西南及四川区试玉米组合遗传多样性分析与育种对策探讨

摘要

玉米遗传基础狭窄一直是众多育种工作者十分关注并着力解决的问题，为进一步拓宽育成品种的遗传基础，需进行玉米品种的遗传多样性评价。而如何提高玉米单产是玉米育种工作者的首要任务，其育种目标在不同时期、不同性状上应该突出什么样的重点，是育种工作者一直关心的问题。为了探讨上述问题，本研究以2005年国家区试(西南组和武陵山区组)组合、四川省区试组合和四川省引种试验组合及对照品种川单13和农大108共186个组合为供试材料，采用表型性状分析、SSR标记和系谱法对这186个区试及引种试验玉米组合进行了研究，结果表明： 1、 186个组合间株高、穗位高、播种至抽丝天数、播种至散粉天数、雌雄间隔天数(ASI)、穗长、秃尖、籽粒深度、轴径、穗行数、行粒数、单株产量、收获数果穗含水量、出籽率、百粒重、容重性状的变异系数分别为5.74％、12.06％、2.63％、2.36％、8..50％、9.68％、57.99％、10.57％、9.32％、’7.90％、10.54％、16.19％、10.35％、2.46％、10.92％和4.93％，Shannon.’Weaver多样性指数分别为1.9927、1.7249、2.0226、2.0003、1.8708、1.8859、1.8226、1.1 190、1.7470、2.0044.、1.7383、1.9126、1.8187、1.5733、2.1623和2.0939，表明上述性状变异都在一个较小的范围内。 2、 186个组合的16个农艺、经济性状表型聚类分析表明，各组合间的相似系数变幅为0.0000～1.0000，平均相似系数为0.6508。其中，相似系数在0.0000～0.4000的组合有894.对，占全部组合的5.2％，相似系数在0.4001～0.6000的组合有4354对，占全部组合的25.3％；相似系数在0.6001～1.0000的组合有11957对，占全部组合的69.5％。当相似系数为0.5893时，可将186个组合分成8类。第1类包括川单13和农大108共有161个组合，占全部参试组合的86.6‰第2类包括2个组合，占全部参试组合的1.1‰第4类包括10个组合，占全部参试组合的5.4％；第6类包括7个组合，占全部参试组合的3.8％；第7类只包括3个组合，占全部参试组合的1.6％；第3、5、8类都只有1个组合。结果表明，组合间平均相似系数较大，所聚类型较少，且大多数组合集中在第1类，说明参试组合间相似程度较高，遗传差异较小，遗传基础相对狭窄。 3、从115对引物中共筛选出60对扩增条带清晰、具明显多态性的共同引物，这些引物分别分布于玉米的10条染色体上，平均每条染色体为6.0对。60对引物共检测到608个等位基因变异，每对引物检测到3～23个等位基因，平均为10.1个。统计分析表明，SSR多态信息量(PIC)分布范围为0.5179～0.9256，平均值为0.7826；各组合间的遗传相似系数变幅为0.6067～0.9162，平均值为0.7722，其中相似系数大于0.7000的组合有16499对，占96.9％。当相似系数为0.7776时，可将供试组合分成10类。第1类包括川单13和农大108共15个组合，占参试组合的8.1％；第4类包括88个组合，占参试组合的47.3％；第8类包括47个组合，占参试组合的25.3％；第9类包括2个组合，占参试组合的1.1％；第10类包括29个组合，占参试组合的15.6％；第2、3、5、6和7类都只有1个组合。可以看出，参试组合间遗传相似系数变幅较小，且平均值较大，遗传相似系数较大的组合所占比例高，所聚类型较少，且多数组合集中在第4、8和10类，同样说明参试组合间相似程度较高，遗传差异较小，遗传基础相对狭窄。 4、系谱分析表明，51个系谱清楚的组合中确定与美国先锋公司20世纪80年代末和90年代初选育推广的“Y 78599”、“Y 7865”、“Y 78698”等杂交种有密切亲缘关系的有36个组合，占70.58％。根据表型聚类结果，51个组合表型相似系数变幅为0.0928～0.9721，平均值为0.6734，相似系数大于0.6000的组合有960对，占全部组合的75.29％，且94.12％的组合都集中在第1类。根据SSR分析结果，51个组合遗传相似系数变幅为0.6192～0.8799，平均值为0.7686，遗传相似系数大于0.7000的组合有1196对，占93.80％，且82.25％的组合集中在第4、8和10类。以上分析结果进一步说明这些组合都集中在单一的遗传基础之上。 5、对17个单株产量显著或极显著高于对照品种川单13的高产组合分析表明，高产组合的株高、穗位高、籽粒深度、穗长、穗行数、行粒数和出籽率性状的变异系数都在一个较小的范围内，分别为3.89％、5.92％、6.01％、7.58％、7.02％、10.17％和2.57％。高产组合间的表型相似系数平均值为0.7228，相似系数大于0.6000的组合有122对，占全部组合的89.71％。17个高产组合间的遗传相似系数平均值为0.7708，遗传相似系数大于0.7000的组合有132对，占全部组合的97.06％。说明经过区域试验的筛选，高产组合的的遗传多样性可能会进一步降低。 6、对17个高产组合的分析表明，这些组合的穗长、穗行数、行粒数、籽粒深度和出籽率均极显著或显著优于对照品种川单13，播种至抽丝天数、播种至散粉天数、轴径、秃尖、果穗含水量、百粒重和容重与对照差异均不显著。相关分析表明，各性状与产量的相关系数由大到小依次为穗长、行粒数、穗位高、株高、出籽率、籽粒深度、穗行数。除穗长与单株产量极显著正相关(r=0.70418)、行粒数与单株产量显著正相关(r=0.5271)外，其余性状与单株产量的相关系数均未达显著水平。通径分析表明，各性状对单株产量的直接作用从大到小依次为穗长、穗行数、籽粒深度、行粒数、株高、穗位高和出籽率，其中穗长和穗行数对单株产量的直接效应达显著或极显著水平。因此，在今后玉米突破性高产育种中，应注重穗长、穗行数、籽粒深度、行粒数、出籽率和株高的选择，并把遗传改良的重点放在穗长上。

