小麦硬度指数数值越大，表明小麦硬度越高，反之表明小麦硬度越低。2测定仪器和用具

1）小麦硬度指数测定仪：符合LS/T3704要求。

2）天平：感量0.01g,0.0001g。

3)其它：恒温干燥箱、谷物选筛、分样器等。3样品制备

1)扦样与分样：按GB5491规定要求操作。

2)样品预处理：

①去杂。除去小麦以外的其它物质，包括筛下物、无机杂质和有机杂质。即分取试样250g,经规定筛层除去筛下物后再检出所有杂质。

②检去破碎粒。将除去杂质的麦粒检去破碎籽粒，然后装人磨口瓶中待测。

③测定水分。取已除杂和捡去破碎粒的净麦样品，按GB/T5497规定要求测定水分，计算出水分含量。

3)标准样品制作：选用本地区主要种植小麦品种1-2个，按上述要求预处理后装人磨口瓶中，用于仪器预热和比对。4测定步骤 4.1仪器调试

1)首先将仪器粉碎部分和称量部分连接起来，通电预热30 min。

2)天平校准。为获取准确的称量结果，必须对天平进行校准。校准在空称状态下，当显示屏显示“0.00g”,出现0稳定标◎稳定标记后，按“校正去皮”键5-6s,显示屏显示“[－－－一”，放上200g校正砝码，数秒后稳定显示“200.00g”，拿去砝码显示“0.00 g”后，校正完成。若不显示“0.00 g”，则再按“校正/去皮键”，重复以上校准操作即可。4.2样品测试

1)输人测试样品水分圳王亚哑玉键输人测试样品水分进人水分设置状态，按“▲”键或按“倒三角”键输人测试样品水分，再按匿戛键。

2)样品称重。先将空称量杯放在天平上称量，按校正去皮键去皮归零；再将待测小麦样品用角匙挑入称量杯中，分别称取两份25.00±0.05g取下，按校正/去皮键去皮归零。

3)接料斗和筛网座称质。打开粉碎室端盖，取出接料斗和筛网座称重，按校正/去皮键去皮归零。再将接料斗和筛网座对准凹槽装人粉碎室（双手握住接料斗和筛网座的两端，水平方向推进），合上盖拧紧螺母。

4)样品粉碎。打开进料斗，将杯中已称重25.00g被测样品倒人进料斗，盖上进料斗盖；按启动按钮，50S后仪器将自动停止；打开粉碎室端盖，双手水平方向拉出接料斗和筛网座，用清理刷顺着一个方向轻轻刷去筛网上物料和筛网座周围粘附物料。

5)结果打印。将接料斗中的筛下物和筛网座放在天平上称重，当显示屏出现◎稳定标记后显示此次重量结果，按匿噩键显示屏立即显示硬度指数，并打印出第一次测定结果；重复以上步骤进行第二次样品测定，打印第二次测定结果。双试验误差不超过1.5％将自动打印二次测定结果的平均值为该样品的测定结果；如二次测定结果超过1.5％时打印结果将提示重新测定（样品测定前应同上步骤3-4次预热仪器和比对）。4.3人库样品测定结果

为认真贯彻新的小麦质量标准GB 1351-2008，我市对人库小麦全部进行硬度指数的测定，为指导小麦的分类储存、加工搭配提供科学数据，现将部分样品测定结果列于表1。

4.4技术核查和验证

我们在应用GB/T21304测定小麦硬度指数时，为确保检测结果的准确性和可靠程度，开展了技术核查和验证。采用同一种测定方法，同二样品，不同人员进行操作，以确定其检测方法的适用程度，人员的技术水平，仪器的性能及整个检测工作质量是否满足实验要求。

从表2中可以看出，我室在应用小麦硬度指数法测定小麦硬度指数时操作正确、技术过关、数据准确，符合GB/T21304标准规定要求。

5应用与分析

5.1应用硬度指数法需要制作标准样品

小麦硬度测定硬度指数法GB/T21304标准中要求LS/T3704小麦硬度指数测定仪生产厂家制作提供标准样品，但我们购进仪器时都未获得标准样品，这就需要我们自己制作标准样品。它的好处一是用于仪器的预热，二是可以进行实验比对，三是减少测试样品的用量和工作量。

5.2检测环境和样品水分要满足实验要求

小麦硬度的高低受多种因素影响，其中以水分含量最为显著。低水分表现出硬麦特征，高水分表现出软麦特征；水分含量的升高，硬度指数减少，硬度降低。环境温度变化对硬度测定结果也有显著影响，随着环境温度升高，硬度指数减少，硬度降低。虽然JYDB100x40小麦硬度指数测定仪有自校功能（样品校正至水分12％，环境温度25℃时的硬度指数），但在实际操作过程中我们发现测定样品水分超过13.5％时，粉碎室粘附物增多，所以测定样品水分最好在11.5%-13.5％之间；环境温度在18-28℃之间，以保证测定结果的准确性。5.3技术核查是检测工作质量的保证

小麦单倍体诱导技术研究进展 篇6

随着国内外小麦单倍体培育技术的不断成熟完善, 通过人工或遗传诱导可大大提高单倍体的发生频率, 为小麦单倍体遗传研究与育种提供重要的基础材料。经过近40年的发展, 人工诱导已成为目前获得小麦单倍体的主要技术途径, 它主要包括花药 (粉) 和子房培养及人工孤雌生殖诱导等2类技术手段, 人工孤雌生殖诱导又主要有异源种属花粉诱导 (玉米、大麦及其它花粉诱导) 和辐射或化学诱导。遗传诱导主要是通过外源细胞质与Ptg基因的核质互作诱导孤雌生殖来实现。本文系统归纳总结了小麦单倍体诱导技术最新研究进展, 对小麦及其它作物开展单倍体遗传研究与育种应用具有重要技术参考价值。

