不同轮回选择改良轮次玉米群体选系的育种潜势

【目的】研究18个从不同轮回选择改良轮次玉米群体中选育自交系的育种潜势,为玉米群体的有效改良及育种利用提供理论依据。【方法】以2个群体3个不同轮次改良后代中选育的高代自交系为材料,通过农艺性状表型鉴定、配合力测定和SSR分子标记遗传多态性分析的方法,对这些群体高代选系的育种潜势进行研究。【结果】改良群体高代选系产量和主要构成性状及其GCA表现优于基础群体高代选系,但多数改良群体高代选系株高、穗位高及其GCA都较各自的基础群体高代选系有所增加。不同群体高代选系之间,表型及配合力差异较大,来自同一群体不同基本株的选系之间差异也较大。SSR分析结果表明,改良群体高代选系在自交代数少1代的情况下,其纯合的位点比例与基础群体高代选系相当,与基础群体高代选系相比,改良群体高代选系间遗传差异虽有减小的趋势,但仍有较大的遗传差异。改良群体高代选系P4MSC2-1、P4MSC2-2、P5MSC2-2和P5MSC2-3以及基础群体高代选系P5C0-3,自身产量和主要性状及其GCA表现较好,与测验种所配组合产量较高,有较大的育种利用价值。【结论】群体高代选系的表型和配合力差异来源于不同群体及基本株的差异,从经过改良的群体中选育出的自交系表现更好,用改良群体选系纯合速度较快。     

墨白964群体5轮混合选择遗传变异的分子生物学研究

 【目的】研究控制双亲的混合选择法对墨白964群体在四川生态条件下经过5轮适应性改良的效果。【方法】采用性状表型分析和SSR分子标记技术。【结果】经过5轮混合选择后，开花期性状有显著的选择增益, 多数性状的表型变异系数随着选择世代的增加有所下降。40对SSR引物在各轮群体中扩增出418个等位位点，有88.5%的遗传多样性分布于群体内，有11.5%分布于群体间。群体内的遗传多样性大于群体间的遗传多样性，且群体内的遗传差异随着选择的增加呈下降趋势。基因杂合度、多态性位点数和多态性位点百分率都呈递减趋势。原始群体C0的基因型种类多，为418种，且频率分布较散，选择后的高代群体C4、C5的基因型种类少且频率分布较集中。【结论】选择群体的遗传变异逐渐减小，这可能是由于连续对开花期性状定向选择的结果，也可能还与群体的有效含量较小和选择强度大所引起的遗传漂变有关。     

芝麻资源群体结构及含油量关联分析

【目的】推测芝麻资源群体材料的遗传变异、群体结构和分子亲缘关系,通过关联分析检测群体中影响含油量表型的位点,为芝麻高油育种及开展其它性状关联分析等提供科学依据。【方法】利用20对SSR引物、43对SRAP引物及16对AFLP引物,对来自芝麻核心品的216份芝麻资源进行遗传多样性分析、群体结构分析和含油量性状关联分析。【结果】共检测到338个等位变异,群体遗传多样性为0.2493、多态性信息含量为0.2090。群体结构分析将216份芝麻资源分为2个亚群（POP1和POP2）;其中,174份资源（80.56%）归属POP1亚群,42份资源（19.44%）归属POP2亚群。POP1亚群的遗传多样性（0.2180）、多态性信息指数（0.1840）等指标值都低于POP2亚群（分别为0.3190和0.2561）,表明POP2亚群内种质遗传变异更为丰富。AMOVA分析表明,亚群内的遗传变异（86.83%）极显著高于亚群间的遗传变异（13.17%）（P＜0.001）。关联分析重复检测出2年环境下与含油量性状极显著关联的分子标记8个（P＜0.01）。这8个标记的性状变异解释率变幅为0.0343（标记M20E16-8）-0.0587（标记SSR12-2),总的变异解释率为0.2846（2008年)和0.3801（2009年）。【结论】以216份来自中国芝麻核心品的资源构成自然群体,群体结构简单、遗传变异较为丰富,可以用于开展芝麻重要目标性状的关联作图。应用关联分析方法在2个年度环境下重复检出8个标记与含油量性状极显著关联（P＜0.01）,这些标记可能与含油量性状存在稳定、可靠相关联。     

