三个群体选育自交系配合力分析及评价

试验以自交系B73、Mo17、444、丹340为测验种,采用NCⅡ设计对品综1号群体、中综3号群体、陕综5号群体选育的18份自交系进行配合力及杂种优势分析。结果表明:选自同一群体和不同群体间的自交系配合力有较大差异,陕综5号群体选系有3个、品综1号群体选系有1个一般配合力较高。陕综5号选系与丹340、中综3号选系与Mo17和B73、品综1号选系与444和丹340特殊配合力较高,杂种优势较强。     

利用SSR标记划分广西骨干玉米自交系的杂种优势群

利用SSR标记对广西骨干玉米自交系进行遗传多样性分析和杂种优势类群划分,60对标准引物在33份供试材料中共检测出233个等位基因,平均多态性信息量为0.77,自交系间平均遗传相似系数为0.49。研究结果表明,这些自交系来源广泛,且具有较好的遗传基础。按照UPGMA方法进行聚类分析,可以将33份玉米自交系分为Ⅰ和Ⅱ两个类群,Ⅰ类群可进一步划分为4个亚群。杂种优势模式可被简化为"A×B"模式,A群包括Ⅰ-Ⅰ亚群、Ⅰ-Ⅱ亚群和Ⅰ-Ⅲ亚群自交系,B群包括Ⅰ-Ⅳ亚群和第Ⅱ类群自交系。     

玉米Rp3基因LRR结构域的多态性及进化分析

玉米扩锈病基因Rp3是来源于玉米B73自交系中的一类NBS-LRR抗病基因。研究中提取了87个玉米自交系基因组,在52个自交系中扩增到Rp3基因的LRR结构域片段。利用生物信息学对LRR结构域的核酸多态性、选择压力及不同杂种优势群中的遗传差异等参数进行分析。Rp3基因的LRR结构域在核酸水平上变异程度较高,核苷酸多态性π值为0.062 36,存在较多的多态性位点;Ka/Ks值的估算发现该基因的LRR结构域总体上受到纯化选择作用。Rp3基因的LRR结构域在5种杂种优势群中的遗传多态性存在明显差异。     

北美温带玉米杂交种选系的遗传多样性研究

利用SSR标记对北美温带玉米杂交种选育的24个自交系和我国生产应用的10类骨干代表系进行遗传多样性评价。结果表明,54对SSR引物在48份玉米自交系间共检测到290个等位基因变异,每对引物检测出3~9个等位基因,平均为5.4个。每个位点的多态性信息量(PIC)变化于0.29~0.86之间,平均为0.70。标记索引系数(MI)变化范围0.86~7.45,平均为3.86。供试北美温带选系和其他类群的玉米种质均具有较丰富的遗传多样性。3个杂交种选系的遗传相似系数中3号选系最小(0.776),说明3号较其余两个杂交种选系的遗传差异大。根据SSR标记聚类分析、主坐标分析和遗传进化分析结果表明,北美温带选系和其他种质的48份玉米自交系划分为6大类群,分类结果与系谱来源基本一致。     

利用SNP标记对51份玉米自交系进行类群划分

利用1 041个SNP位点对51份玉米自交系进行基因型分析,最小等位基因频率平均值为0.359,多态性信息含量（PIC）的变化范围为0.186～0.375,平均值为0.345;Roger’s遗传距离的变化范围为0.009 2～0.704 1。根据Roger’s遗传距离信息,利用NJ聚类法将51份玉米自交系划分为7个杂种优势群,包括改良瑞德群、瑞德群、兰卡斯特群、旅大红骨群、塘四平头群（或称黄改群）、P群和糯质群,划分结果和系谱来源基本一致。7个杂种优势群的群体间遗传距离变化范围为0.285 0～0.432 1,瑞德群和改良瑞德群之间的遗传距离最近;旅大红骨群和P群之间的遗传距离最远。     

RAPD标记对喀斯特高海拔山区适宜玉米自交系遗传多样性的研究

利用RAPD分子标记技术研究了我国喀斯特高海拔山区适宜玉米自交系的遗传多样性,用23条引物对我国喀斯特高海拔山区适宜玉米自交系进行遗传多样性研究和杂种优势群划分。从90个随机引物中筛选出23个多态性好的引物扩增材料,产生出201条多态带,多态性位点比率为81.6%,通过UPGMA聚类分析,将我国喀斯特高海拔山区玉米地方自交系划分为7个类群。     

