基于SNP芯片揭示中国玉米育种种质的遗传多样性与群体遗传结构

【目的】选择具有重要育种价值的玉米自交系进行遗传多样性与群体遗传结构解析,为玉米育种实践提供指导和参考。【方法】选用344份具有广泛代表性和时效性的玉米自交系,其中包括美国主要杂种优势群、由国内地方种质发展来的杂种优势群、由美国商业化杂交种选系发展来的杂种优势群以及近年来在中国玉米育种中应用的新种质。利用北京市农林科学院玉米研究中心自主研发的包含3 072个SNP位点的MaizeSNP3072芯片对供试自交系进行全基因组扫描,揭示其遗传多样性与群体遗传结构。【结果】在344份自交系中,3 072个SNP标记所检测到的基因多样性为0.028-0.646,平均为0.442;多态信息含量（PIC）为0.028-0.570,平均PIC值为0.344。群体遗传结构分析表明,K=8时,△K值最大,即本研究所采用的自交系群体可以划分为8个类群,分别为旅大红骨群、黄改群（又称塘四平头群）、Iodent群、兰卡斯特群、P群、改良瑞德群、瑞德群和X群,其中前7个群已有报道且基本被育种家所公认,第8个群为近年来以X1132X等杂交种作为基础材料选育出的优新种质,命名为X群。比较8个类群,遗传分化系数（Fst）为0.319-0.512,遗传距离为0.229-0.514。AMOVA结果表明类群间存在显著的遗传变异,占总遗传变异的38.6%,类群内的遗传变异占58.1%。PCA（主成分分析）结果显示,X群与黄改群、兰卡斯特群遗传关系较远,与Iodent群遗传关系较近。各类群平均基因多样性分析结果表明,随着类群改良年代的增加,类群平均基因多样性降低,其中X群种质平均基因多样性最高;进一步分析表明,美国种质类群（兰卡斯特群、瑞德群和Iodent群）和国内地方种质改良系（旅大红骨群和黄改群）核心材料多样性下降幅度较大,P群和改良瑞德群核心材料下降幅度较小,X群核心材料则没有下降趋势,说明X群核心材料仍然保留了较高的遗传多样性,未来还有很大的育种潜力可挖掘。【结论】近年来,以X1132X等杂交种所构建的基础材料选育而成的京724等系列优良自交系,区别于其他已知的7大类群,可以单独成群,称之为X群。该群与黄改群之间存在较远的遗传距离,从分子水平验证了“X群×黄改群”这种强杂优模式具有良好的应用潜力。     

基于SNP标记的玉米自交系S155、PHA458和A01的遗传多样性分析

为了分析玉米品种新科891的遗传结构和遗传多样性,本研究利用Affymetrix Axiom 10K SNP芯片对玉米品种新科891的双亲自交系（母本S155、父本PHA458）及自交系A01进行全基因组扫描,获得多态性标记4 926个。结果表明,群体聚类分析和群体遗传结构分析的杂种优势类群划分结果基本一致。母本S155为SS类种质,父本PHA458含有NSS和塘四平头类血缘,自交系A01为塘四平头类血缘,新科891的杂种优势模式为SS×NSS,这为新科891双亲的后续改良与创新奠定基础,并为杂交组配的育种工作提供依据。     

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。     

SSR标记对高海拔玉米自交系遗传多样性的研究

利用SSR分子标记技术研究了我国喀斯特高海拔山区主要玉米自交系的遗传多样性,初步进行了杂种优势群划分。37对引物在供试材料中共检测出128个等位基因变异,每对引物检测等位基因2~6个,平均为3.48个,平均多态性信息量为0.506,33个自交系之间的遗传相似系数变化范围为0.476~0.876,平均为0.607。UPGMA聚类分析结果表明,可将我国喀斯特高海拔山区玉米地方自交系划分为6个类群。     

SSR标记对高海拔玉米自交系遗传多样性的研究

利用SSR分子标记技术研究了我国喀斯特高海拔山区主要玉米自交系的遗传多样性,初步进行了杂种优势群划分.37对引物在供试材料中共检测出128个等位基因变异,每对引物检测等位基因2～6个,平均为3.48个,平均多态性信息量为0.506,33个自交系之间的遗传相似系数变化范围为0.476～0.876,平均为0.607.UPGMA聚类分析结果表明,可将我国喀斯特高海拔山区玉米地方自交系划分为6个类群.     

抗丝黑穗病玉米种质资源的SSR标记遗传多样性分析

采用SSR标记方法研究了40份对丝黑穗病有不同抗性玉米自交系的遗传多样性。选用57对SSR扩增稳定的引物,将自交系划分为唐四平头,旅大红骨,Lancaster,Reid,PA,PB这6个类群,结果与系谱来源一致性很高。其中,33个抗病或中抗材料分布于6个类群中,根据杂种优势利用原理,均可用于改良类群内的感病自交系和选育抗病自交系。尤其是旅大红骨群、Lancaster群和PB群中抗病自交系较多,可以构建抗病种质群体。     

采用SRAP标记技术划分河南省常用玉米自交系类群的研究

以河南省常用的29个玉米自交系为材料,利用SRAP分子标记技术对河南省玉米种质遗传多样性及杂种优势群进行划分,对河南省主要的审定玉米品种亲本间遗传距离及杂种优势模式进行分析.结果表明:29个玉米自交系比较丰富多态,可分为四大类群,7个亚群,分析结果与系谱亲缘关系基本一致.类间平均遗传相似系数均小于类内平均遗传相似系数,分类合理.SRAP标记可用于玉米杂种优势群的划分.     

SRAP分子标记分析广西糯玉米地方品种的遗传多样性

[目的]研究广西糯玉米地方品种的遗传多样性,初步划分类群,为其改良和创新利用提供参考.[方法]利用SRAP分子标记技术对广西49个糯玉米地方品种进行遗传多样性分析及杂种优势群划分.[结果]49份糯玉米地方品种被划分为5个类群,广西特别是广西西部和北部糯玉米地方品种具有丰富的遗传多样性;百色和河池地区大部分地方品种被划分在同一类群,这些糯玉米地方品种具有较强的区域性,即同一地区大部分糯玉米地方品种亲缘关系较近,且相邻的百色和河池地区的大部分糯玉米地方品种亲缘关系也较近.[结论]广西糯玉米地方品种具有较丰富的遗传多样性,且这些地方品种的遗传类群与地理来源和地理环境有较大关系.     

SRAP分子标记分析糯玉米自交系的遗传多样性

利用SRAP分子标记技术对46个糯玉米自交系进行遗传多样性研究及杂种优势群划分。结果表明:46个糯玉米自交系可分为9个类群,分析结果与这些自交系综合性状的差异性表现基本一致。参照部分糯玉米自交系进行的配合力测试结果来看,高产组合的双亲基本都在不同的类群,而类内杂交较难产生优良的杂交组合,这也从实践角度说明SRAP标记技术对糯玉米杂种优势群的划分是合理可信的。     

用SRAP分子标记鉴定玉米自交系的遗传多样性

以48个玉米自交系为材料,利用SRAP分子标记技术对其进行遗传多样性及杂种优势群进行划分。结果表明:48个玉米自交系可分为六大类群,分析结果与系谱来源基本一致。分类后类间平均遗传相似系数均小于类内平均遗传相似系数,同时生产上推广组合的亲本大多来自不同的大类,结果表明SRAP标记的聚类结果是比较合理的,对于玉米杂种优势群的划分具有参考价值,可以用来结合田间配合力对杂种优势群和杂种优势模式进行进一步的探讨。