玉米真实性SSR鉴定标准的研制及应用

全面总结真实性鉴定的类型及与其他鉴定项目的区别,系统分析我国玉米真实性SSR鉴定标准的研制过程中的关键问题,比较不同作物品种真实性鉴定标准研制的异同,为其他作物类型及其他分子标记类型的真实性鉴定标准研制提供借鉴。玉米真实性鉴定标准在我国已得到快速推广和应用,为种子市场的繁荣和稳定提供了有力的技术支撑。     

中国玉米品种保护现状分析

【目的】植物新品种保护制度可以维护育种者的合法权益,推动种子产业化和发展现代种业,进而促进农业发展和保障国家粮食安全。通过分析中国玉米品种保护信息,掌握中国植物新品种保护工作在玉米（Zea mays L.）物种开展情况,并从知识产权角度了解中国玉米种业的现状。【方法】通过品种权公告等资料搜集、整理和校验,将玉米品种保护分为9种状态进行统计,最后汇总为一张表格代表了20年来植物新品种保护的玉米品种信息。【结果】1999—2018年,植物新品种保护接受申请的玉米品种数为7 570个,获得授权的玉米品种数为3 609个,其中,申请的杂交种与自交系比例为1.33﹕1、授权的杂交种与自交系比例为1.88﹕1。截止到2018年年底,处于申请保护阶段的玉米品种数为3 060个,处于授权保护阶段的玉米品种数为2 448个,处于撤销申请阶段的玉米品种数为901个,处于终止阶段的玉米品种数为1 161个,其中,授权品种的审查时长平均为3.9年。1 340个单位或个人作为申请人提交过玉米品种保护申请,其中,种业公司和科研院所分别占65.0%和28.4%;739个单位或个人作为品种权人获得过玉米品种权保护,种业公司和科研院所分别占59.7%和33.9%;申请人和品种权人最多的省份均为北京市,江西省、青海省、西藏自治区、香港、澳门和台湾省没有出现申请人和品种权人。【结论】玉米是中国植物新品种保护申请和授权数量最多的物种。在时间上,玉米品种保护申请的变化趋势分为起步、平稳、井喷3个时期,玉米品种授权的变化趋势分为不稳定、高峰、低谷和稳增4个阶段;在空间上申请人和品种权人主要集中于东北、华北及黄淮海地区。申请和授权的品种类型虽然以杂交种为主,但自交系的重视程度在逐年提升。种业公司是申请人和品种权人的主体,但科研院所的平均授权效率最高。总体上,育种单位对玉米品种保护关注度有大幅提升但提交申请的品种质量有待提升,审批机构工作开展同时也面临量大、高效的需求,外国公司在中国玉米品种保护参与度有提升空间。     

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。     

吉林省玉米新品种SSR标记指纹数据库的构建及其分析

以SSR标记为技术手段,利用20对核心引物,构建吉林省2005～2009年审定的174份普通玉米新品种的DNA指纹数据库,同时分析不同年份间审定品种的等位基因频率、等位基因数目、多态性信息指数的变化.结果表明,2005～2009年供试174份材料的平均等位基因数目略有下降,但平均多态性信息指数没有明显变化,不同年份间玉米品种的个别等位基因频率变化比较明显,分析可能在育种过程中人为施加了较强的定向选择而保留了下来,说明随着年份的变化,个别稀有等位基因可能在减少,但遗传多样性并没有降低.同时说明在评价玉米品种遗传多样性变化时,多态性信息指数反映的应该更加客观-些.吉林省玉米品种不同年度间的遗传多样性无明显变化,说明近些年吉林省审定的品种在育种资源、育种模式以及育种方向上变化较小,没有较大的突破.     

玉米生物诱导孤雌生殖DH群体的SNP偏分离分析

以单交种先玉335作母本,与京科诱006单倍体诱导系杂交,产生单倍体及秋水仙素加倍形成双单倍体(DH)群体,用SNP芯片对DH群体进行基因型分析,获得1 337个在先玉335的双亲间有多态的SNP数据,对SNP进行卡方检测(P0.05),发现516个SNP表现偏分离,占38.6%,这些偏分离SNP中有285个偏向母本PH6WC,占55.2%;231个偏向父本PH4CV,占44.8%。在玉米的8条染色体上,发现10个偏分离热点区域(SDR),分析SNP的χ2值与其在染色体上的位置之间的关系发现,χ2值最大的SNP往往在SDR的中心位置。     

基于叶绿体InDel标记对玉米杂交种正反交的鉴定

玉米的正反交杂交种在有些表型性状上存在差异,在有些品种中甚至直接影响总体产量。为了避免之前的鉴定正反交方法在取样类型和时间上存在的一定的局限性,本研究以玉米叶绿体基因组Insertion/Deletion(In Del)标记为基础开发引物,使用玉米叶片材料进行检测。结果显示CPMIDP01和CPMIDP03两个位点可分别鉴定玉米杂交种郑单958和京科968的正反交组合,并可组合成效果稳定的二重PCR,从而得到一种对玉米正反交种的快速鉴定方法。此方法可应用于中国主要玉米品种正反交鉴定中,作为核基因组检测的补充,进一步完善品种真实性及品系溯源信息。     

