玉米梯度热带种质群体主要经济性状杂种优势研究

为创新玉米育种新材料,选用热带种质按不同比例导入到温带种质中,构建梯度热带种质群体,以梯度热带种质群体为试验材料,探讨群体主要经济性状的遗传差异及杂种优势潜力。结果表明,群体间除秃尖差异达显著水平外,其他性状群体间的差异都达极显著水平;当受体为Mo17和478,分别导入50%比例热带种质‘墨白964’或‘墨黄9号’的群体主要经济性状综合表现较好,筛选出优良的育种新材料和杂种优势强的组合的潜力较大。导入50%热带种质到温带种质中,主要经济性状产生显著变异,符合玉米材料创新和品种选育的需要。     

基于SNP标记的玉米株高及穗位高QTL定位

为进一步弄清玉米株高和穗位高的遗传机理,为育种生产提供服务,本研究以K22×CI7、K22×Dan3402个F₂群体为作图群体,利用覆盖玉米10条染色体的SNP标记构建了2个连锁图谱。并将这2个F₂群体衍生的分别含237和218个家系的F_2:3群体用于田间性状的鉴定。用复合区间作图模型对2个群体的株高、穗位高表型进行QTL定位分析,结果显示,在武汉和南宁两种环境条件下共定位到21个株高QTL和27个穗位高QTL;单个QTL表型变异贡献率的变幅为4.9%~17.9%;株高和穗位高QTL的作用方式以加性和部分显性为主;第7染色体上可能存在控制株高和穗位高的主效QTL。     

玉米株高和穗位高在不同环境下的数量遗传分析

以玉米杂交种中单909的双亲郑58和HD568及其组配得到的220个重组自交系为材料,在3个环境下对株高和穗位高的遗传特性进行剖析。通过对群体表型数据的分析,发现株高和穗位高受环境影响显著,两者的广义遗传力均较大。对株高和穗位高进行联合分离分析发现,株高在2015年夏河南新乡(环境Ⅰ)环境下符合F-2遗传模型,在2016年夏河南新乡(环境Ⅱ)和2016年春吉林公主岭(环境Ⅲ)环境下均符合G-0遗传模型;穗位高在环境Ⅰ和Ⅱ符合F-2遗传模型,在环境Ⅲ符合G-0遗传模型,说明株高和穗位高的遗传模型受环境的影响很大。该结果为相关QTL定位和广适性玉米品种选育提供理论基础。     

不同基因型玉米品种分蘖特性比较以及与产量性状的关系

【研究目的】为明确不同基因型玉米品种的分蘖特性差异,以及分蘖对农艺性状和产量性状的影响。【方法】本研究以37个玉米品种为试验材料,通过多重比较和相关性分析,比较了不同玉米品种的分蘖率差异,分析了分蘖率与株高、穗位高、产量及其构成要素之间的相关性。【结果】结果表明,品种间的分蘖率差异显著,根据分蘖率的高低可将玉米品种分为高、中、低三种分蘖类型。‘DK56’的分蘖率最高,达到93.33%;‘浚单211’的分蘖率最低,为0.00%。分蘖率与株高和低分蘖品种的穗行数呈显著正相关,相关系数分别为0.323和0.609;分蘖率与穗位高、行粒数、百粒重和产量等性状相关不显著。【结论】不同基因型玉米品种的分蘖率差异显著,去留分蘖不会对玉米产量造成影响。     

斯洛伐克104份冬小麦种质资源农艺性状的分析及评价

为丰富我国冬小麦遗传多样性,为其遗传改良提供物质保障,对引进的104份斯洛伐克冬小麦种质资源的株高、株穗数、穗长、小穗数、穗粒数和千粒质量等主要农艺性状进行了调查分析。研究结果表明：引进的资源主要表现为株高偏高、穗子较大、千粒质量偏低的特点,且株高、穗长与千粒质量三性状均与对照品种存在极显著差异;6个性状变异系数幅度为0．08～0．37,变异系数的顺序为株穗数＞株高＝主茎穗粒数＞千粒质量＞穗长＞小穗数,表现了丰富的遗传多样性;64份冬性种质与40份春性种质的千粒质量差异达到极显著水平,株高和主茎穗粒数差异达到0．05显著水平,株穗数、穗长和小穗数差异不显著;株高与株穗数、株高与穗长、穗长与小穗数、穗长与穗粒数、小穗数与穗粒数呈极显著正相关,穗长与千粒质量、穗粒数与千粒质量呈显著正相关;聚类分析将104份种质分为4类;筛选出综合农艺性状优良的种质3份,可直接作为亲本材料应用于黄淮冬麦区的小麦遗传改良研究。     