1 小麦单倍体人工诱导技术研究进展

由于小麦组织培养技术快速发展与广泛应用, 目前已形成了以组培技术为基础的花培等2大类人工诱导技术产生小麦单倍体。

1.1 花药、花粉和子房培养

1.1.1 花药培养

欧阳俊闻等 (1973年) 于1971年首次培养出小麦单倍体花粉植株[2], 胡道芬等 (1983年) 于1982年首先利用花培技术育成小麦品种‘京花1号’推广应用以来[3], 使我国小麦单倍体遗传研究与育种一直走在世界前列。经过近30年的发展, 目前已初步弄清小麦花药培养力高低受自身基因型的显著影响, 花药单核中晚期花药接种在C17培养基上花药培养效果比较好, 组培白化苗的产生机理主要是由于控制叶绿素合成基因突变产生[4], 并基本克服了基因型、花药接种期、培养基和培养条件对小麦花培出愈率和绿苗分化率的影响。目前国内外利用单倍体直接加倍已育成百余个花培小麦新品种在生产上大面积推广种植, 创制大量的双单倍体 (DH) 等特殊遗传群体广泛应用于小麦分子遗传研究。

1.1.2 花粉 (小孢子) 培养

为进一步提高小麦花药培养形成单倍体的频率, Jahne A等 (1995) 对其进行改良, 用花粉粒 (小孢子) 单独培养替换花药培养, 创制了小麦花粉单倍体培养新技术, 使得通过形成小孢子胚后再获得再生植株比通过花药愈伤组织趋于更多[5]。因而, 花粉培养是在花药培养基础上发展起来的一种高效再生技术体系, 属于单细胞培养, 与属于器官培养的花药培养不同。与花药培养相比, 小孢子培养主要是通过胚胎发生途径发育成植株, 避免了愈伤组织阶段, 减少因孢子体变异而引起的农艺性状退化[6], 显著提高单倍体产生频率和减少白化苗的产生量。Tianci Hu等 (1998) 研究表明花粉培养的DH系在小麦育种、玻璃质选择、小麦改良和遗传研究中应用有很大潜力[7]。我国曾在20世纪90年代前后开展过小孢子培养的研究, 但由于其培养技术体系不成熟而至今仍无突破性进展;近年来国外研究十分活跃, 并取得了重大突破, 使小孢子培养技术已基本能用于育种实践[8]。

1.1.3 子房培养

20世纪70年代国内外在未受精子房和胚珠培养方面做了许多工作, 其中我国的祝仲纯等 (1979, 1987) 率先开展离体培养未授粉子房并获得了单倍体植株, 还建立了单倍体植株无性系保存与繁殖技术体系[9~10], 但由于其培养体系比花药培养复杂而逐渐被淘汰。

1.2 人工孤雌生殖诱导

1.2.1 异源种属花粉诱导

Wilson (1876) 首次进行小麦与黑麦属间杂交[11], 开拓了小麦远缘杂交育种新领域。Lein (1943) 发现小麦与黑麦可交配性是由Krl、Kr2两个显性基因控制[12]。其后又发现Kr3、Kr4, 并分别将Kr1、Kr2、Kr3和Kr4定位于5BL、5AL、5D、1A染色体上, 其效应依次为Kr1>Kr4>Kr2>Kr3, 4个基因相互独立、互不干扰表达, 并具有累加效应, 并推测Kr基因可能控制着普通小麦与其它种属杂交亲和性[13]。因而, 可交配基因Kr的发现为小麦远缘杂交奠定了理论基础。现有研究还表明, 小麦远缘杂交可交配性与亲缘关系密切相关, 亲缘关系很远的花粉一般很难使卵细胞受精, 但却能刺激卵细胞单性发育, 而产生单倍体或纯合二倍体胚。

(1) 玉米花粉诱导。虽然小麦和玉米在分类学和遗传上相距甚远, 但利用小麦与玉米进行远缘杂交, 通过杂种胚中玉米染色体消失而获得小麦单倍体胚, 再经过幼胚抢救离体培养和染色体加倍, 就能获得纯合双单倍体 (DH) 植株。Zenkteler等 (1984) 首次报道了玉米花粉诱导小麦获得球形胚[14];Laurie (1986) 首次从细胞学角度证实小麦×玉米杂交所得是杂种胚, 并发现授粉2天起杂种胚中出现玉米染色体逐渐消失, 6天后产生仅有21条母本小麦染色体的单倍体胚[15]。Laurie等 (1988) 首次证实小麦和玉米可交配性主要由小麦Kr2基因控制, 对Krl基因不敏感, 并利用小穗培养法首次获得小麦与玉米杂交产生的单倍体植株[16]。孙敬三等 (1992) 也相继获得小麦×玉米杂交的单倍体植株[17]。小麦×玉米诱导单倍体诱导技术与花药培养相比, 具有单倍体诱导效率高、不产生白化苗和诱导小麦单倍体遗传稳定性高等优点[18]。经过近年来迅速发展, 该方法已成为目前国内外产生小麦单倍体的重要途径。

(2) 大麦花粉诱导。Kasha和Kao (1970) 发明利用普通大麦与二倍体球茎大麦种间杂交后染色体消失产生大麦单倍体的球茎大麦技术[19]。我国的宋仁敬等 (1978) 成功地用球茎大麦获得小麦单倍体[20]。该技术应用于普通小麦与四倍体球茎大麦杂交, 获得的几乎全是小麦单倍体。但是, 由于许多小麦品种5BL、5AL带有显性Kr1、Kr2基因, 限制了小麦与四倍体球茎大麦杂交产生单倍体方法在育种上应用[21]。

(3) 其它花粉诱导。Mochida等 (2001) 、Chaudhary等 (2005) 、李大玮等 (2000) 还分别利用白茅、薏苡、鸭茅状摩擦禾等异源种属花粉诱导产生单倍体[22~24]。Pratap等 (2005) 利用禾本科9个不同的属:玉米、双色高粱、美国狼尾草、谷子、苇状羊毛、白茅、狗牙根、毒麦和球茎藕草等分别与小黑麦及小黑麦×小麦杂交种杂交, 并利用染色体剔除技术诱导小黑麦和小黑麦×小麦杂交种获得了小麦单倍体[25]。

