基于SNP芯片的云南玉米自交系遗传多样性和群体遗传结构分析

[目的]对107个云南玉米自交系进行遗传多样性和群体遗传结构分析,为云南省玉米种质创新、遗传改良、品种管理等提供理论依据,也为今后深入挖掘优良性状相关基因打下基础.[方法]以云南当地推广的107个优良玉米自交系为供试材料,以45个我国常用玉米骨干自交系作为杂种优势群划分的参照,在Axiom?Maize56K SNP Array平台上利用玉米SNP芯片(56K)进行玉米全基因组扫描,并使用Treebest的NJ-tree模型构建系统发育进化树,利用GCTA(全基因组复杂性状分析)工具进行主成分分析,揭示其遗传多样性与群体遗传结构.[结果]从107个云南玉米自交系中检出5533个均匀分布的高质量SNP分子标记位点.基于这些SNP分子标记位点分析结果可知,107个云南玉米自交系的Nei's基因多样性指数(H)为0.2981~0.5000,平均为0.4832;多态信息含量(PIC)为0.2536~0.3750,平均为0.3662;最小等位基因频率为0.5000~0.8178,平均为0.5744.群体遗传结构分析结果显示,K=6时△K最大即供试自交系可划分为六大类群,分别为塘四平头血缘类群、PB血缘类群、335母本血缘类群、自330和旅大红骨血缘类群及2个未知类群,无自交系划分到其他杂交优势群,其中,2个未知类群共37个云南玉米自交系,未能与我国目前已知的10个杂种优势群归在一类.主成分分析结果显示,107个云南玉米自交系与45个我国常用玉米骨干自交系能明显区分,大部分云南玉米自交系集中在我国常用玉米骨干自交系附近,但少数云南玉米自交系与我国常用玉米骨干自交系距离较远.[结论]云南地区玉米种质资源遗传多样性较丰富,含有多个杂种优势群,育种亲本遗传基础丰富,与我国常用玉米骨干自交系能明显区分,且部分与骨干自交系遗传距离较远,可创建新的杂交优势群,具有良好的应用潜力.     

基于40个核心SSR标记揭示的820份中国玉米重要自交系的遗传多样性与群体结构

【目的】选择有代表性的材料进行遗传多样性与群体结构的解析是进行等位基因发掘、复杂性状关联 分析、研究,及作物育种实践的重要基础。【方法】利用覆盖玉米全基因组的40 个核心SSR 标记,采用基于测序 的基因型鉴定技术对820 份代表中国玉米育种资源种质基础的自交系进行全基因组扫描,通过PowerMarker V3.25 与Structure V2.3.3 等软件揭示其基因多样性与群体结构。【结果】在820 份自交系中,40 个SSR 标记所检测到 的等位变异为10-72 个,平均36.87 个/位点;基因多样性为0.46-0.9458,平均0.8430;PIC 为0.43-0.94, 平均0.83。聚类分析表明,K=5 时,△K 值最大,即这些自交系可以划分成5 个类群,依次为兰卡斯特、旅大红 骨、塘四平头、瑞德与P 群,各类群内平均等位变异与遗传多样性分别为24.23 个/位点与0.8145、22 个/位点与 0.8398、11.8 个/位点与0.7054、17.45 个/位点与0.7686 以及14.65 个/位点与0.7495。【结论】中国玉米自交 系在育种实践中形成了相对独立的优势类群,蕴含了比较丰富的遗传变异,显示出了较高水平的基因多样性。不 同类群之间的遗传多样性水平存在一定的差异,在划分的5 个类群中,兰卡斯特与旅大红骨类群的遗传变异相对 较丰富,基因多样性相对较高,其次为瑞德与P 群,塘四平头相对较低。     

利用SSR标记研究96个玉米自交系的遗传多样性及其群体遗传结构

分析玉米自交系的遗传多样性,研究其种质群体的遗传结构,为配制优势杂交种提供理论依据。利用108对SSR标记引物,对96份玉米自交系进行遗传多样性分析。针对目标群体,使用STRUCTURE软件,进行群体遗传结构评估。设定亚群数目(K)为1～9,并假定标记位点都是独立的,利用△K(k)确定最适合的K值,进而生成Q-matrix。SSR分析表明,108对SSR引物共检测到472个等位片段。每对引物可以稳定检测到2～9个等位片段,平均每对引物检测到4.37个等位片段。群体结构评估表明,最合适的K=2,即目标群体中存在2个亚群。     

