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。     

利用荧光SSR标记划分玉米杂种优势群研究

采用荧光SSR标记技术,对我国玉米育种中重要的32个代表性自交系进行遗传关系分析和杂种优势群划分．结果表明,兰卡斯特种质的自交系和唐四平头种质的自交系及这两种种质的自交系与其它种质的自交系遗传距离较大;而瑞德种质的自交系和旅大红骨种质的自交系遗传距离最近．所研究自交系划分为3大类群（Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ）,其中2个类群分别为兰卡斯特群（类群Ⅰ）和唐四平头群（类群Ⅲ）;而瑞德种质和旅大红骨种质的自交系及选自美国杂交种的自交系均划归同一个群（类群Ⅱ）中．     

基于SSR荧光标记的吉单系列玉米品种遗传分析

【目的】利用分子标记技术对吉单系列玉米品种亲本自交系的遗传关系进行剖析,为今后自交系类群划分和杂交种组配奠定基础。【方法】利用49对SSR荧光标记对2000-2009年审定的吉单系列玉米品种亲本自交系进行分析,根据Nei’s遗传距离,利用UMGMA聚类法和主成分分析法进行分析。【结果】49对标记在65份自交系间共检测出340个等位基因变异,每对引物检测出3~12个等位基因,平均6.94个,平均多态性信息量0.601,平均基因多样性指数0.644。Nei’s遗传距离变化于0.15~2.26,平均1.05。将65份自交系划分为Reid群、兰卡斯特、PB、四平头、旅大红骨、Volga和其他等7个类群,其中以Reid群、兰卡斯特、四平头、PB和Volga这5个类群为主。主要应用的杂种优势模式有Reid群×四平头群、兰卡斯特群×四平头群、Reid群×Volga群、兰卡斯特群×PB群、Reid群×兰卡斯特群和Reid群×PB群等6种,尤其以Reid群×四平头群、兰卡斯特群×四平头群和Reid群×Volga群这3种杂种优势模式占优势。确定了以吉V022、吉V993为代表的欧洲Volag种质与我国的Reid群、兰卡斯特、四平头等类群存在距离,并独立成群,建立了Reid群×Volga和四平头群×Volga 2个新的杂种优势模式,育成吉单519、吉单535、吉单522、吉单505、吉单517等一系列玉米品种并大面积推广应用。【结论】2000-2009年的吉单系列玉米品种具有较丰富的遗传多样性,在涵盖我国主要玉米类群的基础上,还具有Volag这一独特类群。     

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.     

早熟类Iodent种质与我国主要玉米类群的杂种优势分析

【目的】研究Iodent种质与我国玉米主要种质类群的杂种优势关系,为改良我国早熟类玉米种质基础提供理论依据。【方法】将20份Iodent自交系与4份我国玉米主要种质类群的骨干自交系PH4CV、铁C8605-2、昌7-2和S122采用NCⅡ设计组配80份杂交组合,进行2年田间试验,在成熟期收获中间行中间位置10株果穗进行室内考种,分析Iodent自交系与4份主要种质类群骨干自交系的杂种优势关系。【结果】2017-2018年田间试验结果表明,玉米单株产量及其构成因子综合性状一般配合力(GCA)效应表现较大的群体为I112、I125、I126和I128。玉米单株产量特殊配合力(SCA)效应表现最大的组合为S122×I132,效应值为14.10;位列第2-5位的组合依次为PH4CV×I120(8.23)、S122×I123(7.38)、铁C8605-2×I127(7.15)和S122×I126(7.06);而组合铁C8605-2×I123的SCA效应值最小,为-12.12。以所配组合单株产量SCA效应值为依据进行分类,选择数值最小的SCA作为划分类群的依据,结果显示I112、I119、I130属于Lancaster类群,I123、I125、I126、I133属于塘四平头类群,I128、I131、I132、I134属于Reid类群,I114、I117、I118、I120、I121、I122、I124、I127、I129属于旅大红骨类群。Iodent种质自交系在我国早熟玉米区主要杂种优势利用途径有旅大红骨群×I132、Lancaster群×I120、Reid群×I118和塘四平头群×I127等。【结论】Iodent种质自交系与Lancaster、国内Reid、塘四平头和旅大红骨四大类群自交系杂交时单株产量杂种优势普遍存在,其中与旅大红骨类群杂种优势最强。     

基于SSR标记和骨干自交系的外引玉米自交系杂种优势群划分

研究玉米杂种优势群及其模式对于提高育种效率及预见性具有重要意义.利用40个SSR核心标记、6份骨干自交系和49份外引自交系进行杂种优势群划分和遗传多样性分析,结果表明,40个SSR标记在49份外引自交系中共检测到242个等位变异,每个标记检测到4～11个等位基因、平均6.05个,PIC变化范围0.3224 (phi072) ～0.8376 (bnlg2235)、平均为0.6347,基因多样性趋势与PIC基本一致,变化范围0.3640(phi072) ～0.8538 (bnlg2235)、平均为0.6767.结合骨干自交系系谱的聚类与基于混合模型的群体结构分析结果,将外引材料划分为唐四平头、瑞德、改良瑞德、兰卡斯特4个类群.     