1.2.2 辐射或化学诱导

利用X、γ、32P、60Co等射线和紫外线对小麦进行辐射诱导孤雌生殖, 并与花药培养技术有效结合, 不仅可以保留辐射诱变育种的优点, 同时还可以将育种周期缩短5个世代以上, 提高育种效率。尹道川等 (1984) 从1980年开展了辐射在小麦花培育种中的应用研究, 并获得一批单倍体植株[26], 宣朴等 (2002) 还育成‘川辐5号’为代表的小麦花培突变体新品种应用于生产[27]。

化学诱导操作简便, 只需去雄后用药剂直接喷施或注射处理花柱、柱头或子房, 刺激卵细胞, 使其分裂并诱发孤雌生殖。目前主要诱导药剂有:DMSO、PCPA、KT、2, 4-D、NAA、GA3、TRTA、DMSO+对氯苯氧乙酸、DMSO+KT、DMSO+GA3、DMSO+NAA、DMSO+KT+邻氯苯氧乙酸和甲苯胺蓝[28]。孙耀中用动物激素乙烯雌酚、炔诺酮、甲地孕酮等也成功诱导了小麦孤雌生殖[29], 说明动物雌性激素也具有诱导小麦孤雌生殖的作用。黄碧光等 (2002) 用化学药剂2, 4-D、二甲基亚砜 (DMSO) 和远缘玉米、油菜花粉单独处理和授粉后再化学处理矮败小麦, 均诱导获得单倍体, 结果还表明单独处理2, 4-D最好, 玉米花粉诱导效果好于油菜花粉, 授粉后再化学处理优于单独处理[30]。

2 小麦单倍体遗传诱导技术研究进展

人工诱导小麦单倍体程序繁琐, 小麦自然产生单倍体频率又极低。因而, 如何通过遗传诱导获得高频率小麦单倍体是最理想的技术途径。

2.1 山羊草细胞质与Ptg诱导

Tsunewaki等 (1981) 发现尾状山羊草等6种外源细胞质与小麦特定核型互作可以产生大量单倍体。杨天章等 (1989) 用粘果山羊草细胞质的小麦1B/1R易位系获得了单倍体频率高达70%异质品系, 其高低受基因组中其它基因明显影响。Tsunewaki (1980) 、Mukai (1981, 1983) 、Panoyotov (1980) 和杨天章 (1989) 等研究证明当粘果山羊草细胞质和来自黑麦1 R S上控制孤雌生殖显性基因P t g互作时即可产生单倍体[31~35]。但是, 当Ptg抑制基因有Spg基因 (位于1BS) 存在时就不能产生单倍体[36]。同时, 粘果山羊草细胞质与Ptg互作诱导单倍体受雌配子体基因型控制, 只有携带Ptg基因的雌配子体才具有发育成单倍体胚的能力, 母本基因型与单倍体频率有密切关系, 但父本是否具有Ptg基因与诱导频率无关[34,37]。研究还证明Ptg与粘果山羊草细胞质不育基因rfv1连锁于1RS上, 因而产生所有单倍体均带有Ptg基因和rfv1基因, 加倍后不育而使得其无法在小麦育种上应用。但刘庆法 (1993) 和任正隆 (1998) 对普通小麦细胞质1BL/1RS易位系研究表明, Ptg在普通小麦细胞质背景下也可表达, 但外显率很低[38~39]。

2.2 K、V型细胞质与Ptg诱导

由于K、V型细胞质IB/IR易位不育系在1R短臂上有一个诱导孤雌生殖的基因Ptg, 其K、V型细胞质背景下所产生的杂种常常会产生单倍体[40]。高庆荣等 (2002) 研究表明恢复基因对单倍体的产生有一定抑制作用[41]。宋喜悦等 (2001) 利用非1B/1R类型小麦K型不育系和1B/1R类型小麦K型不育系分别与普通小麦品种 (系) 杂交, 结果表明不育系本身不产生单倍体, 1B/1R类型小麦K型不育系组合F1都产生单倍体, 且频率不等, 而非1B/1R类型小麦不育系组合F1产生极少或不产生单倍体[42]。马强、余国东等研究还发现K型不育系与普通小麦年杂交, 有些组合的后代中产生30%以上的单倍体, 且单倍体可以出现较高自然结实率和一些特异突变性状的稳定株系 (另文发表) , 其遗传机理和应用技术目前正在进一步探索中。

3 展望

由于单倍体植株同源染色体上的所有基因具有单一性, 所以利用各种单倍体诱导技术产生小麦单倍体, 并对单倍体植株直接加倍获得纯系, 不仅可比传统育种方法稳定变异材料缩短5个世代以上, 大大加快育种进程和显著提高育种选择效率, 还能快速构建特殊遗传群体 (DH群体等) , 用于研究小麦杂种优势、克服远缘杂交不亲合性并创造新种质资源、开展小麦优良功能基因筛选与基因功能鉴定和追溯小麦各染色体组间的同源或部分同源关系等。

杂交玉米制种实习 篇7

2013年5月13日下午，我在北校标本区参加了玉米杂交制种实践课，老师系统的讲解了玉米杂交制种的步骤及技术要点，并让同学们参与了父本播种的操作环节。现将课时所学、课后查阅资料后所了解到的一些知识，以及我自己的思考进行总结，汇报如下：

