外引美国玉米自交系抗性评价及遗传多样性分析

摘要

玉米种质基础狭窄已成为选育突破性品种的重要障碍之一，因此必须加强种质引进、改良和创新工作，这是拓宽我国种质资源基础的重要途径。本试验以引进的58份美国玉米自交系和4个国内标准测验种为试验材料，通过田间人工接种方法鉴定评价了引进自交系对玉米丝黑穗病及大斑病的抗性水平；并通过SSR分子标记技术分析了这些自交系的遗传多样性；同时采用NCⅡ遗传交配设计通过两年一点鉴定研究了其中26份自交系的配合能力及杂种优势关系。其结果对于引进美国自交系的直接利用和改良具有重要理论价值。主要研究结果如下：
　　 1.58份美国自交系中，抗玉米丝黑穗的自交系占自交系总数的50％，抗大斑病的自交系占65.52％，抗病比例比较高，有19份自交系同时抗丝黑穗病和大斑病，占自交系总数的32.8％。其中高抗丝黑穗、中抗大斑病的自交系有：B90、B112、B124、B125、LH38和IRF240；中抗丝黑穗、中抗大斑病的自交系：B93、B100、B116、1RF321、IRF185、IRF233、IRF236和IRF252；抗丝黑穗、中抗大斑病的自交系包括：B106、B109、LH104、IRF291和C.1.31A。其中Reid血缘同时抗丝黑穗病和大斑病的自交系所占抗病自交系的比例最高，达57。9％。
　　 2.55对SSR引物在62个自交系间共检测出296个等位基因变异，每对引物检测出2～11个等位基因，涉及55个SSR位点，每个位点平均5.38个等位基因变异。每个位点的多态信息量（PIC）变化为0.14～0.85，平均PIC为0.633，其中bnlg197位点PIC最大0.85，phi055位点PIC最小。
　　 3.利用UPGMA方法将62份自交系划分为5个类群，第一群包括丹340、B120、B93、B100和B102，属于旅大红骨类群：第二群包括黄早4和B108，属于唐四平头类群；第三群又包括两个亚群：（Ⅰ）掖478、B89、B105、B94、B111、B101、B109、B104、B110、B117、B98、B113和B115；（Ⅱ）IRF310、IRF317、IRF311、IRF315、IRF316、IRF318、IRF314、IRF319、C.1.31A、IRF312、IRF320、IRF313、LH38、LH104、IRF321、LH39、IRF233、IRF236、IRF291、LH109、IRF240、IRF185和IRF252，属于Reid种质类群；第四群包括M017、B90、B124、B97、B118、B119、B116、B122、B123、B125、B91、B112、B99、B121、B95、B106，属于Lancaster类群；第五群包括：B103、B107和B114。划分结果与系谱来源基本一致。5份未知血缘的自交系中，自交系B108划分到唐四平头群；C.1.31A划分到Reid群；B103、B107和B114仍然不能归属到某一类群中。
　　 4.配合力分析表明，B104、IRF236、B110、IRF240、B106、B116、B97、B90、B98、IRF315、IRF185和B114的单株产量一般配合力效应较高且都为正值，其与产量相关的穗长、穗粗、行粒数、百粒重、出籽率等性状一般配合力效应也较高。单株产量特殊配合力效应前10位的杂交组合是黄早4×IRF236、Mo17×LH39、掖478×B123、丹340×B104、掖478×B124、丹340×B97、Mo17×B102、掖478×B121、掖478×B97、丹340×IRF320，其相应的单株产量也排在前10位。
　　 5.2个杂优模式背景下单株产量特殊配合力效应前10位的杂交组合是黄早4×IRF236、黄早4×B104、Mo17×B102、丹340×B97、掖478×B97、Mo17×LH39、掖478×B123、丹340×B104、掖478×IRF311和丹340×1RF320。
　　 6.本研究分别利用两种方法划分杂种优势类群，供试的26个自交系中有18份自交系能够明确的划分到四大类群中，其中6份自交系的两种划分结果一致，即B100、B102、B104、IRF317、IRF236和IRF240。其余12个自交系利用现有的试验数据进行了比较分析后划分了类群，同时也针对系谱来源得到了验证。
　　 7.通过杂种优势关系分析，26个美国自交系的主要利用途径主要有：Reid群×唐四平头群（B97、B123）和Reid群×旅大红骨群（B110、B116）；唐四平头群×Reid群（B104、IRF236、IRF240）。
　　 8.本论文的创新性在于在我国首次采用人工接种鉴定评价了58份外引美国自交系对玉米丝黑穗病和大斑病的抗性，首次明确了其中5份未知血缘美国自交系的类群，并研究了部分美国自交系的配合力和杂种优势利用途径。

目录

文摘

英文文摘

英文目录

1.前言

1.1 研究的目的意义

1.2 文献综述

1.2.1 国内外玉米种质资源利用的现状

1.2.2 我国玉米资源遗传多样性的研究方法及进展

1.2.3 我国玉米种质资源对玉米丝黑穗病及火斑病抗性的研究进展

1.3 主要研究内容

1.3.1 研究58份美国玉米自交系对黑龙江省玉米主要病害的抗性

1.3.2 利用SSR标记技术研究58份美国玉米自交系的遗传多样性分析

1.3.3 研究26份美国玉米自交系配合力及杂种优势关系

1.4 技术路线

2.材料与方法

2.1 供试材料

2.2 田间试验

2.2.1 玉米丝黑穗病的抗性鉴定方法

2.2.2 玉米火斑病的抗性鉴定方法

2.2.3 供试杂交组合的鉴定方法

2.3 SSR分子标记试验

2.3.1 基因组DNA的提取、纯化和检测

2.3.2 SSR检测

2.3.3 SSR数据处理与分析

3.结果与分析

3.1 外引美国玉米自交系的抗性评价

3.1.1 外引美国玉米自交系对丝黑穗病的抗性评价

3.1.2 外引美国玉米自交系的对大斑的抗性评价

3.2 外引美国自交系的遗传多样性分析

3.2.1 SSR标记检测

3.2.2 聚类分析

3.3 26 份外引美国玉米自交系的配合力及杂种优势类群划分

3.3.1 单株产量及相关性状的联合方差分析

3.3.2 自交系产量相关性状一般配合力（GCA）分析

3.3.3 杂交组合单株产量特殊配合力（SCA）效应分析

3.4 杂交组合单株产量平均优势分析

3.5 杂种优势关系分析

3.5.1 杂种优势类群

3.5.2 26个美国玉米自交系的杂种优势利用途径分析

4.讨论

4.1 外引美国玉米自交系对大斑病及丝黑穗病抗性

4.1.1 对美国玉米自交系的抗丝黑穗病评价

4.1.2 对美国玉米自交系的抗大斑病评价

4.1.3 对美国玉米自交系的总体抗性评价

4.2 关于SSR标记的遗传多样性分析

4.2.1 SSR标记的引物及材料选择

4.2.2 SSR分子标记划分外引美国自交系的类群

4.3 数量遗传学和分子标记两种方法的比较

4.4 关于供试自交系育种潜力以及杂种优势利利用途径的研究

5.结论

致 谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文