中国小麦地方品种大青芒遗传多样性研究

 【目的】研究长期种植于中国东北春麦区不同环境的小麦地方品种大青芒的遗传变异。【方法】采用14个形态和农艺性状、种子贮藏蛋白分析以及84对SSR分子标记技术，对不同种植地区的5份大青芒品种的遗传多样性进行了研究。【结果】供试材料间在形态和农艺性状上表现出极大的相似性，但在编码种子醇溶蛋白的Gli-1位点、编码高分子量麦谷蛋白亚基的Glu-B1位点，以及57.1%的SSR引物位点上存在较大的遗传变异。5份供试材料内共检测到异质性SSR引物位点27个，有4份材料（ZM4401，ZM4402，ZM4407和ZM4421）内的个体间在醇溶蛋白或HMW-GS组成上具有异质性。多态性SSR引物位点揭示的遗传差异分布具有基因组、部分同源群和染色体间的不均衡性。【结论】不同来源的大青芒地方品种在14个形态学性状及农艺性状上表现一致，但由于在不同地点多年种植等原因，导致了材料间和材料内在蛋白质和DNA水平上遗传变异的产生，建议对不同来源的同名地方品种在收集、保存、研究和利用时分别处理。     

利用表型和SSR标记分析河南省玉米地方品种的遗传多样性

 【目的】分析河南省玉米地方品种的遗传多样性,为进一步改良利用提供合理方案。【方法】利用表型和SSR标记基因型,对88份有代表性的地方品种进行遗传多样性分析。【结果】这些地方品种农艺性状表现出较大差异,表型聚类将其划分为7个类群,大部分品种聚在一个类群内,但仍有部分品种独立成群。SSR分析表明,每对引物可以稳定检测到2～10个等位基因,40对SSR引物共检测到198个等位基因,平均每个位点4.95个等位基因,遗传相似系数为0.63～0.89。SSR标记聚类分析同样将此材料划分为7个类群,大部分品种仍主要集中在一个主群内。Mental测验结果表明,表型同基因型距离矩阵间存在极显著正相关(r=0.78,P=0.01)。【结论】河南省玉米地方品种来源较单一,遗传多样性较差,仅少部分品种较为独立,可有针对性地保存和改良利用。     

亚洲大豆栽培品种遗传多样性、特异性和群体分化研究

【目的】研究亚洲大豆栽培品种地理群体的遗传多样性、特异性和群体分化。【方法】应用大豆基因组64对SSR分子标记技术,对亚洲216份栽培大豆品种遗传变异进行分析。【结果】亚洲大豆栽培品种遗传多样性丰富,地理群体(中国东北、中国黄淮、中国南方、朝鲜半岛、东南亚、南亚)间存在较多互补等位变异数,最多的在中国黄淮与南亚群体间;各地理群体拥有各自特有或特缺的等位变异。亚洲大豆全群SSR标记遗传距离聚类（聚成6类）与地理群体分类间有极显著相关性,地理分群有其相应的遗传基础。亚洲全群由2类血缘组成,分别占中国国内和国外2大类群的绝大部分;地理群体间2类血缘组成的差异明显。国内与国外各群体间以中国南方与东南亚群体间分化最小;国外群以东南亚与朝鲜半岛群体间分化最小;国内群以中国黄淮与中国南方群体分化最小。【结论】亚洲大豆栽培品种地理群体间具有位点和等位变异的特异性,各群体间可以相互补充的位点及其等位变异甚丰富,利用国外栽培品种可以拓宽中国品种的遗传基础。     