SSR和SNP标记在玉米分子标记辅助背景选择中的应用比较

利用SSR和SNP两种标记对H2321/J076/J076的BC1F1代群体进行分子标记辅助背景选择,比较两种标记在分子标记辅助背景选择上的应用效果。经筛选表明,40对SSR引物中在回交亲本间具有多态性的引物有6对。利用多态性引物对BC1代群体进行毛细管电泳检测结果表明,157个单株轮回亲本背景回复率在50%~100%,背景回复率为100%的单株有1株,背景回复率91.67%的单株有14株。利用Maize SNP3072芯片分析后发现,104个多态性SNP位点可以将157株个体进行精细排序,背景回复率在51.92%~93.75%。比较SSR和SNP标记的背景选择结果,两种标记呈中等程度相关。在回交早代将SSR和SNP标记结合使用进行背景选择,可以实现大群体严选择,提高选择效率。     

植物品种SSR指纹分析专用软件SSR Analyser的研发

【目的】开发适用于植物品种SSR指纹分析的软件工具,实现植物品种SSR指纹分析的自动化和标准化,解决SSR标记在实际应用中存在的数据采集效率较低、数据共享难度较大等问题。【方法】在商业化软件GeneMarker®的基础上,针对植物品种SSR指纹分析的特殊性,在SSR指纹处理、panel设计、数据库对接等方面进行算法开发或优化,形成植物品种定制化软件SSR Analyser,并在玉米等多种作物上测试其分析效果。【结果】在SSR指纹处理功能上,软件通过先用系统计算的矩阵进行弱消除,再用Pull-up峰匹配算法进行单峰消除的方案实现了对pull-up峰准确自动消除;通过优化N+1峰、连续多峰等特殊峰型读取的算法,解决了特异峰不识别、读不准、误读等问题,对2 bp重复类型SSR标记为主的植物品种指纹采集更加精准;通过完善邻峰过滤、高低峰过滤和二倍体过滤算法,解决了植物品种混合样品的有效峰采集问题。在Panel设计功能上,软件兼顾了Panel设计的灵活性、方便性和统一性,在保证数据采集标准化的前提下,更加适应复杂的试验情况：提高了标记参数设置的灵活性,根据不同参数作用范围,标记参数设置既有针对特定物种、Panel一次性固定设置的参数,也有针对每个引物位点、每块电泳板单独设定或微调的参数;实现了从已有标记中快速重新组合形成新panel的功能;保证了panel的统一调用和同步更新。通过将软件与指纹库管理系统的无缝对接,实现了样品准备到指纹采集全流程的自动化、标准化,形成的指纹库具有直观可追溯的优势。将SSR Analyser在玉米大规模建库中试用,表明该软件的指纹分析更加简单高效,比原软件分析效率提高了10倍以上;将SSR Analyser扩大到水稻、大豆、黄瓜、西瓜、大白菜等多种二倍体作物和小麦、棉花等多倍体作物中试用,表明在二倍体作物上使用效果较好;在多倍体作物上,对其中的二倍体化的标记使用效果较好,但对非二倍体化的标记仍需进一步完善过滤算法。【结论】开发的SSR Analyser软件具有数据分析程序简单高效、对特殊峰型的SSR标记指纹采集精准、适合基于混合样品的植物品种SSR指纹采集、与指纹库管理系统无缝对接的优点,大大改善了SSR标记在植物品种鉴定中的应用效果。     

基于SNP标记的玉米容重QTL分析

以240个DH系为作图群体,利用SNP芯片对DH群体进行基因型分析,构建连锁图谱,对DH群体进行容重性状鉴定。结果表明,采用复合区间作图法进行QTL定位分析,在4个环境下共检测到5个控制玉米容重的QTL,联合贡献率为23.61%;位于第1染色体的q Tw1-1介于SNP标记PZE-101032246与SYN13192之间,位于第9染色体的q Tw9-1介于SNP标记PZE-109011840和SYN6085之间,分别解释11.9%和7.8%的表型变异,表明这些区域可能包含调控玉米容重性状关键基因。     

玉米真实性SSR鉴定标准的研制及应用

真实性鉴定对玉米种子质量管理具有重要意义。本文全面总结了真实性鉴定的类型及与其它鉴定项目的区别,系统分析了我国玉米真实性SSR鉴定标准的研制过程中的关键问题,比较了不同作物品种真实性鉴定标准研制的异同,以期对其它作物类型及其它分子标记类型的真实性鉴定标准研制提供有益借鉴。玉米真实性鉴定标准在我国已得到快速推广和应用,为种子市场的繁荣和稳定提供了有力的技术支撑。