抗黄曲霉玉米群体GT-MAS:gk的配合力效应与杂种优势群划分

 【目的】GT-MAS:gk为抗黄曲霉菌的玉米群体,在美国作为抗源种质被释放利用,对该群体进行配合力测定与杂种优势群划分的研究,有利于外引群体在国内的有效利用和推动抗黄曲霉玉米育种工作在国内的开展。【方法】试验于2003～2005年在山西农科院谷子研究所(长治)进行;试验采用6×6不完全双列杂交的遗传设计,以6个骨干自交系为测验种对抗黄曲霉玉米群体GT-MAS:gk等6个外引群体进行配合力测定。【结果】GT-MAS:gk群体产量的一般配合力效应值GCA为-9.9,在被测的6个群体中居中等水平,与掖478、齐319和Mo17有相对较高的特殊配合力效应,与黄早四、丹340和B73的特殊配合力效应为负向值。【结论】GT-MAS:gk群体应归为瑞德类群,对应的杂种优势群为PA类群、兰卡斯特类群和78599选系。     

十二五期间辽宁省玉米种质基础及杂优模式分析

对辽宁省十二五期间审定主要玉米品种的种质基础及杂优模式进行了分析。结果表明,辽宁省玉米主要种质可分为外杂选、改良瑞德、旅黄改、旅改、黄改、兰卡斯特、PN等系统类群,多数为外杂选系统、瑞德系统、旅黄改系统。在众多杂优模式中以国外血缘×旅黄改模式应用最为广泛,说明国外种质的改良创新和国内种质群体间的相互改良研究得到重视。辽宁省玉米种质资源匮乏,育种手段单一,应不断创新杂种优势群核心种质,构建玉米杂种优势新类群及其利用模式,不断提高辽宁省玉米育种水平。     

利用SSR标记研究爆裂玉米自交系的遗传变异及其与普通玉米的遗传关系

 利用113对多态性SSR引物研究了来源于8个基础材料的26个爆裂玉米自交系的遗传多样性及其与分属6个杂种优势类群的20个普通玉米骨干自交系的种质关系。在26个爆裂玉米自交系间共检测出301条带，平均每个位点的等位基因数为2.66个，多态性信息量为0.068～0.217，平均遗传距离为0.357。利用SSR数据进行聚类分析，将46个供试自交系分为爆裂和普通玉米自交系两大类；26个爆裂玉米自交系分为8个类群，高杂种优势组合的双亲自交系均属于不同类群，而在同一类群自交系间尚未组配出具有高杂种优势的组合；普通玉米自交系的分类结果与以往研究和育种实践相一致，表明SSR标记技术可以用于爆裂玉米自交系间的遗传多样性研究。不同类群爆裂玉米自交系与各类群普通玉米自交系的平均遗传距离为0.549～0.672，应根据两类自交系间的遗传关系对爆裂玉米自交系实施有针对性的分群改良。     

62份广西玉米育种材料遗传背景分析

【目的】探明玉米优良新品种桂单0810和桂单0811父母本双亲的遗传背景,为进一步利用桂单0810和桂单0811杂优模式推动广西玉米新品种选育提供理论依据。【方法】利用60对多态性SSR标记,对桂单0810和桂单0811的父本、母本及以此为基础选育的改良材料和部分新引进材料共62份玉米种质进行遗传背景分析。【结果】62份种质材料划分为3个杂种优势群,桂单0810和桂单0811双亲均分别被归入第Ⅰ群和第Ⅱ群。【结论】2个玉米品种的杂交模式均为改良瑞德种质×苏湾种质的温热×热杂种优势配对模式。     