一、玉米杂交制种的步骤及技术要点：

（一）制种地选择与隔离区设置

1、玉米制种田最基本的要求应当具备下列条件：具有良好的隔离条件，地势平坦，土壤肥沃，排灌方便，并尽可能做到集中连片。

2、制种隔离区的设置方法一般有以下几种：

（1）空间隔离：制种田采用空间隔离时，与其他玉米花粉来源地应不少于300米，甜、糯玉米和白玉米在400米以上；

（2）时间隔离：把隔离区玉米的播种期同区外邻近玉米的播种期错开，也能达到隔离的目的。一般情况下，春播制种玉米与大田玉米的错期时间约为40天，夏播玉米错期约30天。如果大田玉米播种在前，玉米制种可减少与大田玉米的错期时间，但不应少于20天；

（3）自然屏障隔离：是利用山岭、村庄、房屋、成片树林等自然障碍作隔离，设置玉米隔离区；

（4）高秆作物隔离：隔离区周围种植高粱、麻类等高秆作物。要求隔幅在50米以上，高秆作物要适当早播；

（5）父本隔离：用高秆父本在制种田四周种植30米的隔离带。

（二）播种前准备与播种

1、在播种前应做好充分的准备工作，具体要求如下：

（1）种子处理：播前对精选的亲本种子进行质量复检，并对亲本种子进行药剂拌种或包衣处理，防治病虫害；

（2）精细整地、合理施肥：因亲本种子顶土能力弱，要求播前精细整地，施足底肥。施肥要求：一般亩施过磷酸钙50kg、碳酸氢铵25kg或氮磷复合肥15kg，农家肥1500kg做底肥；

（3）制种技术方案的制定：播种前必须按照所制品种制定严格的技术方案，明确父母本比例、播期、种植方式、密度等要点。

2、播种工作是整个制种工作的基础，必须高度重视，严格按技术流程：

（1）调节父母本播种期：

制种区父母本花期相遇是制种成败的关键，花期相遇是指母本的吐丝期与父本的散粉期相遇，如果双亲花期相同或母本花期比父本早2-3天，父母本可同期播种，两亲的花期相差在5天以上就需要调节播期，先播花期较晚的亲本，隔一定天数，再播另一亲本。如果母本吐丝盛期比父本散粉盛期早2-3天，则是最理想的花期相遇，这是因为母本花丝的生活力一般可以保持6-7天，而父本散粉时间较短，一般4-5天；同时花粉在田间仅能存活数小时，因此调节播期要掌握“宁可母等父，不要父等母”的原则。应当注意的是，双亲花期相差的天数，并不等于播种期相差的天数，因为早播的亲本，由于前期温度低，生长慢，所以错期的天数应比花期相差的天数多几天，一般是父母本播期相差的天数是花期相差天数的1-1.5倍，如果双亲花期相差6-7天，则播期要错开12-14天。

父母本播种期调节的方法是根据两个亲本的生育期的相差天数和叶片数来进行，即：若父本比母本抽穗期早，父母错期播种相差天数应该是父、母抽穗期相差天数加上4-5天。但是根据生育期来调节播期往往受天气变化、耕作条件的影响，不够十分准确，而根据父、母本的叶片数来调节播种期比较可靠，比如两个亲本全生育期的叶片总数相同，则先播母本，等母本出苗长出1-2片叶时再播父本，便可保证花期相遇。若父本比母本抽穗晚，则应早播父本，早播的天数应是两亲本抽穗期相差天数再减去4-5天。若父母本生育期基本相同，可将母本早播3-4天或者把母本种子浸种8-12小时，再与父本同时播种。

（2）行比的设定：行比要根据有利于提高制种产量、保证父本有足够的花粉供应母本和方便田间作业而定。种子田的两边和开花期季风的上风头要在父本播种3-5天后，再顺行播两行以上的父本做采粉用，对父本做好标记。

（三）花期预测及其调节

1、花期预测：一般采用叶片比较法，即根据父母本生长出来的叶片数来测定花期是否相遇，因此首先要了解两亲本全生育期的总叶片数，按照母等父的原则，在生育期间，母本应比父本提前发育1-2片叶。

2、花期调节：

母本早于父本的调节方法：一是加强父本水肥管理，促进父本生长；二是推迟母本去雄时间，等到将要散粉时才去雄，以延缓雌穗生长，但要特别注意母本去雄时间，以免散粉影响种子质量；三是母本吐丝过早的采取剪花丝。

如果用上述措施还未达到花期相遇，则根据当时的实际情况，重新估计花期相差的天数，可能达到花期相遇，则采取剥去母本第一个雌穗，重施速效肥，促进第二个雌穗的迅速生长。

父本早于母本的调节方法：一是加强母本水肥管理；二是提早母本去雄，当雄穗尖刚露出顶叶就拔掉，必要时在雄穗未露出顶叶时，把雄穗连同1-2片叶一起拔掉，使养分集中到雌穗上，以便提早3-5天吐丝；三是如母本苞叶过多，吐丝偏晚，则剪去母本苞叶以促进母本提早吐丝。

（四）严格去杂去劣

1、苗期去杂：结合间苗、定苗，依据叶形、叶色和茎基部叶鞘及幼苗长势，分别留下父母本行中长相整齐一致的苗子，去掉大苗、弱苗，将不符合典型性状的杂苗、劣病苗拔除。父本分期播种的要留特征长相一致的大、小苗，以延长父本散粉期，提高母本结实率。

2、拔节期去杂：有些杂异株小苗时一般不宜区分，定苗时很难一次去净，随着苗子的生长进入拔节期后，杂株的优势逐渐显露，明显较亲本株高大，叶色、叶型也有很大的不同。此时应将不符合典型形状植株全部拔除，此项工作要认真果断，不留后患。

3、抽雄前去杂：在抽雄前根据植株的长势、株型、叶形、花丝颜色等性状识别杂株，将不符合典型性状的植株全部拔除，保证田间杂株率不超过标准要求。

4、收获后去杂：在收获、晾晒、交售过程中，主要根据穗型、粒形、粒色、轴色等特征去除与标准穗不符的杂穗和自交穗。定点交种时要采取逐户验穗去杂的方法，剔除杂穗后方可脱粒。挑出的杂穗要有专人保管。种子要单收、单打、单晾、单储存，避免与其它品种混杂。

