我国西南玉米杂种优势群及其杂优模式研究与应用的回顾

四川农业大学于上世纪80年代,提出直接从热带种质选育自交系与温带种质自交系杂交,将温、热带种质的优点结合到杂交一代的西南玉米育种新思路,从Suwan-1群体中成功选育了自交系S37(苏37),构建了"温带种质自交系×热带种质自交系"的杂优模式。在此基础上,不断总结西南玉米育种的成功经验,经过研究和发展,又提出将西南玉米育种用种质划分为Reid(瑞德)、Non-Reid(非瑞德)和Tropical(热带)3个类群,其两两组配,可构成"Reid×Non-Reid(浅丘、河谷组配模式)、Reid×Tropical和Non-Reid×Tropical(深丘、山区组配模式)"三角形杂优组配模式。本文系统回顾了我国西南玉米育种中热带种质利用、杂种优势群划分及杂优模式研究与应用的发展历程,并对今后的发展趋势进行分析。     

利用SSR标记研究云南玉米骨干自交系的亲缘关系

用SSR标记对云南常用的72个玉米骨干自交系进行亲缘关系的研究。结果表明:①用国内外确定的63对玉米SSR核心引物中筛选的20对核心引物,共扩增出228个等位基因,平均PIC值为0.7099、MI值8.09、I为0.5535、h为0.3745,72个玉米自交系存在丰富的遗传多样性。②选择的云南玉米骨干自交系与五大优势群标准测验种之间的遗传距离表现为四平头群(黄早四(B4))>PN种质(掖478(B20))>Reid群(B73(D19))>Lancaster群(Mo17(B2))>旅大红骨群(丹340(B6))。23.88%～61.19%的云南玉米骨干自交系分别与5大优势群标准测验种间的遗传距离大于平均值0.5431,CX2和CX6与5个标准测验种的遗传距离均大于0.7。③SSR标记结果将72个云南玉米骨干自交系被划分为11个遗传类群,第Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ6个类群共22个自交系没有与已知的优势群标准测验种聚在一起,可能是新的优势类群,对于开发新的玉米杂优利用模式具有重要作用。     

中国玉米育种与杂优模式利用研究现状

阐述了中国玉米育种和利用杂优模式研究的状况,主要总结了玉米自交系选育的重要性、在选育自交系主要采用了二环系、回交改良和群体改良;明确了杂优模式的概念和利用的几种主体杂优模式;重点阐述了杂种优势群构建方法：包括系谱分析法、形态标记法、数量遗传学方法、同工酶标记法、分子标记法。     

浅析塘四平头杂优群选系及其改良系在中国玉米育种和生产中的作用

分析了塘四平头杂优群选系及其改良系在中国玉米育种和生产上的研究与应用。结果表明,优良玉米自交系塘四平头、黄早四、515、444、昌7-2等和杂交种掖单2号、掖单4号、烟单14、鲁玉3号、京早7号等对中国玉米育种研究和生产应用产生了重大影响,也做出了巨大贡献。其间利用的主要杂优模式为塘四平头杂优群与Lan.杂优群Mo17亚群和改良Reid杂优群等。新世纪如何继续沿用原有杂优模式和创建新的杂优模式都值得玉米育种家高度重视,为中国玉米育种和生产再上新台阶奠定基础。     

改良Reid×旅大红骨杂优模式在辽宁省玉米育种中的应用

玉米杂种优势群及其杂优模式的研究对于提高玉米育种的科学预见性以及对育种目标的制定、资源的研究利用、基础群体组建和改良、自交系选育、杂交组合的配制等都起到重要作用。本文阐述了改良Reid×旅大红骨杂优模式在辽宁省玉米育种中的应用。     

利用SSR标记解析京科968等系列玉米品种的杂优模式

利用SSR标记从分子水平上对京科968、京科665、NK718和京农科728系列玉米品种的杂种优势模式进行分析。40对SSR引物在37份供试自交系中共检测出270个等位基因变异,平均每对引物检测出6.75个等位基因,平均多态性信息含量为0.66。UPGMA聚类分析和群体结构分析结果一致,所测自交系被划分成8个杂种优势群,京科968母本京724等5个自交系单独成群,命名为X群;两个骨干父本自交系京92、京2416与自交系黄早四、昌7-2划为一群,同属黄改群(塘四平头群);其他6个群分别为旅大红骨群、瑞德群、P群、兰卡斯特群、改良瑞德群和Iodent群。京科968等系列品种的杂优模式为"X群×黄改群"。通过近年来育种实践和大面积生产证明,"X群×黄改群"已成为我国玉米生产上一种快速上升的主要杂优模式。     