利用SSR标记研究85个玉米自交系的遗传多样性

利用均匀分布在玉米基因组上的70对SSR引物研究了73个国内外早熟类群玉米自交系、6份CIMMYT标准测验种和6份国内标准测验种的遗传多样性。研究结果表明，70对引物在供试材料中共检测出286个等位基因变异，每对引物检测出2～8个等位基因，平均4.1个。每个位点的多态性信息量(PIC)变化为0.18～0.81，平均为0.58。85个自交系之间的遗传相似系数变化范围在0.43～0.93之间，平均为0.66。UPGMA聚类分析表明，85份供试自交系划分为6个亚群合并后为A、B两大类群，主坐标分析结果与聚类分析结果相似，均与自交系系谱来源关系基本一致。外来种质和未知自交系被划分到相应的杂种优势类群。     

基于SSR标记的玉米循环群体选系材料的遗传基础分析

利用SSR标记技术对53份玉米循环群体选系材料和9个测验种进行分析,分析其遗传多样性,明确其遗传距离和杂种优势群划分,从分子遗传基础角度为循环育种策略奠定基础。结果表明,39个SSR标记在62份材料中共检测出162个等位基因变异,铁7922改良系和吉13S228改良系中分别检测出83、140个等位基因变异,位点多态性信息指数(PIC)平均分别为0.45、0.26、0.37;基因多样性指数平均分别为0.51、0.31、0.42;吉13S228改良系的遗传多样性高于铁7922改良系。遗传距离变幅在0.11～1.87,平均0.76;吉13S228改良系群体与吉13S228间的遗传距离最小(0.09),铁7922改良系群体与铁7922间的遗传距离亦较近(0.16),揭示改良系的遗传背景以改良受体为主。按照UPGMA聚类法、主成分分析和模型聚类方法,划分为两大类群,SS群(铁7922及其循环选系材料、B73、掖478等)和NSS群(吉13S228及其循环选系材料和标准测验种Mo17、丹340、黄早四等),符合玉米商业育种的两个杂种优势群的思路。     

杂种优势的数量遗传学理论及其在玉米育种中的应用

杂种优势现象已经被广泛应用在商业化育种实践中,不同群体(系)之间杂交第一代往往表现出杂种优势,这是生物界的一种普遍现象。杂种优势形成的遗传基础仍然停留在假说阶段,主要包括显性假说、超显性假说以及上位性、杂种优势基因、等位基因特异性表达等理论解释。在综述不同杂种优势假说的基础上,结合多年的玉米自交系和杂交种选育实践,阐述H_(F_1)=Σdy~2的实用性,讨论并探讨杂种优势形成的双亲基因频率差异互补理论,提出玉米自交系、杂交种选育的群间选系组配观点。此外,还讨论了一些改良和创新杂种优势类群的玉米育种实践。     

利用核心SNP标记划分辽宁省常用玉米自交系杂种优势群的研究

利用3个密度的SNP标记对44份玉米自交系进行杂种优势群划分,包括8份对照自交系和36份辽宁省常用育种自交系。利用56k玉米芯片共筛选得到了46 899个高质量的SNP标记,作为高密度SNP标记划分杂种优势群,然后筛选1 008、101个SNP标记分别作为中密度和低密度SNP标记用于分群。结果表明,部分自交系的遗传相似度达到90%以上,不宜作为不同自交系进行育种应用。3个密度下的SNP标记都有效地将待测玉米自交系划分为4个杂种优势群,分别为瑞德群、兰卡斯特群、旅大红骨与塘四平头混合群以及类PH4CV群。对比高密度SNP标记,利用中低密度SNP标记划分的杂种优势群内部分自交系间的遗传距离发生变化,不能精确解析杂种优势群群内自交系的亲缘关系。划分杂种优势群可以采用中低密度的SNP育种芯片;群内自交系亲缘关系的区分应该采用高密度SNP芯片。     

利用SSR 标记研究玉米DH 系的类群划分

利用SSR标记从分子水平上对来源先玉335的100份双单倍体纯系(DH系)及其双亲(PH6WC×PH4CV)和15份国内骨干自交系进行遗传关系类群划分。UPGMA聚类分析结果表明,PH6WC划分为Reid群,PH4CV划分为Lancaster群;100份DH系划分为偏母本群、偏父本群和中间群3个类群。100份DH系与17份自交系一起进行聚类分析,117份材料聚为7大类群,先玉335的双亲及其后代DH系聚为一个新的群,类群划分的结果与17份自交系类群划分结果不一致。一定数量同一来源的DH系或新选自交系与骨干自交系放在一起进行聚类分析时,由于材料间的遗传关系相对较近,从而可能形成新的类群。     