（五）母本严格及时去雄与人工辅助授粉

1.母本去雄：

母本去雄是玉米中期管理的主要任务，制种区母本及时、彻底、干净去雄是玉米制种成败的中心技术环节。技术上要求将制种田内母本植株的雄穗在散粉前及时地、一株不漏地彻底拔除。为保证母本去雄的质量，母本去雄时应采取摸苞带叶或扒苞去雄的方法。就是在雄穗露出顶端叶片前，当用手摸到包在叶片中的雄穗时，可带1-2片顶叶将雄穗拔除；或将包住雄穗的叶片用手扒开，将雄穗拔除。拔除雄穗时要将整个雄穗完全拔除，不能折断，不能留有分枝或雄穗残留体。母本去雄时要在每天的早晨进行，上午10点以前必须将母本雄穗彻底去完。母本去雄要每天进行，直至将制种田母本雄穗完全去除干净。拔除的雄穗必须带出制种田。

母本去雄是非常严格的制种技术措施，在实际工作当中，由于天气例如下雨的原因或其他原因，往往造成不能及时彻底去雄，这一现象是必须加以杜绝的。

应当结合母本去雄，将田间的病弱晚株一同拔除，这样不仅可以保证去雄质量，同时可改善田间的通风透光条件，提高制种产量和种子质量。

2、人工授粉： 母本去雄往往与受粉同期进行。对于父母本花期不协调或花期不遇的制种田，应该采取人工辅助授粉的措施。人工辅助授粉应在母本吐丝盛期的无风晴天进行。一般在每天上午植株上的露水消失后，父本散粉时进行。将父本采粉区的花粉收集到干燥的容器内，用毛笔蘸花粉涂抹母本雌穗花丝。必须杜绝用母本自身的花粉或其他大田玉米的花粉给母本授粉。

（六）父本杀青

为了保证制种纯度，提高制种产量和质量，降低种子混杂几率，应当在父本授完粉后，及时将父本植株砍除。采取这一措施可以改善母本植株的通风透光条件，提高制种产量，改善种子质量，同时也方便了种子的后期收获。

（七）收获与晾晒

未进行父本杀青的制种田在收获时父母本要分别进行收获，严防父母本果穗混杂。制种田的收获期应适当晚一些，要等种子完熟后再收获。种子收获后要及时晾晒，在晾晒和存放过程中，要及时采取措施，防止种子发热、发霉、受冻，保证种子的发芽率不受影响。在果穗晾晒、存放等过程中，要严防混杂。

（八）脱粒与收贮

脱粒前要准备好脱粒的场地和机械，并拣除杂劣穗。要对场地和机械进行彻

底清理，减少混杂机会。对于含水量达到标准的种子，可以边脱粒、边精选、边包装、收贮。对于含水量高的种子，脱粒后要对籽粒及时进行晾晒，等含水量达到标准时进行精选和包装。包装物内外要各加标签，种子质量达到GB4404.1标准。

二、课后思考与总结

在本次实践课中，老师系统的讲解了玉米制种的步骤流程及技术要点，并给了我亲手进行操作的机会，不但让我学到了玉米制种理论上的知识，而且对我的农事操作技能也有一定提升。学以致用、理论与实践相结合，通过这节课，我深深体会到理论与实践的统一性，理论知识固然重要，但如果不去实践检验，一切都是空谈，反之，若一味地注重实践，又不进行理论的总结与创新，必定会因缺少系统的理论指导而走许多的弯路。

我国的玉米育种相比于西方发达国家存在一定的差距，这里边隐含了理论、技术、政策、制度等多方面的各种问题，但我相信，对于玉米杂交育种存在的理论和技术问题，通过国内外众多育种家的共同努力，终会有所突破，育种中存在的一些政策及制度上的问题，随着社会的进步以及政府对育种事业重视度的提高，会逐步得到改善。

对于我来说，作为我国一个玉米杂交育种事业未来的继承者，我有义务和责任努力学习相关理论知识，积极参与田间实践活动，求实进取，开拓创新，将来为我国的玉米杂交育种事业奉献自己的绵薄之力。

科学是强大的工具，人类是渺小的精灵，人类只有掌握好这强大的工具，才能在这片神奇的土地上生活的更加长远，更加美好。

三、对本门课程的一些建议

（一）合理设置理论课教学时间：

在实践课前，应进行理论课教学，让学生对于课程理论有一个初步的了解，给学生以知识消化及思考的时间，这样，在实践课时，就避免了老师花很长时间给学生讲解理论知识，而大家又听的似懂非懂这种状况。

（二）自选实践内容及报告提交：

实践项目给大家一个自由选择的机会，大家可以选择老师、选择自己感兴趣的实践项目进行实践学习，但是学生必须参与到实践项目从播种到收获的全程实践过

小麦与玉米杂交诱导单倍体技术的应用与研究进展 篇8

摘要：小麦胚是小麦粉加工的主要副产物之一，在我国具有丰富的潜藏量，营养价值高，开发价值大，但目前高附加值的利用却非常低。综述了国内外小麦胚在食品工业中的应用以及产品开发中存在的问题，并提出了相应的解决办法，以拓宽麦胚的应用渠道，对推动小麦胚的产业化发展具有十分重要的意义。

关键词：小麦胚;研究进展;存在问题;应用前景

小麦胚约占小麦籽粒质量的2%～3%，是小麦籽粒生命的源泉，含有极其丰富且优质的蛋白质、脂肪、酶、维生素、矿物质以及多种微量生理活性物质。它是小麦粉加工厂的主要副产物之一，其资源潜藏量相当丰富，我国每年约有30～50万t的小麦胚量可供利用开发，但一直以来，小麦胚这一宝贵资源未能得到充分、合理的利用。随着人们对营养要求的不断提高，小麦胚的营养价值也越来越受到重视。近年来，国内外学者纷纷围绕着麦胚油脂、麦胚维生素、麦胚蛋白以及一些生物活性物质，进行了大量的研究和利用，开发出许多以小麦胚为原料的食品或保健品。