基于SNP标记的玉米自交系遗传多样性分析

以陕A、B群体培育的23份玉米自交系和8个骨干玉米自交系为材料,利用2 846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,陕A群体选系的多态性位点2 482个,陕B群体选系的多态性位点2 490个,说明陕A、B群自交系间遗传基础广泛。通过PCA分析,陕A、B群体培育的23份玉米自交系可分为2个部分,陕A群选育的自交系更接近于丹340、郑58、掖478、PH6WC,可归为一类杂种优势群;陕B群选育的自交系更接近于Mo17、黄早四、昌7、PH4CV,可归为另一类杂种优势群。     

外来玉米群体选系的配合力及杂种优势研究

为了认知外来玉米群体PF6J155选系的配合力差异以及配合力与杂种优势的关系,以12个外来玉米群体选系为母本、5个分属于不同杂优类群的代表系为父本,按照NCⅡ设计配成60个杂交组合,在辽宁省4个不同生态区裂区试验,分析自交系的一般配合力以及60个杂交种主要性状的特殊配合力和杂种优势。结果表明,外来玉米群体PF6J155选系之间的一般配合力(GCA)效应差别明显,单株产量GCA效应值高的自交系为ZL2116、ZL2436、ZL8344,其部分产量构成因子(穗长、行粒数、百粒重和出籽率)的GCA效应也较高,是表现比较理想的自交系;不同组合单株产量的特殊配合力(SCA)效应也不同,ZL8344×昌7-2在单株产量SCA和对照杂种优势方面都表现出较好的水平,可对其生产应用价值进一步试验鉴定。聚类分析结果表明,外来玉米群体PF6J155偏属于Reid种质,与塘四平头、旅大红骨和Lancaster具有较好的杂种优势,可形成一定的杂优模式。     

应用美国玉米种质的经验和教训

主要阐述了应用美国玉米种质育成的优良玉米自交系及这些自交系目前在我国玉米生产上的主要杂优模式．并总结应用过程中的经验和教训,从而起到抛砖引玉的作用,使广大玉米育种工作者有所受益．能够更好地利用美国玉米种质育成更多更好的玉米品种,促进我国玉米生产的发展。     

浅析Tuxpeno和Suwan等(亚)热带种质在中国玉米育种和生产中的作用

分析了20世纪70年代至今Tuxpeno、Suwan、墨黄9号和西南山区地方品种等(亚)热带种质选系及改良系在中国玉米育种和生产上的研究与应用.结果表明,优良玉米群体Tuxpeno、Suw明和墨黄9号等,优良玉米自交系S37、S11、S1611、QB39、毕405、449、D19、M9、五-151、J51和5311等,优良玉米杂交种恩单2号、会单4号、雅玉2号、桂单19、兴黄单89-2、交三单交和黔单13等,对中国玉米育种和生产产生了一定影响,其间利用的主要杂优模式为Suwan(Tuxpeno等)×西南山区地方品种选系或温改地选系或典型温带种质选系等.新世纪如何继续沿用原有杂优模式和利用(亚)热带种质改良中国骨干类群并创建新的杂优模式都值得玉米育种家高度重视,为中国玉米育种和生产再上新台阶奠定基础。     

丹玉旅系改良的创新思路

丹玉旅系是我国玉米育种界公认的五大优良自交系之一,为扩增玉米种质资源,培育高产优质杂交种做了巨大贡献。许多育种者对丹玉旅系进行了大量的改良、扩增与创新,选育出旅9、旅9宽、E28、丹340等31个优良自交系,在生产上大面积应用。丹玉旅系改良的成功思路是从变异中选择,旅系间相互改良,旅系与黄改系改良,旅系与综合种的改良。为进一步改良旅系的抗病性、抗倒性、配合力等,探讨新的创新思路:用外杂选亚群自交系改良旅系,用Reid群自交系改良旅系,以提高玉米育种效率和杂种优势利用水平。     