杂交香稻亲本遗传距离与产量杂种优势的相关性研究

【目的】研究遗传距离与杂种优势的相关性，为杂交水稻育种提供依据。【方法】利用SSR标记检测R527等恢复系与泸香90A等不育系间的遗传距离，并分析遗传距离与产量杂种优势间的相关性。【结果】杂交香稻亲本间遗传距离与产量性状及其各构成因素杂种优势间的相关系数偏小（-0.257～0.292），均未达显著水平。【结论】所选用的杂交水稻亲本间的遗传距离大小并不能反映杂种优势；所选用的SSR标记不能预测水稻产量杂种优势，利用分子标记遗传距离来预测杂交水稻杂种优势的可靠性有待进一步探讨。     

控制双亲混合选择对2个玉米窄基群体主要性状的改良效果

【目的】研究5轮控制双亲混合选择对2个玉米人工合成窄基群体P3C0和P4C0的改良效果,为玉米群体的有效改良及育种利用提供理论依据。【方法】在不同生态条件下,对群体主要性状进行表型鉴定,并按不完全双列杂交模型进行配合力测定。【结果】控制双亲混合选择对群体单株产量和主要构成性状及其一般配合力(GCA)改良效果明显,但对群体与测验种的特殊配合力(SCA)却没有明显的改良效果。基础群体P3C0及其改良后代,粒深和穗行数均以C0为最小,C5为最大,其GCA分别以C2和C5为最大;单株产量及其GCA都以C0为最小,分别以C4和C2为最大。基础群体P4C0及其改良群体,粒深和穗行数均以C0为最小,分别以C5和C4为最大,其GCA都以C4为最大,单株产量及其GCA都以C0为最小,分别以C2和C4为最大。改良群体其它多数性状及其GCA也都大于C0,不同群体的同一性状及同一群体的不同性状,在不同的改良轮次,其改良效果不尽相同。总体趋势表现为,控制双亲混合选择进行到一定世代后,群体一些性状及其GCA能得到同步有效改良,有些性状自身及其GCA的改良效果却不同步。当选择响应到达最大以后,持续的控制双亲混合选择则会导致窄基群体的选择增益下降,甚至出现负增益。此外,在群体容量为600株,入选率为10%的情况下,经5轮选择后,群体仍保持了较丰富的遗传变异。【结论】在改良窄基群体时,除应适当控制改良轮次外,还应处理好各性状的关系,做到有主有从,主从结合,并定期研究群体改良效果,针对群体存在问题,适当调整改良方案。对于产量和相关性状及其GCA已得到较好改良的群体,可根据杂优模式将群体配对,采用群体间相互轮回选择,在改良群体GCA和SCA同时,使种质改良与杂交种选育紧密结合,以提高群体改良利用效率。     

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。     

板栗总苞和坚果主要性状与SSR标记的关联分析

【目的】通过测定113份板栗品种（系）的数量、质量和假质量性状,分析其遗传变异,比较不同组群之间的性状差异,将SSR标记与性状进行关联,获得更多与SSR标记显著关联的性状,挖掘优异的等位变异位点,为开展板栗分子辅助育种的研究提供参考。【方法】测定并分析板栗总苞和坚果的38个数量、质量和假质量性状,利用SPSS和Graphpad软件对数量性状进行差异显著性和相关性分析,基于SSR标记进行遗传多样性分析,最后用TASSEL 2.1软件通过一般线性模型（general linear model,GLM）和混合线性模型（mixed linear model,MLM）分别对性状和标记进行关联分析。【结果】在遗传多样性分析中,21对SSR引物的有效等位基因数（N_e）、Shannon指数（I）、多态性信息含量（PIC>0.5）、观察杂合度（H_o）和期望杂合度（H_e）的平均值分别为3.164、1.269、0.589、0.593和0.635。根据群体结构分析分为2个主要组群,为了更好地比较性状差异,在聚类分析时将中间类型的品种单独划分为一组。在质量和假质量性状分析中,多样性指数变化范围为0.139—1.567,遗传多样性最高的性状是坚果光泽,最低的是底座接线;坚果形状、光泽、颜色等性状组群间频率分布差异明显。在数量性状分析中,变异系数的范围在3.96%—36.31%,苞重、总苞重和单粒重的变异系数均在30%以上,遗传变异程度高;果形指数和含水量变异系数均在10%以下,具有稳定的遗传特性;总苞和坚果的外观性状之间有强相关性,相关系数均在0.6以上;组1-组2和组2-组3在果实形状和重量中存在显著差异（P<0.05）。在关联分析中,GLM模型中有13个标记位点与18个表型性状极显著关联,表型变异解释率范围为15.12%—54.99%;MLM模型中有6个标记位点与7个表型性状极显著关联,表型变异解释率范围在8.66%—26.93%。【结论】本研究将SSR标记与表型性状进行关联分析,共发现13个标记位点与坚果单粒重等20个表型性状极显著关联,为开展板栗分子辅助育种的研究奠定了基础。     