山东省主要审(认)定玉米杂交种种质分析

自1982年以来,山东省审(认)定了167个玉米新品种,本文对其中的125个普通玉米品种做了分析。结果表明,20世纪80年代山东省审(认)定品种核心种质是Lancaster、四平头和Reid,主要杂优模式是四平头×Reid和Lancaster×地方种质,骨干系是黄早四和Mo17。U8112是山东省利用国外种质选系成功的代表。90年代种质基础狭窄,核心种质是四平头和Reid,主要杂优模式是四平头×Reid,骨干系是掖478。期间利用外来种质育成优良自交系齐319。2001年至今,种质基础得到了有效拓宽,核心种质是四平头、Reid和PB,主要杂优模式是四平头×Reid和Reid×PB,骨干系是lx9801和齐319。     

Study of Yield Combining Ability and Genetic Relationship Among Exotic Tropical, Subtropical Maize (Zea mays L.) Inbreds and Temperate Maize Inbreds in China

Information on the genetic relationship between tropical maize (Zea mays L), germplasm and temperate maize germplasm is of great value to maize breeding. The objective of this study was to determine the combining ability and genetic relationship of 25 inbreds extracted from five tropical maize populations and a land race, with four temperate maize inbreds (Huangzaosi, Mo17, B73 and Dan 340). The 25 tropical inbreds were crossed with the four temperate inbreds and evaluated. Lines from Suwan1 and POP28 had high general combining ability (GCA) for grain yield. The lines from POP32 (ETO) had the highest special combining ability (SCA) with B73; the average SCA value of the 5 lines was 879 kg/ha. The lines from Suwan1had the second-highest SCA (584 kg/ha) with Huangzaosi. The lines from Suwan1 had the greatest relative heterosis (20%) with B73, followed by the lines from POP32 (ETO) with B73 (19%). Five heterotic patterns have been identified from this study: Suwan1 × Reid, ETO × Reid, POP28 × Reid, POP28 × Ludahonggu, and Suwan1 × Lancaster.     

Analysis of Maize Heterotic Groups and Patterns During Past Decade in China

In this investigation,maize heterotic groups and patterns were analyzed based on the planting areas from 1992 to 2001 using 84 parent lines of 71 widely extended hybrids and classification results by SSR markers,in which these lines were assigned into seven heterotic groups based on Ni-LI's genetic distances.The results indicated that a certain extent change for major heterotic groups of maize took place during past decade in China.The majorheterotic groups were Lancaster,Reid,Tang SPT,Zi330 and E28 in the early 1990s,while they became Reid,Tem-tropic Ⅰ,Zi330,Tang SPT and Lancaster in the early 21st century.Tem-tropic Ⅰ was a new heterotic group,which contained tropic maize germplasm.The changes for heterotic patterns also occurred.Some new heterotic patterns combining with Tem-tropic Ⅰ appeared,such as Reid × Tam-tropic Ⅰ,Zi330 × Tem-tropic Ⅰ,Tang SPT × Tem-tropic Ⅰ,etc..Another change was the order of heterotic patterns.In the early and middle 1990s,the top five heterotic patterns were Reid×Tang SPT,Zi330 ×Lancaster,Lancaster× Tang SPT,Lancaster × E28 and Reid × Zi330,while they became Reid × Temtropic Ⅰ,Reid×Zi330,Reid×Tang SPT,Zi330 ×Tem-tropic Ⅰ and Lancaster×Tang SPT in the early 21 century.Reid×Tem-tropic Ⅰ and Zi330 × Tem-tropic Ⅰ were laid on the first and forth Chinese heterotic patterns respectively in 2001.These results provided significant information to understand the maize heterotic groups and patterns in China at molecular level.     

河南省主要玉米品种杂种优势利用模式分析

【目的】分析河南省主要玉米品种杂种优势的利用模式。【方法】利用玉米基因组的143对SSR引物，从中筛选出均匀覆盖玉米染色体组的95对多态性引物，对河南省主要审（认）定品种的亲本及少数其它自交系进行PCR扩增，用UPGMA法对自交系进行聚类分析，同时对河南省审定品种及部分外引品种在1981～2003年的利用情况进行统计分析。【结果】（1）河南省审（认）定品种的主要自交系可分为Reid、温热、四平头、旅大红骨、Lancaster和综合种选系6个类群,与系谱分析基本吻合；(2)河南省玉米生产上利用的杂优模式主要有12种，其中Reid×唐四平头、Lan.×旅大红骨两种主要模式的应用面积分别为26.47%和20.62%，约占河南省玉米累计推广面积的47%；Reid×旅大红骨占9.41%；而温热×其它（综合种选系或Reid等）占9.07%，是一种新的杂种优势模式。【结论】20多年来，河南玉米生产上利用的12种杂优模式中，Reid×唐四平头和Lan.×旅大红骨是两种最主要的模式，应用面积约占1/2。     