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。     

中国不同时期玉米自交系聚类及杂优模式分析

以我国不同年代广泛推广玉米品种的32个自交系为材料,利用40对引物对每个自交系的单株样品进行SSR标记遗传多态性聚类分析,结果表明：32个自交系基本可以划分为6大类群,Ⅰ类为唐四平头群,包括黄早四、黄野四、昌7-2、吉444、西502、K12、掖81515和LX9801;Ⅱ类为改良Reid群,包括掖478、郑58、U8112、C8605-2和PH6WC;Ⅲ类为P类群,包括豫自87-1、沈137、齐319、X178和丹598;Ⅳ类为综合杂优群,包括矮金525、掖52106、综31和黄C,该类群与改良Reid群血缘相对较近;Ⅴ类为Lancaster群,包括本7884-7ht、C103、Mo17、Mo17ht、获唐黄、自330和PH4CV;Ⅵ类为旅大红骨群,包括E28、丹340和掖107。聚类结果与系谱来源基本一致但存在差异性,说明SSR标记技术基本可以应用于玉米自交系优势类群的划分。分析我国不同年代单交种杂种优势模式演化规律,认为Reid×唐四平头、Reid×Lancaster是今后我国玉米育种杂种优势利用的主流模式。     

不同杂种优势群玉米自交系种子吸水特性研究

用重量法测定63份玉米自交系种子的吸水速率,对不同杂种优势群种子平均吸水速率进行方差分析,并筛选各个类群中种子吸水速率较快的自交系。试验共筛选出吸水处理后48 h种子吸水速率大于0.6 mg/h的自交系36个,试验材料自交系分成P群、旅大红骨、瑞德、兰卡斯特和塘四平头5个杂种优势群,吸水后48 h种子平均吸水速率,兰卡斯特群0.73 mg/h,旅大红骨群0.71 mg/h,瑞德群0.62 mg/h,P群0.57mg/h,塘四平头群0.56 mg/h。结果表明,种子吸水速率在不同类群间不存在显著差异,在吸水时间之间存在显著差异。     

50个常用玉米自交系配合力的聚类分析

对50个玉米自交系,4个测验种中的NC—Ⅱ交配组合进行了试验.以50个自交系的一般配合力及特殊配合力为指标,采用系统聚类法进行聚类分析.结果表明,利用配合力为指标将50个自交系分为13类,这13类在一般配合力和特殊配合力方面各具特点.A类的特点是,与BSSS遗传背景有较高的特殊配合力;B类的特点是,与Syn3和BSSS二种遗传背景均有较高的特殊配合力;C类的特点是,与5003、BSSS二种遗传背景具有较高的特殊配合力,并具较高的一般配合力.因此,认为此法在杂种优势预测及利用方面较通常所用的表型聚类法更可靠实用.     

糯玉米自交系的遗传距离分析及类群鉴定

应用多元统计分析法对50个糯玉米自交系的18个性状的表型平均值标准化,然后进行协方差分析和遗传相关分析,得到7个主成分因子,按主成分因子评价糯玉米自交系的优劣,并按照50个糯玉米自交系间的遗传距离进行聚类分析,得到7大类群。结果表明,糯玉米自交系间遗传距离大小与其表型差异、地理差异、亲缘关系并无必然联系,进行杂交育种时,亲本的选配和杂种优势的预测应以亲本间遗传距离大小作为重要依据。     

利用SSR标记和产量对27份玉米自交系进行杂种优势群划分

利用SSR标记技术对23份玉米自交系和4个测验种进行杂优类群研究。从117对引物中筛选出77对扩增带谱清晰且具有多态性的SSR引物,在供试材料中检测到398个等位基因变异,计算27个自交系间的遗传距离(GD)在0.107 4～0.438 0,平均0.288 0。分析GD和产量发现,GD大于0.310 0的组合具有明显产量优势,GD小于0.288 0组合的产量优势较弱;根据分子聚群并结合产量和系谱来源分析,将27份自交系划分为3个杂种优势群A群、B群和C群。     

玉米抗锈病自交系种质的发掘与评价

选用遗传育种上较为常用的184份玉米自交系(包括121份普通玉米和63份糯玉米),在两个环境下对锈病抗性进行鉴定,共筛选出K22、齐319、T2等18份高抗系和农大1145、中128、R-8等18份抗病系,普通玉米自交系中高抗和抗病的占26%,糯玉米自交系中只占6%。基于SNP标记基因频率的系统聚类将184份自交系划分为9个类群,从血缘类群上来看,普通玉米自交系中P类群最抗,塘四平头类群锈病抗性最差;糯玉米自交系中热带类群抗性稍好,所有类群间病情指数差异均达到极显著水平。