先锋公司在我国审定玉米杂交种亲本自交系的系谱分析

研究和整理2001～2019年先锋公司在我国审定的玉米杂交种的亲本自交系及其系谱,绘制SS和NSS不同类群种质系谱图。结果表明,美国先锋公司共审定53个玉米杂交种,主要集中在以山东、河南为主的黄淮海夏玉米区和以吉林为主的东北春玉米区。SS群种质主要是B73与PHG39背景,其中,骨干自交系PH09B及其衍生系PH890基础形成了8个衍生系,包括PH6WC、PH6JM、PHJEV、PHTEF、PH11V8、PH18Y6、PH1JP8和PH12P3,这8个衍生系组配了14个玉米杂交种;NSS群的种质主要是OH07、Iodent与Lancaster为背景,以OH07种质为主,其中,骨干自交系PHA9B、PHN46和PH4CN形成了9个衍生系,包括PH4CV、PH2N1、PH5AD,PHPM0、PH1N2D、PH11YB、PH11VR、PH12RP和PH12TB,共组配了18个审定玉米杂交种。     

玉米Non-Reid群产量因素遗传改良效果及杂种优势和配合力分析

以No-Reid优良自交系PH4CV、PHB1M为基础材料,采用DH技术和常规技术方法,经过两轮改良,育成4个改良系,以4个改良系及PH4CV、PHB1M为父本,5个Reid优良自交系为母本,作5×6不完全双列杂交,设置3个密度梯度,研究单株产量的遗传增益、杂种优势及配合力。结果表明,第二轮改良系J1881,在3个密度下单株产量遗传增益高于原基础系和第一轮改良自交系;第一轮改良系J9D207、J1577遗传增益高于原始基础系。3种密度梯度下,4个改良系与Reid自交系单株产量杂种优势普遍存在,杂种优势最高的组合为J1590×J9D207、J1590×J1881。3个密度下,第二轮改良系J1881均有较高一般配合力,稳产性较好。     

利用SNP标记划分甜玉米自交系的杂种优势类群

利用1 031个SNP标记对39份甜玉米自交系进行基因型分析,结果表明,1 031个SNP标记在供试材料中的平均多态性信息含量(PIC)为0.290,最小等位基因频率(MAF)平均值为0.275。39份自交系间遗传距离变化范围为0.032~0.678,平均值为0.430。通过Neighbor-joining(NJ)聚类分析,将供试材料划分为5个类群,分别为华珍母本群、京甜糯2群、彩甜糯群、温带种质群和华珍父本群。5个类群间遗传距离变化范围较小,在0.394~0.445之间。华珍父本群与温带种质群之间的遗传距离为0.394,彩甜糯群与华珍父本群、温带种质群之间的遗传距离为0.445。     

陕A群、陕B群选育的玉米自交系抗旱性鉴定

以陕A群、陕B群在多环境、少施肥和少灌溉条件下选育的33份玉米自交系和4份骨干玉米自交系为材料,通过大田控水试验,调查玉米自交系的穗位叶SPAD值、干物质积累量和茎秆强度等生理指标,采用逐步回归分析方法建立最优回归方程,筛选抗旱性的评价指标。结果表明,穗位叶SPAD、茎秆强度和花后干物质积累量可作为玉米自交系抗旱性的第2性状筛选指标。以子粒产量作为第1性状指标,可将37份玉米自交系划分4种类型,高产抗旱型12份,低产不抗旱型13份,低产抗旱型7份和5份高产不抗旱型。以抗旱指数和抗旱隶属度为指标,将37份玉米自交系可分成3种类型,其中,抗旱性较强的玉米自交系2份,抗旱性中等的玉米自交系15份,抗旱性较差的材料20份。综合分析,2013KB-47、2013KB-37、KA225、KB081、L123098-2和KA105共6份玉米自交系具有穗位叶SPAD高、茎秆强度大、花后干物质积累量高和子粒产量高、抗旱指数高和抗旱能力强的特点。     