不同杂种优势群玉米籽粒灌浆速率分析

【目的】研究不同杂种优势群玉米自交系籽粒灌浆速率的特性,筛选灌浆速率快的自交系,为高产玉米杂交种的选育提供借鉴。【方法】采用烘干法测定173份玉米自交系在授粉后10、20、30和40 d籽粒灌浆速率以及6个相关性状。应用SAS软件对灌浆速率在年际、自交系、取样时间、重复、年际×自交系、自交系×取样时间、年际×自交系×取样时间进行联合方差分析。应用SPSS软件对灌浆速率及其相关性状如10、20、30和40 d苞叶的含水率、苞叶数、40 d穗轴含水率、穗轴长、穗轴粗及40 d籽粒含水率进行相关分析。利用均匀覆盖玉米全基因组的210对SSR标记对试验材料进行全基因组扫描,通过Structure V2.3.4软件分析其群体结构。对不同杂种优势群平均籽粒灌浆速率进行方差分析,并筛选出各个群中籽粒灌浆速率快的自交系。【结果】表型分析结果表明,在P=0.01水平上,籽粒灌浆速率在不同年际、自交系、取样时间、自交系×取样时间、年际×自交系×取样时间上存在极显著差异,而重复、年际×自交系间差异不显著。通过对不同自交系籽粒灌浆速率与其相关性状间相关分析,发现10 d籽粒的灌浆速率与20 d的灌浆速率在0.01水平上达到了极显著的正相关（0.515）,与40 d的灌浆速率和籽粒的含水率在0.01水平上达到了极显著的负相关（-0.198,-0.228）;20 d的籽粒灌浆速率只与40 d籽粒含水率在0.05水平上达到了显著的负相关;在授粉后30和40 d,籽粒的灌浆速率与40 d穗轴的含水率、穗轴粗以及40 d籽粒的含水率、30和40 d苞叶含水率在0.01水平上达到了极显著正相关,30 d籽粒的灌浆速率与10 d苞叶含水率达到了显著正相关;40 d籽粒的灌浆速率与20 d苞叶的含水率达到了显著地正相关。群体结构分析表明,参试自交系分成P、旅大红骨、瑞德、兰卡斯特和塘四平头5个杂种优势群。兰卡斯特和塘四平头群在0.05水平上没有显著差异;瑞德、P群和旅大红骨群间同样不存在显著差异（P=0.05）;而兰卡斯特、塘四平头群与瑞德、P群、旅大红骨群间则存在显著差异。对各群内自交系间进行多重比较,各群内自交系间灌浆速率在0.05水平上差异均不显著。试验共筛选到33个灌浆速率高于0.8 g•100 grain-1•d-1的自交系,其中瑞德群有13个,P群、旅大红骨、兰卡斯特、塘四平头群分别有9、6、3、2个自交系。【结论】不同玉米自交系籽粒灌浆速率存在较大差异,杂种优势群间的灌浆速率变化节奏不同,P群、旅大红骨、瑞德的表现快-快-慢的节奏,兰卡斯特、塘四平头的表现快-慢-慢的节奏。     

广西玉米杂交种种质基础和杂优模式分析

五、六十年代,广西玉米杂交种以优良农家品种作为亲本系德育和推广品种间杂交种为主,七十年代大量引进外来玉米种质,以选育和推广单交种为主,但八、九十年代主要以墨黄９号群体改良种为育种核心种质,以选育和推广顶交种和三交种为主。五十年来,广西玉米单产水平的提高,主要得益于玉米种质资源的扩增、改良和创新。目前,广西玉米育种所利用的种质主要为６种杂种优势群。即墨黄９群、Ｌａｎｃａｓｔｃｒ群、Ｒｅｉｄ群、施大红     

近二十年吉林省玉米种质基础及杂优模式浅析

对吉林省近20年审定的普通玉米品种种质基础及杂优模式进行了分析。结果表明:吉林省玉米育种应用的主要种质集中在黄早4改良、瑞德改良、兰卡斯特、旅大红骨、P78599等类群上;选育的自交系主要以二环系为主;杂优模式以黄早4×瑞德、黄早4×兰卡斯特、瑞德×旅大红骨、兰卡斯特×瑞德、P78599×其它为主要杂优模式。指出吉林省目前仍存在遗传基础狭窄问题,应当加强种质交流合作,施行循环育种策略,不断进行育种技术创新。