目录

文摘

英文文摘

声明

1文献综述

1.1遗传多样性概述

1.1.1遗传多样性概念

1.1.2遗传多样性研究意义

1.2作物品种遗传多样性研究

1.2.1作物品种遗传多样性研究意义

1.2.2作物品种遗传多样性研究概况

1.2.3作物品种遗传多样性研究的方法

1.3玉米杂交种遗传多样性研究及现状

1.3.1基于系谱分析的研究

1.3.2基于表型聚类分析的研究

1.3.3基于分子标记的研究

1.4玉米育种的历史与现状

1.4.1国外玉米育种的历史与现状

1.4.2我国玉米育种的历史与现状

1.4.3我国玉米高产育种现状

2.本研究的目的与意义

3材料与方法

3.1田间试验

3.1.1供试材料

3.1.2田间试验设计

3.1.3田间调查及室内考察性状

3.2 DNA提取与检测

3.2.1试剂与溶液

3.2.2 DNA的提取

3.2.3 DNA的检测与DNA使用液的稀释

3.3 SSR扩增

3.4 PCR扩增产物的电泳检测

3.4.1主要试剂与配制

3.4.2变性聚丙烯酰胺电泳

3.5统计分析

3.5.1基因型间差异显著性检验

3.5.2表型性状变异系数的计算

3.5.3 Shannon-Weaver多样性指数的计算

3.5.4表型聚类分析

3.5.5相关及通径分析

3.5.6 SSR标记资料统计分析

4.结果与分析

4.1基因型间差异显著性检验

4.2变异系数及SHANNON-WEAVER多样性指数分析

4.3表型性状聚类分析

4.4 SSR分析

4.5部分系谱清楚组合的多样性分析

4.6高产组合与对照品种的比较

4.7高产组合遗传多样性分析

4.7.1高产组合表型性状变异系数分析

4.7.2高产组合表型性状聚类分析

4.7.3高产组合SSR聚类分析

4.8高产组合主要性状的相关分析

4.9高产组合主要性状的通径分析

4.9.1穗长对单株产量的效应

4.9.2穗行数对单株产量的效应

4.9.3籽粒深度对单株产量的效应

4.9.4行粒数对单株产量的效应

4.9.5出籽率对单株产量的效应

5讨论与结论

5.1供试组合的遗传多样性

5.2现代育种与玉米遗传多样性

5.3几种评价玉米遗传多样性方法的比较

5.4玉米高产育种策略探讨

5.5关于玉米区域试验中对照品种的选择

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文