1小麦胚在食品工业中的研究开发进展

1.1小麦胚油及其应用小麦胚含油率11%左右，提取的麦胚油富含维生素E、亚油酸、亚麻酸、二十八碳醇以及多种生理活性组分，是一种颇具营养保健作用的功能性油脂，可用于食品、生物病虫害防治剂、制药以及化妆品配方之中。小麦胚脂肪的开发研究主要围绕麦胚油的提取、微胶囊化和维生素E的提取浓缩等三个方面进行。提取方法是获得高质量麦胚油的保障，决定着油品质的好坏。传统提取方法主要是用有机溶剂进行提取，其次是压榨法。近年来对超临界CO2或亚临界提取麦胚油进行了研究，Shao等[1]用响应面法优化出超临界CO2提取小麦胚油的最佳工艺条件为：萃取压力35MPa，温度50℃，萃取剂流量22.5～25L/h，提取时间为1h，萃取所得最大麦胚油得率为10.15%。宋国辉等[2]以液化丙烷为溶剂，通过正交试验对亚临界萃取小麦胚油的工艺进行了优化：萃取时间65min、料液比1∶8、萃取温度45℃，此时的油脂提取率为88.68%。微胶囊化技术是一种利用天然或者合成的高分子材料作为壁材，以活性物质作为芯材，保护被包裹活性物质的良好手段，其应用于麦胚油的开发之中，可以更好地保护小麦胚油的生物活性，国内很多研究者采取不同手段对麦胚油的微胶囊化进行了研究。何娇[3]通过喷雾干燥法对麦胚油进行了微胶囊化，实验得出：大豆分离蛋白和麦芽糊精的配比为1∶1、芯材添加量为40%、总固形物质量分数25%，小麦胚油微胶囊化的包埋率为89.5%。翟颖丝等[4]以大豆分离蛋白和麦芽糊精为壁材，用蔗糖酯和单甘酯为乳化剂，采用乳化-喷雾干燥法对小麦胚油进行微胶囊制备，实验研究出小麦胚油微胶囊制备最佳工艺条件为：均质压力34MPa、进风温度181℃、进料泵速7.6ml/min，该条件下小麦胚油微胶囊包埋率为88.03%。微胶囊颗粒表面结构完整，具有较好的包埋效果。小麦胚油是良好的VE来源，VE的富集和浓缩成为其开发应用的另一个热点。Yang等[5]对VE营养油制备方法进行了比较研究，结果表明：超临界CO2萃取压力为33MPa，温度为45℃时小麦胚油有最高的VE含量;在压力为19MPa，温差为9℃时VE浓集效果最好。师景双等[6]对传统溶剂法浸提小麦胚中VE浸提条件进行了一系列的研究。试验得到最佳的控制条件为：乙醇体积分数为95%，浸提温度为70℃，料液比为1∶3，浸提时间为120min，此时的浸提效果最佳。

1.2小麦胚健康饮料

小麦胚蛋白质质量分数高达30.2%左右，其中清蛋白18.9%、麦醇溶蛋白14.0%、麦谷蛋白0.3%～0.37%、水不溶性蛋白30.2%。不仅蛋白质含量丰富，氨基酸全面平衡，且易于被人体吸收，是很好的优质全价蛋白质营养源，在营养学上具有重要意义[7]。制作麦胚饮料不仅能够更好地利用麦胚中的蛋白质，而且更利于人体吸收利用。根据制作工艺，麦胚健康饮料可分为非发酵型和发酵型两种类型。在非发酵型饮料的研发中，李涛等[8]以小麦胚、乳清蛋白为原料研究了新型运动型饮料，通过单因素和正交试验确定出了饮料的最佳配方为：小麦胚汁100g、低聚麦芽糖8g、无机盐1.8g、乳清蛋白1.5g、黄原胶0.075g、柠檬酸0.02g，此条件下的饮料质地均匀，清爽可口。肖玟等[9]研究了小麦胚蛋白复合保健饮料的生产工艺，采用正交试验设计方案和模糊数学评判确定出该饮料和复配稳定剂的配方。最佳组合为：澄清的混合汁质量分数60%、蜂蜜4%、蔗糖3%、柠檬酸钾0.3%，复配稳定剂的配方为羧甲基纤维素钠0.40%、卡拉胶0.15%、黄原胶0.30%，所得的饮料品质和稳定性最好。发酵型饮料的研制主要是通过添加不同种类的益生菌，利用菌种的活性来获得稳定的小麦胚饮料。王宇飞等[10]以小麦胚和芝麻为主要原料，添加保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌进行了植物蛋白发酵饮料的制备，通过正交试验确定乳化稳定剂的最佳组合和最佳发酵工艺参数。小麦胚乳和芝麻乳的最佳调配比例为1∶2，最适发酵条件为：接种量7%，发酵温度42℃，发酵时间12h。此条件下生产的产品同时兼具乳酸发酵植物蛋白饮料应有的芳香。李永平等[11]对麦胚面包发酵饮料进行了研究，实验选用新鲜麦胚和面包渣为原料，先接种酵母菌、后接种乳酸菌进行发酵，结果表明，酵母菌最优发酵条件为：烘烤过的麦胚粉30g、面包渣250g、砂糖量10%，酵母菌添加量2%、发酵温度为28℃、发酵时间1h;乳酸菌最优发酵条件为：乳酸菌添加量1.2%、发酵温度为44℃、发酵时间8h。

1.3小麦胚面制品

小麦胚含有丰富的营养物质，不仅能够改善焙烤食品的外观、口感和风味，而且还能提高产品的营养价值。几乎所有以小麦粉为原料的焙烤食品都可以添加小麦胚。小麦胚可以通过挤压处理，也可以直接以片状或者粉末状、粒状添加到小麦粉里制成各种麦胚焙烤食品，以增强食品的营养价值，平衡各种氨基酸，补充小麦粉赖氨酸的不足。不仅如此，在谷物食品中，麦胚还能提供许多质构性的功能。

