Ampha Z32花粉活力分析儀在小麥育種和制種中的應(yīng)用(二）

花粉活力、花粉數(shù)量和花粉散粉的動(dòng)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(huì)對(duì)花粉活力、花粉數(shù)量以及散粉周期產(chǎn)生負(fù)面影響，從而導(dǎo)致授粉成功率降低，糧食產(chǎn)量下降。
雜交小麥?zhǔn)怯删�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(jìn)行大規(guī)模、強(qiáng)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(duì)小麥來說，其花粉壽命較短，且對(duì)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(jìn)行測(cè)量，整個(gè)測(cè)量過程不超過2min，是一種可以快速、精準(zhǔn)、高效分析花粉活力的方法�？蓱�(yīng)用于：

• 分析花粉散粉動(dòng)態(tài)變化
• 定量每穗小麥的散粉量
• 評(píng)估小麥散粉后的活力時(shí)效
• 篩選高抗高耐品系
• 小麥小孢子發(fā)育-DH育種

  
量化固定區(qū)域、固定時(shí)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(gè)花期花粉散粉的動(dòng)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(yàn)
上圖記錄了兩個(gè)小麥品種在兩天的固定時(shí)間間隔內(nèi)花粉散粉量的變化，灰色的點(diǎn)是同一區(qū)域內(nèi)單個(gè)花粉捕集器的花粉數(shù)量，測(cè)試每隔兩小時(shí)進(jìn)行一次，每天持續(xù)10小時(shí)。
 
小麥花粉捕集器
上圖為簡(jiǎn)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(yàn)設(shè)置將捕集器固定到待測(cè)試小麥樣地即可。離心管中盛有能長(zhǎng)期穩(wěn)定花粉粒的AmphaCount計(jì)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(duì)整株麥穗的花粉散粉量進(jìn)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(diǎn)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(gè)附加指標(biāo)。
 
小麥花粉活力維持時(shí)間較短。在雜交小麥育種中，確保具有較高活力和較長(zhǎng)的壽命花粉由雄株傳至雌株是必要的。因此對(duì)不同小麥品系的花粉活力進(jìn)行評(píng)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。
該圖記錄了小麥散粉后的花粉活力的變化，檢測(cè)時(shí)間間隔為10min。
 
篩選高抗高耐小麥品系

小麥花粉對(duì)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(huì)對(duì)花粉質(zhì)量產(chǎn)生明顯的負(fù)面影響，導(dǎo)致結(jié)實(shí)率下降。

通過監(jiān)測(cè)高溫和干旱對(duì)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(jìn)行育種。
雙單倍體（DH）育種是一項(xiàng)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(shí)間，加快植物育種計(jì)劃。Ampha Z32花粉活力分析儀可在DH育種過程的各個(gè)環(huán)節(jié)通過對(duì)大量樣品的測(cè)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(shí)期

下圖為Ampha Z32花粉活力分析儀測(cè)量不同發(fā)育時(shí)期小穗的小孢子得到的相位-振幅散點(diǎn)分布的疊加圖。Y軸（振幅）上的偏移代表細(xì)胞體積的增長(zhǎng)。
鑒別單核期小孢子

單核早中期是小麥DH育種的關(guān)鍵時(shí)期，準(zhǔn)確篩選單核期小孢子，對(duì)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(zhǔn)確測(cè)量分析上萬(wàn)個(gè)小孢子細(xì)胞，可監(jiān)測(cè)小孢子從單核早期到花粉脫落的整個(gè)發(fā)育過程，從而準(zhǔn)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(cè)。


該動(dòng)畫顯示了相位-振幅散點(diǎn)圖是如何清晰地識(shí)別出小孢子發(fā)育的各個(gè)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(gè)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(zhǔn)確鑒定正確發(fā)育階段，并在短時(shí)間內(nèi)測(cè)量大量的樣本，從而更高效且準(zhǔn)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(gè)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(cè)通量高，不僅可應(yīng)用于大量品種間花粉活力測(cè)量、高溫敏感型種質(zhì)資源的篩選，還可指導(dǎo)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(cè)量工具。