Associated Loci Detection and Elite Allelic Variations Analysis of Main Agronomic Traits in Foxtail Millet (Setaria italica L.) Based on SSR Markers

【Objective】Through the investigation of 10 major traits in foxtail millet at Ledong, Hainan province, Luoyang, Henan province, Jilin and Gongzhuling, Jilin province, totally four different geographical environments, association analysis between SSR markers and the ten traits was performed to obtain loci expressed in single environment or multiple environments, excavate elite allelic variations, explore the probable mechanism forming ecological adaptation and provide foundation for launching molecular-assistant selection breeding in foxtail millet.【Method】Based on the survey of ten traits (plant height, panicle length, number of leaves, panicle diameter, heading stage, spikelet number, grain number per branch, spike weight, grain weight per panicle and 1000-grain weight) from 102 foxtail millet varieties at Jilin and Gongzhuling, Jilin province, Luoyang, Henan province and Ledong, Hainan province for two consecutive years, correlation analysis of ten traits at each geographical environment was first performed by SPSS 19.0 software, then the 102 foxtail millet varieties were genotyped by 70 polymorphic SSR markers, and further genetic diversity and population genetic structure of these varieties were analyzed. Finally, linkage disequilibrium analysis among markers and association analysis between molecular markers and phenotypic traits were carried out by GLM and MLM models of TASSEL 5.0 software. 【Result】There existed significant or very significant positive correlations among most of the nine agronomic traits except 1000-grain weight across four geographical environments. Only significant or very significant positive correlations were found between 1000-grain weight and grain weight per panicle, plant height, panicle length, spike weight at Jilin, Gongzhuling and Luoyang, no significant correlations were found between 1000-grain weight and other nine traits at Ledong environment. Totally 397 alleles were detected in 70 pairs of SSR primers, giving average observed allele number, effective allele number, expected heterozygosity, Shannon index of 6, 2.24, 0.4637 and 0.7738 per marker respectively. Both genetic diversity analysis and population structure analysis divided 102 foxtail millet materials into 4 groups, and the varieties from Henan province scattered in each of the four groups, showing more abundant genetic diversity. Linkage disequilibrium analysis showed that no obvious LD structures were found among 70 SSR markers. Totally 10 associated markers were detected by GLM and MLM models, combined with allele effect analysis results, it could be determined that b115, MPGC13, b227, b194 and p56 were associated with spike weight, panicle length, number of leaves and heading stage at Jilin, Gongzhuling, sigms9034 and b125 were associated with panicle length and spikelet number at Luoyang, P18 and p59 were associated with spike weight at Ledong, p6 was associated with number of leaves and spikelet number at Jilin, Gongzhuling and Luoyang respectively. The average contribution rates of single marker to phenotypic variation ranged from 7.76% to 34.05%. Three alleles, sigms9034-168, P18-166 and p56-244, could increase panicle length and spike weight, shorten heading stage significantly, which would be used to improve panicle traits and shorten growth period by marker-assisted selection breeding.【Conclusion】Five marker loci (b115, MPGC13, b227, b194 and p56) were steadily detected at Jilin and Gongzhuling, two marker loci (sigms9034, b125), two marker loci (P18, p59) were steadily detected at Luoyang and Ledong respectively for two consecutive years. One marker locus (p6) was steadily detected at Jilin, Gongzhuling and Luoyang, three geographical environments for two consecutive years. Three elite alleles (sigms9034-168bp, P18-166bp, p56-244bp) that could be used to carry out marker-assisted selection for panicle traits and growth period were obtained.     