1.3.1小麦胚面包和饼干

面包和饼干是小麦胚产品的主要研究方向之一，研究者往往通过在面包和饼干的制作过程或是原料中添加小麦胚，以提高产品的感官或者营养品质来获得新产品。Sidhu等[12]研究了在高纤维吐司面包中添加脱脂小麦胚，实验表明，添加7.5%左右的小麦胚制得的面包，感官和营养品质都高于全麦粉面包。孙小凡等[13]以面包专用粉为主要原料，添加小麦胚粉、酵母、面包改良剂、白砂糖等辅料，采用一次发酵工艺生产面包，通过单因素试验和正交试验，确定小麦胚粉保健面包的最佳配方为：面包专用粉100.0g，小麦胚粉8.0g，面包改良剂0.4g，酵母2.2g，白砂糖7.0g。Arshad等[14]对小麦胚饼干进行了研究，通过在小麦粉中添加0～25%小麦胚的理化指标和营养特性的比较，得出用脱脂小麦胚替代15%的小麦粉生产出来的饼干的理化和感官评价最佳。

1.3.2小麦胚馒头和面条

小麦胚不仅可在烘焙产品中添加，而且还可直接加入到小麦粉中制作馒头和面条。韩俊俊等[15]研究了小麦胚粉加入量对馒头品质的影响，结果表明，馒头的白度和比容均随着小麦胚粉含量的增加而呈下降趋势，馒头硬度先平缓后上升，在加入量为6%时馒头的感官评分最高。姚娣等[16]研制了小麦胚特色营养挂面，结果表明，特色营养挂面的最佳配方是：紫薯粉质量分数10%、小麦胚粉质量分数5%、银杏叶粉质量分数1.5%，预干燥温度30℃、主干燥温度40℃、完成干燥温度20℃、压片6道、干燥时间4h，所制作的挂面有较好的品质。小麦胚富含多种营养物质，不仅可提取营养成分、制作麦胚产品，而且可与其他食品原料混合在一起制作新型的麦胚产品，如麦胚酱油、麦胚豆腐、麦胚大豆粉以及小麦胚豆奶等;也可用来制作麦胚婴儿食品或者老年食品包括麦胚米粉和麦胚钙片，或者制作麦胚休闲方便食品，如小麦胚速溶泡腾片、小麦胚能量棒、麦胚咀嚼片等;还用来制作强化型麦胚糊系列产品，或者将小麦胚粉添加到汤料中替代淀粉、小麦粉等粉料。国外已经开始往番茄酱、马铃薯粉内添加麦胚粉来作为增稠料，日本和东南亚地区也已成功地采用麦胚替代大米或大豆来作为发酵基质，开发出了一些发酵食品，如日本豆酱和日本米曲等[17]。

1.4小麦胚抗氧化性的研究

小麦胚除了含有较高的优质蛋白质以外，还含有谷胱甘肽、二十八碳醇、黄酮类化合物、麦胚凝集素、维生素E、镁、泛酸、磷、硫胺素等多种功能物质，是一种难得的天然保健食品资源，已被证实具有抗氧化、抗衰老、抗疲劳等活性，国内外研究者已经围绕小麦胚的抗氧化性进行了大量研究。Zhu等[18]研究了不同脱脂条件下小麦胚的抗氧化活性，研究结果表明，用70%的乙醇脱脂的麦胚具有最好的DPPH自由基清除能力，而100%乙醇脱脂的麦胚具有最高的还原力和ABTS自由基清除活性。利用小麦胚中蛋白质的`降解物制备抗氧化肽是目前国内外研究的热点。Cheng等[19]研究了小麦胚蛋白水解物的体外抗氧化作用，研究结果表明，1.20g/L的小麦胚蛋白水解物，在亚油酸体系中显示出78.75%的抑制脂质过氧化物的能力，0.6g/L的水解物对超氧自由基的清除率为75.40%，0.50g/L的水解物显示出63.35%的清除亚铁离子的能力。刁大鹏等[20]利用碱性蛋白酶酶解小麦胚粕制备了抗氧化肽，实验表明，在料水比1∶12.3，加酶量0.8%，酶解时间2.1h的条件下，制备的抗氧化肽的DPPH自由基清除率达到49.78%，水解度为22%，水解液中肽质量分数为1.9%。

2小麦胚开发过程中存在的问题分析

虽然小麦胚具有较高的营养价值，但目前高附加值的利用却非常低，原因在于小麦胚开发利用中还存在着许多需要解决的现实问题。

2.1小麦胚的不稳定性

由于小麦胚脂肪含量较高，并且富含活性较高的脂肪酶和脂肪氧化酶，以及附着的微生物，导致小麦胚极不稳定。这就要求面粉厂应配备具有一定处理规模的稳定化设备。但实际生产中，稳定化设备多存在成本高、能耗高、效率低的缺点。目前的稳定化方式的原理均是降低酶活或者水分，以延长小麦胚储藏期，虽然在一定程度上延长了保质期，但都对小麦胚的营养成分产生一定的负面影响[21]。稳定性问题严重制约了小麦胚的开发利用。因此，对小麦胚进行稳定化处理的研究，延长保鲜期，对于小麦胚的深加工、高附加值产品的开发是十分必要的。

2.2产品开发过程中无法形成规模效益

我国小麦胚资源的潜藏量虽然丰富，但原料分布不均匀、质量参差不齐，且许多小麦粉厂受限于设备配置不齐全、提取工艺不成熟和相关研究匾乏，使得小麦胚在产量、提取率和纯度方面与国外相比较低，难以形成规模效益。另外，提取后的小麦胚如麦胚油在开发利用过程中，设备投入成本较高，出油率低，并且没有成熟的技术用于工业化生产，虽然超临界CO2出油率较高，但处理量较小，导致小麦胚油很难大量的生产。麦胚产品由于其自身口感和品质特性的限制，直接以脱脂麦胚分离蛋白作为一种食品功能配料还有些不尽如人意的地方，而且蛋白质的功能性质还有待改善，如何将优质蛋白质从脱脂麦胚中分离，从而获得高纯度天然蛋白质仍是探索的重点。

