1999—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10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。     

黑龙江省部分常用玉米自交系遗传多样性分析

利用SSR标记技术研究了6份标准测验种和43份黑龙江省常用玉米自交系的遗传多样性。63对扩增带型稳定的SSR引物在供试材料中检测出237个等位基因变异,每对SSR引物检测等位基因2￣10个,平均3.76个,平均多态性信息量(PIC)和有效等位基因数(NE)分别为0.52和2.35。用UPGMA方法将49份自交系划分为四平头、Lancaster、旅大红骨、自330、PA、PB、Reid、其他等8个类群。划群结果与其系谱分析基本相符。可将黑龙江省玉米种质归纳为Reid和非Reid两大类,其中Reid种质具有较大的利用潜力。     

吉林省42份主推玉米杂交种的遗传分析

利用SSR标记对42份吉林省主推玉米杂交种的遗传多样性进行分析,23对SSR引物在42个供试品种中共检测出113个等位基因变异,每对引物检测出的等位基因数为2~8个,平均每个位点4.91个,每个SSR的多态性信息量(PIC)的变幅为0.4012~0.9974,平均值为0.6892。结合分子聚类结果与亲本自交系系谱来源,分析供试材料的种质基础和遗传结构。结果表明,不同年份审定品种有较近的遗传距离,且在42份供试材料的64个玉米亲本中具有国外、Lancaster、Reid和塘四平头血缘的亲本约占80%。     

53份玉米自交系的苗期耐旱性分析

【目的】了解53份玉米自交系的苗期耐旱性，挖掘耐旱玉米种质。【方法】采用幼苗叶片相对含水量、叶片保水力和叶片丙二醛含量，结合水分胁迫下的幼苗存活率，评价了53份玉米自交系的苗期耐旱性，筛选出耐旱系13份、中等耐旱系16份和旱敏感系24份。【结果】在水分胁迫下，耐旱系的叶片相对含水量较高、叶片保水力强、丙二醛含量低，胁迫解除后，植株能恢复生长。随着胁迫强度增大，旱敏感系的叶片保水力下降、叶片相对含水量和丙二醛含量迅速降低，复水后植株不能恢复生长。叶片相对含水量和保水力是玉米耐旱性的重要指标，可用于评价玉米自交系的苗期耐旱性。利用63对SSR引物分析了53份自交系的遗传多样性，共检测出245个等位基因变异，平均多态性信息量为0.596。结合系谱资料和育种实践将53份自交系划分为Lancaster、BSSS、旅大红骨、PA、四平头和PB共6个亚群。除Lancaster外，其余5个亚群均含有耐旱系。根据自交系的耐旱性反应，发现BSSS、PB和四平头亚群的幼苗存活率、叶片相对含水量和保水力较高，为重要的耐旱种质类群。采用t测验，在8份耐旱系和10份旱敏感系间检测出21个具有显著频率差异的等位基因，可用于玉米自交系苗期耐旱性评价。【结论】BSSS、PB和四平头亚群为重要的耐旱种质类群。检测出的21个具有显著频率差异的等位基因，可用于玉米自交系苗期耐旱性评价。     

利用SSR划分56份玉米自交系的杂种优势群

利用SSR标记对50份玉米自交系和6个国内标准测验种的遗传多样性进行分析并划分杂种优势群.结果表明:从60对引物中筛选出43对扩增带清晰且多态性高的SSR引物进行统计,在供试材料中检测出139个等位基因变异,每对引物检测等位基因2～6个,平均3.23个,多态性信息量在0.216～0.821之间,平均为0.607.用UPGMA方法进行聚类分析,将56份玉米自交系划分为5个杂种优势群,合并后为SS(旅大红骨、PA、Reid)和NSS(PB、四平头、Lancaster)两大种质类群.     