基于DUS测试性状的黄淮海地区玉米自交系的遗传多样性及群体结构分析

基于玉米DUS测试指南中的39个基本性状,对100份黄淮海地区测试玉米自交系和9份代表自交系的遗传多样性和群体结构进行分析,为黄淮海地区玉米种质资源的高效利用、育种效率的提高提供理论依据。结果表明,109份玉米自交系各性状总体的平均等位变异数为5.026,变幅为1～9;平均有效等位变异数为2.919,变幅为1.000～6.053;平均Shannon指数为1.133,变幅为0.000～1.928。支持根显色强度（Chr.22）的遗传多样性最高,其次为花丝显色强度（Chr.9）,第一叶顶端性状（Chr.1）遗传多样性最低,有48.72%的性状有效等位变异数大于2.919,61.54%的性状Shannon指数大于1.133。聚类分析结果表明,黄淮海地区玉米种质遗传背景相对较丰富,将109份材料聚成5类,除D类群包含9份自交系,数量最少外,其余4个类群包含自交系数量基本相同,D类群在其他各类群中遗传相似系数占比较少。各类群间的遗传距离介于0.200～0.665,其中,D类群与B类群的遗传距离最大（0.665）,其次是D类群与C类群（0.586）;C类群与B类群的遗传距离最小（0.200）,其次...     

中国大蒜种质资源遗传多样性和群体遗传结构分析

【目的】从分子水平了解中国大蒜种质资源的群体遗传结构和遗传背景。【方法】利用AFLP、SSR和InDel这3种分子标记对国家无性繁殖蔬菜资源圃保存的212份大蒜资源进行检测,通过Mega软件进行最大相似性聚类分析,Structure 2.1软件进行群体遗传结构分析,SSPS软件进行分子标记与大蒜辣素含量和21个数量性状进行一元线性模型检测,考察两者之间的关联性及群体遗传结构的影响。【结果】3种分子标记在212份种质中扩增出502个位点,多态性位点为492个。群体遗传结构与聚类分析均将所有资源划分为5个群体,划分的类别基本一致。然而,群体遗传结构分析划分的5个群体,群内遗传信息多样性指数较小。对212份种质的22个数量性状与分子标记的线型模型分析表明,包括大蒜辣素含量在内的多个数量性状受群体遗传结构的影响较小。【结论】中国大蒜种质资源遗传背景丰富,群体遗传结构对数量性状的分布影响较小,适合进一步进行性状与分子标记之间关联分析研究。     

不同类型玉米种质群体的SSR遗传多样性分析

利用SSR标记对人工合成群体、地方种质群体和热带、亚热带群体等3种不同类型群体进行遗传多样性分析,26对SSR引物在供试群体内共扩增出184个等位位点.多态性位点数、多态位点比例、基因型数以及遗传距离等分析表明,三类群体均具有较丰富的遗传变异,且热带、亚热带群体内个体间的遗传距离大于地方种质群体和人工合成群体.这一结果说明热带、亚热带群体内的遗传变异较大,面人工合成群体与地方种质群体内的遗传变异则相对较小且基本相当.     

贵州茶树种质资源遗传多样性、群体结构和遗传分化研究

以144份贵州茶树种质资源为材料,采用68个EST-SSR标记探究其遗传多样性、群体结构及遗传分化.结果表明,144份茶树种质资源按海拔范围及种都可以分为3类,Gro1代表海拔1500 m以上的大厂茶群体,Gro2代表海拔范围1000～1300 m的茶群体,Gro3代表海拔不明显、种不明显的群体.144份茶树种质资源按...     