基于杂交种群体的玉米产量及其配合力的全基因组关联分析

【目的】通过分析陕A群和陕B群选育自交系组配的杂交种产量,评估自交系的配合力,并开展以产量和配合力为目标性状的全基因组关联分析,挖掘产量及其配合力的关联位点,为陕A群和陕B群选育玉米自交系的改良及育种中的应用提供依据。【方法】基于NCⅡ遗传设计,以陕A群和陕B群选育的85份优良玉米自交系为亲本,构建包含246份F₁的杂交种群体,在3个环境下进行产量测试,并评估产量的一般配合力和特殊配合力;利用6H90K芯片进行亲本基因型检测,获得63 879个高质量SNP标记,并进行群体遗传特征分析,在杂交种群体推测出高质量SNP标记55 951个,采用加性模型和非加性模型对杂交种产量、一般配合力和特殊配合力开展了全基因组关联分析,并基于B73参考基因组对显著关联SNPs内的基因进行挖掘和功能注释。【结果】3个环境下的产量表现符合正态分布且变异广泛,产量广义遗传力为59.04%,环境效应显著;杂交种产量、一般配合力和特殊配合力三者之间均达到极显著相关性,杂交种产量与特殊配合力的相关性（r=0.95）大于与一般配合力的相关性（r=0.62）;陕A群与陕B群遗传特征具有一定差异,陕A群具有较高的一般配合力。全基因组关联分析分别检测到7、5和9个SNP与杂交种产量、一般配合力和特殊配合力显著相关（-log₁₀(P)>3.86）,其中4个SNP为杂交种产量和特殊配合力共定位,最终锚定了17个关联SNP。对不同性状关联位点的优势等位基因型分析发现,4个GCA关联SNP受加性效应控制,F₁产量BLUE关联位点可分为4种表现形式,以显性效应为主,其杂合基因型为最优等位基因型或次优等位基因型。通过功能注释发现,候选基因在玉米生长发育和籽粒建成中特异表达,例如GRMZM2G165828、GRMZM2G057557均与玉米籽粒发育相关。【结论】一般配合力和特殊配合力共同影响杂交种的产量,特殊配合力效应影响更大;一般配合力和特殊配合力具有不同的遗传基础,可通过有利等位基因聚集提高一般配合力。在F₁杂交种群体采用全基因组关联分析策略可开展配合力相关遗传解析,挖掘产量及其配合力相关遗传位点,可加速关联位点在分子育种中的应用。     

轮枝镰孢SSR标记开发及在玉米分离群体遗传多样性分析中的应用

【目的】开发轮枝镰孢（Fusarium verticillioides）的SSR标记,为轮枝镰孢遗传多样性研究提供技术支持。【方法】利用Fastpcr在轮枝镰孢基因组中查找符合条件的SSR位点,采用Primer5.0软件设计引物,利用NTSYS及Popgene分析来自玉米的轮枝镰孢单孢分离物群体的PCR扩增结果。【结果】共设计有效扩增SSR引物158对,经筛选,109对（69.0%）可扩增出2条及以上的条带,其中55对引物（34.8%）多态性较好,可扩增出3条及以上的条带。从11条已组装的轮枝镰孢染色体上各选出2对多态性引物,计22对引物,对66株轮枝镰孢玉米分离物进行扩增,共获得125个等位变异,变异范围为2-11个,平均为5.68个。轮枝镰孢玉米分离物之间Nei’s基因多样性指数为0.1139-0.8687,平均为0.6199,表现出较高的遗传多样性。【结论】基于轮枝镰孢基因组序列开发的SSR标记具有很好的多态性,可用于轮枝镰孢的遗传多样性分析。用22对SSR引物扩增,以遗传相似系数0.3进行划分,可将66株轮枝镰孢玉米分离物分为3群;中国轮枝镰孢玉米分离物的遗传多样性与地理分布无相关性。     