外引青贮玉米自交系的遗传关系分析

为提高对引进青贮玉米种质资源的利用效率，使用48K的液相基因芯片技术，对38份青贮玉米种质进行全基因组鉴定并开展群体遗传结构分析。结果表明，自交系间的遗传相似度在0.431 4～0.982 8，在遗传结构上可以分为4个亚群，各亚群间遗传关系较远，具有较好的育种潜力。综合分群结果表明，其中有10个自交系属于欧洲硬粒血缘，属于PB群的有8个自交系，属于Reid群的有5个自交系，属于旅大红骨群的有2个自交系，属于SS群的有1个自交系，属于SPT群的有1个自交系。11份材料血缘关系较为复杂，未检测出主导血缘。     

利用SNP芯片进行玉米遗传多样性和群体遗传结构分析及新品种选育

以瑞德群、兰卡斯特群、旅大红骨群、塘四平头群、PA、PB群、热带血缘群7个类群205份自交系为材料,利用6973个高质量SNP标记,进行群体遗传结构、遗传多样性和类群间遗传关系分析。结果表明,205份材料可分为7个类群,主等位基因频率平均值为0.726,基因多样性为平均值为0.344,杂合度观测值平均值为0.274,PIC值平均为0.723。在6973个SNP标记中,有3750个SNP标记基因多样性处于0.45~0.50,占总数的53.8%,具有较高的多态性水平。通过类群划分以及选择田间株型理想且抗性优异的自交系,按照不完全双列杂交设计进行杂交组合配制,选育审定玉米新品种吉单563。     

小麦株高QTL的定位及对重要农艺性状的多效性分析

株高作为小麦育种的重要指标，对产量具有较大的影响。为进一步挖掘小麦株高的数量性状位点（quantitative trait loci，QTL），本研究以扬麦12和偃展1号杂交得到的包含205个家系的重组自交系（recombinant inbred lines，RIL）群体为材料，利用小麦55K SNP芯片构建高密度遗传图谱，结合 3年共6个环境的表型数据对株高性状进行QTL定位分析。结果表明，在染色体2B（1）、4B（1）、4D（1）、5A（1）、5B（1）和7D（2）上共检测到7个与株高相关的QTL。QPh.yaas-4B、QPh.yaas-5A和QPh.yaas-7D.1的矮秆效应来源于扬麦12，其余4个QTL的矮秆效应来源于偃展1号。在6个环境下都能检测到的位点是QPh.yaas-4B和QPh.yaas-4D，对株高的贡献率分别14.50%~24.09%和19.01%~29.80%，经过比对发现，这2个QTL分别是Rht1和Rht2。QPh.yaas-5A在5个环境下被检测到，对株高的贡献率为3.29%~5.36%；QPh.yaas-2D和QPh.yaas-7D.2在4个环境中均被检测到，对株高的贡献率分别为3.45%~6.14%和3.16%~4.10%；QPh.yaas-5B和QPh.yaas-7D.1分别在2个和3个环境中被检测到，对株高的贡献率分别是2.27%~5.09%和2.72%~4.82%。QTL比较分析后发现，QPh.yaas-7D.1和QPh.yaas-7D.2可能是新的株高位点。研究Rht-B1和Rht-D1对千粒重、穗长和穗粒数的效应，发现Rht-B1位点对这些农艺性状无显著效应，Rht-D1位点仅对千粒重有显著效应，其株高增效等位变异可显著增加千粒重。在自然群体中验证Rht-B1和Rht-D1的效应结果与RIL群体结果一致。     

不同种质基础玉米材料诱导效率及加倍效率研究

以不同类群骨干自交系PH4CV、Mo17、PH6WC、郑58、D299、H29、丹黄34、丹598、昌7-2和S121为基础试材,按照群内和群间杂交共组配15个基础群体,分别形成F₁、F₂、F₃和F₄共4个自交世代,研究其单倍体诱导率和加倍率。利用高频诱导系丹诱3号对骨干自交系和不同遗传基础的自交后代进行单倍体诱导,利用浓度为0.06%的秋水仙素对各世代单倍体子粒进行加倍处理。结果表明,不同种质类群自交系间诱导率存在显著差异,以Lancaster群代表系PH4CV、Mo17和Reid群代表系PH6WC、郑58诱导率较高。高诱导率类群通过群内和群间组配基础试材,同样具有较高的诱导率,同时利用杂种优势提升了LRC、SPT和PB群骨干系的诱导率。诱导率随着自交世代增加而显著降低,在F₂世代加倍效果最好。