单倍体（n）在形态、生理和生化特性方面明显劣于二倍体（2n）玉米植株

《Cereal Research Communications》：Haploids (n) possess significantly compromised morphological, physiological and biochemical attributes over diploid (2n) plants in maize

　　玉米单倍体与二倍体在矿物质、光合及代谢指标上存在显著差异，研究揭示了单倍体生理特征及通过营养补充提高染色体加倍效率的潜力。

　　

摘要

植物的有性生殖过程将母本和父本的基因组结合在一起，以产生可存活的后代。某些玉米基因型（称为单倍体诱导剂，简称HI）能够在体内产生仅包含母本或父本基因组的单倍体。本研究利用新开发的基于R1-nj的HI系，研究了由此产生的单倍体玉米植株。通过共显性DNA标记和流式细胞术验证了这些单倍体种子：其胚乳呈彩色，而盾片为无色。单倍体植株的叶片中钙、铁、镁、铝、钡、铬、锰、钼、硒、锶和锌的含量比双倍体植株低1.3至2.7倍；相反，单倍体植株叶片中的钾、钠、钴和铅含量比双倍体植株高1.2至1.6倍。单倍体植株的叶绿素、蔗糖、葡萄糖和麦芽糖含量也明显低于双倍体植株。单倍体和双倍体植株中的果糖积累量相似。单倍体植株的光合作用速率（低10倍）和蒸腾作用速率（低7倍）均显著降低，同时水分传导能力也降低了9倍。在单倍体和双倍体植株的叶片中，光合作用速率与糖分浓度呈正相关。与双倍体植株相比，单倍体植株的干物质积累量较少。此外，在相同的环境温度下，单倍体植株的冠层温度降低幅度较小。总体而言，单倍体玉米植株在代谢和生理特性上与双倍体植株存在显著差异，这为深入了解玉米的基本生理机制提供了宝贵见解。本研究指出了未来提高玉米双倍体生产效率的方向，强调了通过针对性补充单倍体中缺乏的元素和代谢物来增强染色体复制速率并减少基因型依赖性变异性的可能性。