甘肃不同地理种群桃蚜的遗传相似性

【目的】探讨甘肃不同地理种群桃蚜Myzus persicae的遗传相似性和遗传差异,遗传距离与地理距离、海拔之间的关系,以期得到桃蚜种群遗传分化和迁飞的分子证据。【方法】利用7对SSR引物对13个桃蚜地理种群进行遗传相似性和聚类分析。【结果】7对SSR引物共检测到43个多态性位点,多态性条带百分率PPB为95.56%。13个桃蚜地理种群观测等位基因数Na为1.3333,有效等位基因数Ne为1.2293,Nei′s基因多样性指数为0.1311,Shannon信息指数I为0.1898,多态位点百分率P为33.33%。临洮、临夏、岷县、兰州种群的遗传多样性较高,天水、酒泉、漳县种群相对较低。种群聚类分析结果显示,桃蚜分为河西和河东两大类群,AMOVA分析结果表明,类群间遗传变异占总变异的1.76%,种群间变异占17.21%,种群内占81.03%。Mentel检测表明,遗传分化与地理距离、海拔无显著相关性。【结论】甘肃省桃蚜种群具有非常丰富的遗传多样性,遗传变异主要来自种群内部,种群间的基因交流较少,容易发生遗传漂变;陕北、陇东、陇南是陇中桃蚜虫源地,应加强对上述地区桃蚜的监测和治理。     

陆地棉抗黄萎病性状与SSR标记的关联分析

【目的】对186份陆地棉种质资源的抗黄萎病性状进行关联分析,为抗黄萎病棉花育种材料的利用、分子标记辅助选择提供参考。【方法】采用分布于26条染色体上的140个SSR(Simple sequence repeat)标记,采用GLM(General line model)(P<0.001)模型和 MLM(Mixed linear model)(P<0.01)模型,检测186份陆地棉种质资源的基因型。【结果】(1)2个亚群一个含有96份种质资源,另一个含有90份种质资源;(2)平均每对引物的等位变异为2.54,平均值为0.76,引物多态性信息含量变化范围:0.50~0.99;(3)与棉花抗黄萎病性状相关的SSR位点22个中,能同时在两个以上环境出现的位点有2个,为NAU998和CGR5258,表型变异解释率分别为5.53%和12.07%。【结论】该群体结构,可以分为2个亚群,使用140对 SSR引物做分子标记,共检测出355个等位变异,存在于两个模型下且与棉花抗黄萎病性状相关的SSR位点有22个。     

基于QTL定位分析策略的一般配合力遗传基础研究

【目的】一般配合力（GCA）是评价亲本利用价值的重要指标。研究GCA的遗传基础及GCA相关QTL（QTLGCA）定位的可行性,为杂交育种提供技术参考。【方法】以双亲杂交衍生的重组自交系（RIL）为被测系、若干个随机选择的纯系为测验系的NCII交配设计以及QTL定位策略,系统研究GCA的遗传组成、影响QTLGCA定位的因素以及QTLGCA与性状本身QTL之间的关系。【结果】若性状受1对等位基因控制,RIL的GCA以及QTLGCA定位均与控制性状本身基因位点的加性效应、显性效应以及测验系等位基因的频率有关;若性状受2对加/显性的等位基因控制,则GCA估计及QTLGCA定位均与基因间是否连锁无关,其影响因素与性状受一个基因控制时相同;若性状受2对互作基因控制,GCA及QTLGCA定位均与测验系等位基因频率和性状本身QTL的主效应以及基因间互作效应有关,此外,GCA效应估计还与基因间是否连锁有关。【结论】无论是GCA效应估计还是QTLGCA定位,测验系等位基因频率和性状本身QTL效应大小都是重要的影响因素。此外,QTLGCA与性状本身QTL的差异还取决于性状的遗传结构以及QTL定位方法的选择。