6个开放改良玉米群体的遗传变异分析及育种潜势评价

摘要

针对改良群体P4HSC1果穗变短，遗传多样性下降过快的问题，向P4HSC1导入具有相应优良性状的外源种质，构建了一批新的开放式改良群体。本试验以其中6个开放改良群体和P4HSC1及其分别与5个测验种(黄早四、掖478、S37、丹598和18-599)配制的35个组合为供试材料，通过田间试验和对群体的SSR标记，分析不同外源种质导入后，开放改良群体的玉米群体的遗传变异及育种潜势，结果表明：
　　 1.群体农艺性状的考察表明，多数性状群体间存在真实的遗传差异，绝大部分改良群体的穗长均有不同程度的增加，且容重和粒深也获得了较好的相关改良效果。多数性状的表型变异系数，改良群体内有不同程度的增加，说明导入外源种质在有效改良群体目标性状的同时，还能提高群体的遗传多样性。但导入种质不同，其改良效果存在较大的差异。SP2穗位低，穗较长，容重大，百粒重较高，且性状间相对协调，农艺性状总体水平最高，但秃尖较长，穗行数偏少，群体内优良个体频率略有下降趋势。SP8、SP10和SP7性状总体水平居中，群体内优良个体频率较高，但植株和穗位偏高。SP6虽果穗较短，且多数产量性状总体水平偏低，但秃尖较短，籽粒较深，群体内优良个体频率较高。SP1的产量性状表现均较差，且群体内优良个体频率较低。
　　 2.群体配合力分析表明，株高、穗位高、穗行数、行粒数、容重等性状的一般配合力(GCA)群体间存在真实差异；粒深和单株产量的特殊配合力(SCA)组合间存在真实的差异。经不同外源种质渗入后，群体产量性状的GCA相比植株性状获得了更好的间接改良，行粒数和容重GCA的改良效果突出，穗行数GCA有所降低，但绝大多数动态改良群体的降低趋势并不显著。且导入种质不同，其GCA的改良效果也不同。动态改良群体中，SP8的穗行数和行粒数GCA表现较好，但植株性状GCA表现相对较差；SP6行粒数和容重的GCA表现较好，但穗行数和植株性状的GCA表现较差；SP2容重和穗位高的GCA表现较好，但其余性状的GCA表现较差；SP7大部分性状的GCA表现居中，而SP1和SP10各性状的GCA表现均较差。对照优势分析表明，大部分供试群体与丹598的单株产量SCA表现较好。
　　 3.SSR标记分析结果表明，37对多态性较好，条带清晰，覆盖玉米全基因组的SSR引物，在7个供试群体的210个单株DNA样品中，共检测到414个等位基因，平均每对引物检测到11.2个等位基因，变幅为2～20。动态改良群体各项遗传参数所揭示的遗传多样性均不同程度地大于P4HSC1，但改良群体在不同参数间的变化趋势有所不同。改良群体中，基因型数SP1最多，而SP2最少；多态性等位基因数和多态信息量(PIC) SP10和SP2较高，SP1较低；群体内个体间相似程度SP6相对较低，SP10相对较高；其余群体的各项遗传多样性参数水平居中。
　　 4.聚类分析表明，以7个群体表型性状数据进行聚类，可聚为以下四类：P4HSC1与SP2聚为一类，SP10、SP7和SP8聚为一类，SP1为一类，SP6为一类。以组合单株产量SCA表现，可将7个玉米群体归为5类：其中，SP1与丹598归为一类，SP2和P4HSC1与掖478归为一类，SP8与18-599归为一类，SP7与黄早四归为一类，SP10与S37归为一类，SP6既可归入S37所属的类群，也可归入18-599所属的类群。SSR标记聚类结果为：可将7个供试群体分为3类，第一类包括群体SP2、SP7和SP10,第二类包括群体SP1、SP6和SP8,P4HSC1为第三类。三种方法的聚类结果间既存在一定的联系，又存在较大的差异。
　　 5.综上，外源种质导入后，可有效改良群体果穗长和提高群体的遗传多样性，且伴随粒深等相关性状的改良，间接改良了大部分产量性状的GCA。但导入种质不同，改良效果存在较大差异。从总体看，SP8农艺性状表现较优，GCA表现相对较好，群体内优良个体频率较高，育种潜势较大。

目录

文摘

英文文摘

1. 文献综述

1.1 玉米种质资源概述

1.1.1 种质资源概念

1.1.2 国外玉米种质资源利用现状

1.1.3 我国玉米种质资源利用现状

1.2 玉米群体改良与种质创新

1.2.1 群体改良概念

1.2.2 玉米群体改良的主要方法

1.2.3 动态群体改良

1.2.4 玉米群体改良研究现状

1.3 种质资源研究内容

1.3.1 配合力

1.3.2 杂种优势群和杂种优势模式

1.3.3 作物遗传多样性

2. 目的与意义:

3. 材料与方法

3.1 田间试验

3.1.1 供试材料

3.1.2 供试材料的形成过程和方法

3.1.3 田间试验设计

3.1.4 田间调查与室内考种

3.2 室内分析

3.2.1 供试材料

3.2.2 DNA提取与检测

3.2.3 PCR扩增反应

3.2.4 变性聚丙烯酰胺凝胶电泳

3.3 统计分析

3.3.1 田间试验资料统计分析

3.3.2 室内实验资料统计分析

4. 结果与分析

4.1 群体主要农艺性状分析

4.1.1 基因型间差异显著性检验

4.1.2 群体间主要性状均值及多重比较

4.1.3 群体内表型性状的遗传变异

4.1.4 表型聚类分析

4.2 群体配合力效应分析

4.2.1 组合间差异显著性检验

4.2.2 配合力方差分析

4.2.3 一般配合力分析

4.2.4 杂优类群分析

4.2.5 高产组合组配方式分析

4.3 群体的SSR标记分析

4.3.1 SSR标记扩增结果

4.3.2 群体多态性等位基因比较

4.3.3 群体基因型数比较

4.3.4 群体多态信息量比较

4.3.5 群体内遗传相似性分析

4.3.6 供试群体聚类分析

5. 讨论与结论

5.1 开放式群体改良的效果评价

5.2 供试群体的杂优类群划分

5.3 供试群体的评价和后继改良

5.4 群体改良中的问题与建议

5.4.1 群体的改良目标

5.4.2 构建基础群体种质的选择

5.4.3 群体的改良方法

5.4.4 提高鉴定水平和选择的准确性

5.4.5 群体改良与育种选系相结合

结论

参考文献

致谢

附录