十年来我国玉米杂种优势群及其模式变化趋势的分析

以中国大面积推广的71个优良玉米杂交种的84份自交系为材料,在利用SSR分子标记计算的遗传距离将其划分为7个杂种优势群的基础上,根据杂交种的年种植面积,分析了1992年至2001年我国杂种优势群及其模式的变化趋势。结果表明,十年来,我国玉米杂种优势群的主次地位发生了一定的变化。在20世纪90年代初期,主要的杂种优势群是Lancaster、Reid、唐四平头、自330和E28。到21世纪初,主要的杂种优势群则为Reid、温热I、自330、唐四平头和Lancaster,其中温热I是一个含热带玉米种质的新类群。十年来,我国玉米杂种优势模式也发生了明显的变化,这些变化主要反应在两个方面,其一是出现了含温热I群的新模式,Reid×温热I、自330×温热I、唐四平头×温热I等,由此大大拓宽了我国玉米杂种优势的利用模式。其二是模式的主次位置有明显的改变。从20世纪90年代初期至中期,前五名的杂种优势模式是Reid×唐四平头、自330×Lancaster、Lancaster×唐四平头、Lancaster×E28和Reid×自330。到2001年,前五位的主要杂种优势模式是,Reid×温热I、Reid×自330、Reid×唐四平头、自330×温热I和Lancaster×唐四平头。2001年,Reid×温热I和自330×温热I已分别成为全国第一和第四大主要的杂种优势模式。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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．     

Pedigree and Germplasm Base of Inbreds of the Lancaster Heterotic Group of Maize in China

Lancaster Surecrop (LSC) germplasm in inbreds of the Lancaster heterotic group in China was mainly provided by the two inbreds Mo17 and Oh43. Furthermore, the source of LSC germplasm was severely restricted in two inbreds, C103 and Oh40B. The contents of LSC germplasm are 50% or less in inbreds of the group, with the existence of more than 20 non-LSC germplasms that results in the abundant genetic diversity in the group. Most inbreds of Mo17 subgroup contain 25 % - 50 % LSC, 12.5 % - 25 % Reid Yellow Dent (RYD)and 12.5% - 25% Iowa Goldmine germplasms in the ratio of 2:1:1, and most inbreds of Zi330 subgroup contain 12.5%-25% LSC, 6.25%- 12.5% RYD, 6.25%- 12.5% Minnesota # 13 and 25%- 50% Creole germplasms in the ratio of 2:1:1: 4. All the facts indicated that the germplasm base of the Lancaster heterotic group has stupendously changed and evolved away from actual LSC germplasm.     

Genetic Diversity of Chinese Temperate and Exotic Tropical,Subtropical Quality Protein Maize Inbreds by SSR Markers

Information on genetic relationship is of great value to maize (Zea mays L.) breeding. The objectives of this study were: 1) to classify 22 quality protein maize (QPM) inbreds into different groups by using simple sequence repeats (SSR) markers, which included exotic tropical, subtropical and domestic temperate QPM and normal maize inbreds; 2) to examine the consistency of grouping results obtained from SSR, specific combining ability (SCA) analysis,and genetic backgrounds of these inbreds. A set of 39 polymorphic SSR primers was selected from 70 primer pairs, which detected 136 alleles among the 22 lines. The mean polymorphism information content was 0.55. Based on analysis of genetic similarities, five groups were identified including Luda Red Cob, Sipingtou, Reid, Lancaster and a miscellaneous group with several tropical inbreds which could not be classified into the above four groups. The results generally agreed with previous results based on analysis of yield combining ability and pedigree data.     

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。     

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.     

广西邕宁普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)种群遗传多样性及核心种质构建研究

[目的]研究广西邕宁普通野生稻种群的遗传多样性和核心种质构建,为普通野生稻种群保护提供依据。[方法]从水稻12条染色体上均匀选取24对SSR标记对243份样本进行遗传多样性分析。[结果]结果表明,24对引物均表现出多态性,多态位点比率为100%;24个多态位点共检测出103个等位变异,平均等位基因数A为4.291 7,平均有效等位基因数E是2.511 2,平均期望杂合度He为0.573 2,平均多态信息含量PIC为0.572 0。根据聚类结果分析,从243份材料中筛选出31份核心种质,包含了24个SSR位点检测到的所有的遗传变异,其平均期望杂合度He是0.595 8,平均多态信息含量PIC是0.586 3,基本上可以代表广西邕宁普通野生稻种群的遗传多样性。[结论]广西邕宁普通野生稻资源具有丰富的遗传多样性,建议对该地区普通野生稻种群的遗传多样性进行重点保护和利用     

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。