西南玉米自交系SSR遗传多样性研究

利用SSR分子标记技术研究了135个西南地区玉米自交系的遗传多样性,62对SSR引物共检测出429个等位基因变异,每对引物检测到等位基因2~21个,平均为7个。聚类分析结果表明,大部分自交系划分到几大类群中,少数四川和云南材料可形成单独的类群。并探讨了西南地区玉米自交系间的遗传差异,所有供试自交系中遗传相似系数变化范围为0.56~0.96之间,遗传相似系数小于0.60有8对材料,其中四川材料与云南材料之间的有6对,一个方面说明云南材料与四川材料之间有相对较大的遗传多样性,另一个方面也表明地理来源差异相对较大的材料遗传多样性相对较丰富。     

玉米自交系遗传多样性的SSR分析

对33个不同来源的玉米自交系的遗传多样性进行SSR分析,其结果为,自交系间遗传距离在0.1763-0.9490,平均为0.3228。除贞367遗传距离为大于0.90外,其他32个的遗传距离均小于0.51,表明玉米自交系间遗传基础狭窄。33个自交系的遗传距离按类平均法可聚为6类,其中Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ类又分为两个亚类。提高玉米的杂种优势利用水平,必须丰富亲本的遗传基础,扩大其遗传差异。     

玉米种质资源遗传多样性分析

利用SSR标记技术对不同地区的383份玉米材料进行遗传多样性分析,通过非加权平均法(UPGMA)对材料进行聚类分析,将玉米材料进行优势类群的划分与归类。结果表明,通过26对扩增带型稳定的SSR引物,从材料中共检测出117条等位基因变异,每对引物检测的等位基因数为2～8个,平均4.5个,每对引物的多态性信息量为0.371～0.846,平均0.647。通过聚类图分析,可将供试玉米材料划分为6类。从而为今后育种实践有目的地选择亲本,拓宽遗传基础培育玉米新品种提供技术支撑。     

基于SSR标记的255个枣品种亲缘关系和群体遗传结构分析

【目的】枣原产中国,种质资源丰富。对来自中国22个省区不同用途的255个枣品种进行SSR分析,揭示这些不同产地来源的枣种质资源之间的亲缘关系和群体遗传结构,为枣种质资源的科学管理和分子标记辅助育种提供参考。【方法】利用改良CTAB提取供试枣种质的基因组DNA,以前期枣基因组测序挖掘出的SSR引物为基础,进行高效率引物筛选,并利用SSR分子标记技术对255份枣种质资源的基因组DNA进行PCR扩增,然后利用8%聚丙烯酰胺凝胶电泳分离,银染后显色。根据条带有无统计数据,计算出多态性位点百分率（PIC）,用NTSYS软件进行UPGMA聚类分析;利用Structure软件分析群体遗传结构,计算出最适群体数目,构建遗传结构图。【结果】从64对SSR引物中筛选出23对高效率SSR引物,在供试材料中共检测出117个多态性位点,各引物扩增的多态性位点数为2-10条,每对引物平均扩增多态位点数为5.09个,PIC值变幅为0.359-0.727,平均为0.548,这些多态性引物可应用到其他枣种质资源的研究中;建立了只需1-2个标记就可鉴别出来的部分枣品种的SSR指纹,可用于这些品种的快速分子鉴定;255个枣品种的聚类分析将所有枣品种分为15个亚类,包括4个大类和11个小类,不同品种间的相似系数范围0.71-1.00,其中北京花生枣单独聚为一类,与其他枣品种关系较远;‘奉节鸡蛋枣’和‘溆浦鸡蛋枣’、‘陕西奶枣’和‘天津大马牙枣’的相似系数均为1.00;结合聚类图、供试品种的用途和原产地分析,不同枣品种间的亲缘关系与品种原产地有一定相关性,但和品种用途没有显著相关性。群体结构分析中,通过绘制K与ΔK的关系图,K=15时,ΔK最大,据此将255个枣品种也同样划分为15个群体,与聚类分析结果基本一致;进一步分析表明,各群体中大部分品种血缘关系比较单一,较少品种含有其他类群的遗传成分。总体看,山西或陕西的枣品种出现在绝大部分居群中,说明这两个省的资源在不同群体间的基因交流中发挥了重要作用;南方栽培区域中来自湖南的枣品种形成了相对独立的居群,可能是其起源相对单一,且在长期栽培过程中和其他产地枣品种间基因交流较少所致。上述结果表明,供试枣品种中与来源区域相关性明显的品种由相同地域内枣品种演化而来,而另一部分与来源产地相关性不明显的品种则是由不同区域间品种经过频繁的基因交流和重组选育而来,融合了不同区域品种的特点,从而没有了明显的区域特征。【结论】不同地理环境在枣品种的群体进化中发挥了较重要的作用,影响了不同产地间枣种质资源的遗传结构组成。     