2.3抗氧化机制的研究不够深入

抗氧化肽是小麦胚利用研究的热点，但是其分离纯化方法还存在较多的局限性，目前，测定抗氧化能力多为体外的化学评价研究，而体内(动物模型)抗氧化能力的研究较少;抗氧化肽虽然对多种疾病显示出了一定的预防和治疗作用，但其抗氧化机制还有待深入研究，如何从小麦胚中提取具有更高活性的天然抗氧化肽，以及阐明这些抗氧化肽的作用机制成为了目前亟待研究解决的问题。

3小麦胚开发应用前景展望

我国是粮食大国，小麦胚的潜藏量相当丰富，小麦胚作为一种具有较高营养价值的食品原料，理应有广阔的市场前景，纵观国内外小麦胚开发研究的现状，制约其发展前景的关键就在于怎么解决这些开发利用中的问题，而这也成为麦胚继续开发研究的方向。在麦胚的稳定化方面，通过研究寻找既方便又经济且对麦胚营养成分和功能性质破坏小的稳定化条件，延长麦胚的保鲜期仍然是麦胚研究的重点;通过改进技术和改良生产设备，如何在不损害油品质量的情况下，尽量多的提取麦胚油将是麦胚油生产利用的主要方向;如何通过某种改性或者多种改性方法相结合进一步改善麦胚的功能性质，生产改性麦胚，可作为麦胚研究的一个新的重要方向;麦胚整体作为配料在食品中主要应用于焙烤及面食制品，拓宽麦胚的应用载体范围，并对改性麦胚在其应用上进行深入的研究，将会对推进小麦胚的基础研究以及产业化发展具有重要作用。总之，通过合适的加工方法、合理的生产工艺，延长麦胚的保鲜期，改善麦胚的功能性质和营养品质，拓宽麦胚的应用渠道，积极地开展麦胚应用研究，充分发挥这一可再生副产物的经济价值，将对推动我国农业和食品工业发展具有十分重要的意义。

[参考文献]

[1]ShaoP，SunP，YingY，etal.Responsesurfaceoptimizationofwheatgermoilyieldbysupercriticalcarbondioxideextraction[J].Food&BioproductsProcessing，2008，86(3)：227–231.

[2]宋国辉，孙强，张丽霞，等.亚临界萃取小麦胚芽油工艺研究[J].中国食物与营养，2015(1)：31-34.

[3]何娇.不同筋度小麦胚芽油的超临界萃取及其微胶囊化研究[D].杨凌：西北农林科技大学，2013.

[4]翟颖丝，潘丽军，牛丽亚，等.小麦胚芽油的胶囊化制备[J].食品科学，2012，30(18)：93-97.

[5]YangHP，CaoYH，WanZM，etal.StudyonthemethodsofextractingvitaminEfromthewheatgerm[J].FoodScience，2003，24(12)：74-78.

[6]师景双，王成忠，赵乃峰.从小麦胚芽里提取天然维生素E的试验研究[J].粮食加工，2010，36(3)：33-38.

[7]李建军，黄开红，单成俊.小麦胚蛋白质的研究进展[J].粮食与饲料工业，2010，(5)：7-9.

[8]李涛，陈雪勤，雷雨.乳清蛋白-低聚糖型小麦胚运动饮料的研制[J].粮食与饲料工业，2015(6)：20-23.

[9]肖玫，李毅念，肖郑宏，等.小麦胚芽蛋白复合保健饮料的研究[J].江苏农业科学，2011，39(2)：411-414.

[10]王宇飞，冯冲，王少鹏，等.小麦胚芽和芝麻蛋白发酵饮料的工艺研究[J].安徽农业科学，2010，38(24)：13375-13377.

[11]李永平，于丽微，冯哲.麦胚面包发酵饮料的研究[J].饮料工业，2014(2)：7-9.

[12]SidhuJiwanS，AL-HootiSuadN.Effectofaddingwheatbranandgermfractionsonthechemicalcompositionofhigh-fibertoastbread[J].1999，67(4)：365-371.

[13]孙小凡，曾庆华.小麦胚芽粉保健面包工艺研究[J].食品研究与开发，2010，31(1)：96-100.

[14]ArshadMU，AnjumFM，ZahoorT.Nutritionalassessmentofcookiessupplementedwithdefattedwheatgerm[J].FoodChemistry，2007，102(1)：123-128.

[15]韩俊俊，刘长虹，何学勇，等.小麦胚芽粉对馒头品质的影响[J].粮食与食品工业，2012，19(6)：55-57.

[16]姚娣，刘方，陈轩，等.特色营养挂面的研制[J].安徽农业科学，2014，16：5239-5242.

[17]葛毅强，蔡同一.小麦胚芽及其综合利用的研究进展[J].粮食与饲料工业，2000(8)：3-6.

[18]ZhuKX，LianCX，GuoXN，etal.Antioxidantactivitiesandtotalphenoliccontentsofvariousextractsfromdefattedwheatgerm[J].FoodChemistry，2011，126(3)：1122-1126.

[19]ChengYH，WangZ，XuSY.Antioxidantpropertiesofwheatgermproteinhydrolysatesevaluatedinvitro[J].Jour-nalofCentralSouthUniversityofTechnology，2006，13(2)：160-165.

[20]DiaoD，HuangJ，FengJ，etal.Thetechnologyresearchofan-ti-oxidationpeptidepreparationbyalkalineproteasehydroly-zingwheatgermmeal[J].农业科学与技术(英文版)，2014.15(2)：182-186.