云南常用玉米自交系SSR遗传多样性研究

明确玉米自交系之间的亲缘关系对玉米种质的利用和强优势玉米杂交种选育具有重要意义。本研究主要应用改良CTAB法提取DNA、SSR分子标记技术和非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳结合银染显色技术,采用Excel 2007和NTSYS-pc 2.10e软件进行数据处理及聚类分析,用筛选出的70对SSR引物分析19个云南常用自交系的遗传多样性,结果共检测到504个等位基因变异,每对引物检测到2~13个,平均7.21个;每对引物的多态信息量（PIC）变化范围为0.40~0.90,平均为0.73;19个自交系之间的遗传相似系数为0.611~0.841,平均值为0.703。利用UPGMA 聚类分析方法,以0.697为标准,可将云南19个自交系划分为4个类群,表明云南自交系遗传基础丰富、多态性好,为玉米种质改良、杂种优势群划分和新品种选育提供了参考依据。     

Analysis of Genetic Diversity and Population Structure of Maize Landraces from the South Maize Region of China

Understanding genetic diversity and population structure of landraces is important in utilization of these germplasm in breeding programs. In the present study, a total of 143 core maize landraces from the South Maize Region （SR） of China, which can represent the general profile of the genetic diversity in the landraces germplasm of SR, were genotyped by 54 DNA microsatellite markers. Totally, 517 alleles （ranging from 4 to 22） were detected among these landraces, with an average of 9.57 alleles per locus. The total gene diversity of these core landraces was 0.61, suggesting a rather higher level of genetic diversity. Analysis of population structure based on Bayesian method obtained the samilar result as the phylogeny neighbor-joining （N J） method. The results indicated that the whole set of 143 core landraces could be clustered into two distinct groups. All landraces from Guangdong, Hainan, and 15 landraces from Jiangxi were clustered into group 1, while those from the other regions of SR formed the group 2. The results from the analysis of genetic diversity showed that both of groups possessed a similar gene diversity, but group 1 possessed relatively lower mean alleles per locus （6.63） and distinct alleles （91） than group 2 （7.94 and 110, respectively）. The relatively high richness of total alleles and distinct alleles preserved in the core landraces from SR suggested that all these germplasm could be useful resources in germplasm enhancement and maize breeding in China.     

48份玉米自交系的SSR遗传多样性分析

利用SSR标记对48个黑龙江省玉米自交系进行遗传多样性分析,初步进行了杂种优势群划分。从100对SSR引物中筛选取20对扩增带清晰且具有稳定多态性的引物。结果表明:20对引物在供试材料中共检测出105个等位基因变异,平均每对引物检测到等位基因数位5.25个,变化范围在3~7个,多态性信息含量变化范围为0.405~0.793,平均多态性信息量为0.664。48个自交系之间的遗传相似系数变化范围为0.400~0.905。UPGMA聚类分析结果表明:供试自交系被划分为5大类群,聚类结果与系谱分析基本一致。因此,SSR标记可以进行玉米自交系遗传变异分析,并用于杂种优势群的划分。     

1991—2001年中国主要玉米杂交种遗传基础的变化趋势及 三大种质类群在育种中的应用

 【目的】研究十年来中国主要玉米杂交种遗传基础的变化趋势及分析四平头、Reid和Lancaster三大种质类群等位基因的变异,为中国玉米育种提供一些理论依据。【方法】利用111个SSR标记对1991—2001年间大面积推广的66个杂交种的84份亲本自交系进行分析。【结果】①在66个杂交种中共检测到659个SSR等位基因,平均每个位点检测到5.95个等位基因。在过去的10年间,大面积推广的杂交种Nei遗传多样性指数由0.67增加到0.69,可检测到的等位基因的数量逐年增加,由603增加到653个等位基因,2001年大面积推广的杂交种与1991年的杂交种相比,缺失的等位基因仅有0.9%,而新增加了8.5%的等位基因;②对其中的四平头类群自交系16份,Reid类群15份自交系和Lancaster类群8份自交系进一步分析发现,在39个玉米自交系中共检测到583个等位基因,占检测到的SSR位点等位基因总数的88.3%。其中四平头类群检测到的等位基因位点最多,占检测到的等位基因总数的77.4%,Reid类群和Lancaster类群差别不大,分别为61.5%和60%。Reid与四平头及Lancaster与四平头的等位基因差异均在32%左右,而Reid与Lancaster间等位基因的差异仅为25%。而且Reid与Lancaster类群提供的特有等位基因比率分别为7.9%和7.3%,大部分的特有等位基因存在于四平头类群,约为24%。【结论】随着新的种质资源的引入和对原有资源的改造,与20世纪90年代初相比,中国的玉米资源遗传多样性有了一定的增加;地方种质含有大量的特有等位基因,这是其与国外种质组配优异杂交种的重要基础,应当加强地方种质的改良和利用。     

基于SSR标记的黍稷种质资源遗传多样性及亲缘关系研究

【目的】利用SSR标记,分析黍稷种质资源（野生材料和地方品种）的遗传多样性水平,揭示不同来源黍稷种质资源的亲缘关系和遗传群体结构差异,为黍稷起源进化研究奠定基础。【方法】用6份地理差异显著的黍稷种质资源对137对小宗作物课题组开发的具有多态性的SSR引物进行初步筛选,最终筛选103对条带清晰、扩增良好且多态性稳定的SSR引物,利用这103对多态性SSR标记对146份黍稷材料进行PCR扩增,通过遗传参数、聚类、遗传结构等分析,评估不同个体间及不同群体间的遗传多样性,探讨遗传结构差异。【结果】103对SSR标记共检测出308个等位基因（Na）,平均值为2.99,平均Shannon-Weaver指数（I）为0.8478,平均期望杂合度为0.3642,平均多态性信息含量指数（PIC）为0.5544。103对SSR标记的分布区间为0-1、1-2、2-3、3-4和4-5,分辨率范围为0.334-4.002,77.67%的标记分布于区间1-4,具有适度分辨力。国内资源的观测等位基因数（2.9126）、多样性指数（0.8302）、期望杂合度（0.5023）、多态性信息含量指数（0.5278）均高于国外资源,遗传多样性更丰富。12个群体的遗传距离的变化范围为0.0783-0.5762,均值为0.2938;遗传一致度变化范围为0.5620-0.9247,均值为0.75,遗传相似性与地理分布具有一定相关性,地理分布越近,遗传距离越小,遗传一致度越高。聚类分析在遗传距离为0.15处可以把12个群体分为4个组群,其中南美洲和山西资源各自独立分为一支,与其他资源亲缘关系较远。个体间聚类中,国内外资源划分非常显著,在遗传距离为0.63处,146份黍稷资源可分为3大组群,组群Ⅰ和组群Ⅱ为国外资源,组群Ⅲ为国内资源。组群Ⅱ在遗传距离为0.39处又分为3个亚群,组群Ⅲ在遗传距离为0.45处分为5个亚群,其中亚洲与欧洲资源、中国河北与中国山西、中国内蒙古资源的遗传关系较近。遗传结构分析结果显示国内外群体间存在明显的遗传分化,其中5个组群（组群2、组群5、组群6、组群7和组群9）为国内野生资源特有基因型,分布较为分散;2个组群（组群1和组群4）为国外资源特有基因型,分布较为集中。中国宁夏、南美洲资源的群体结构趋向单一化,中国河北、中国黑龙江、亚洲资源的群体结构趋向多元化。UPGMA聚类结果与遗传结构分析结果一致,且不同地区黍稷资源群体间遗传关系远近均与其地理分布相关。【结论】野生资源的遗传多样性高于国外资源,其中中国河北群体的遗传多样性最丰富,中国河北可能是黍稷的起源中心。     

利用SSR核心引物分析257份玉米自交系遗传多样性

为简化杂种优势类群划分,加快育种进程,利用64对SSR核心引物对257份玉米自交系进行遗传多样性分析。结果表明:共检测出422个等位基因变异,每对引物检测出3～9个等位基因,平均6.59个。每个位点的多态性信息量(PIC)为0.444～0.879,平均0.769。257份自交系之间的遗传相似系数变化范围0.036～0.943。按UPGMA类平均方法进行聚类分析,供试自交系可划分为4大类群,6个亚群(Lancaster、旅大红骨、塘四平头、BSSS、PA和PB)。聚类结果与系谱基本一致。