基于温热玉米F2∶3家系的株型相关性状遗传分析

株型在玉米种质改良过程中扮演着重要的角色,理想株型是提高玉米种植密度的关键因素,可提高产量。本研究以热带玉米自交系QR273(母本)和温带自交系HCL645(父本)为亲本,通过杂交和自交获得160份F2:3家系。分析该群体的株高、穗位高、叶夹角、雄花分枝数的变异情况和相关性,旨在剖析玉米种质改良过程中株型相关性状的选择方向。结果表明,该群体株型相关性状变异较大,各性状呈现近似正态分布。株高、穗位高、雄花分枝数之间呈显著正相关,其中株高与穗位高相关系数最高,为0.672,即株高越高穗位越高,一定程度反映了株型性状玉米人工选择过程中的指示作用。     

小麦航天诱变矮秆突变系SP_3株穗数性状观察及分析

以我国首颗航天育种专用卫星"实践八号(2006)"搭载的冬小麦邯6172为材料并以原始亲本为对照,对SP3选育出6个矮秆突变系株穗数进行观察发现:(1)株高与株穗数两性状独立遗传,通过航天诱变可对株高、株穗数二性状同时进行改良。(2)株穗数变异是双向的,其幅度为-36.95%～12.06%,方差分析达0.01极显著水平。(3)株穗数显著高于对照的变异系比例较低,占观察群体的16.67%,其余变异系株穗数等于或低于对照,分别占33.33%的比例。(4)SP3株穗数性状稳定株系比例为16.67%,并被统计分析证实,其余株系仍在分离。(5)在以株穗数为目的航天诱变后代选育中,SP3代要注重田间性状观察,依不同变异群体性状表现,可分别采取以株系为单位混合收获和以单株收获的选育方法。     

基于QTL定位的蓖麻株高性状遗传解析

用YC2(高杆)×YF1(矮杆)和YC1(高杆)×YF1(矮杆)组合衍生的2个F₂代群体, 对蓖麻株高性状进行相关、回归和QTL定位分析。结果表明, 株高与主穗位高、主茎节长和主茎茎粗之间显著正相关, 但与主茎节数不相关;主穗位高与主茎节数、主茎节长和主茎茎粗之间显著正相关;主茎节数与主茎节长之间显著负相关。利用QTLNetwork 2.0软件在YC2×YF1的F₂群体中检测到株高、主穗位高、主茎节数、主茎节长和主茎茎粗的5、4、6、3和2个QTL, 分别解释了45.9%、45.3%、66.1%、55.4%和12.6%的总变异。在YC1×YF1的F₂群体中检测到3、4、5、1和2个上述5性状的QTL, 分别解释了26.0%、25.5%、35.4%、37.4%和7.6%的总变异。证明QTL间的“一因多效”和连锁是株高、主穗位高和主茎节长之间高度相关的遗传基础, 加性效应是株高、主穗位高和主茎节长的主要遗传组分, 互作效应是主茎节数和主茎茎粗的主要遗传组分。建议育种上将主穗位高和主茎节长作为株高早期选择和预测的间接指标,并将多节数和短节间作为高产育种的主攻方向。     

基于SSSL群体的玉米穗下节间长QTL分析

穗下节间长决定着玉米的穗位高和株高, 而株高和穗位高与产量、抗倒伏性等重要农艺性状密切相关。玉米穗下第7、第8、第9节间长对穗位高具有决定作用, 与其他农艺性状相比, 对穗下节间长的遗传基础了解甚少。因此, 研究玉米穗下节间长的遗传基础, 对玉米育种有重要意义。本研究以lx9801为受体亲本, 昌7-2为供体亲本通过连续回交和自交所构建的一套包含260份染色体单片段代换系的群体为研究对象, 通过两年两环境的表型鉴定, 并结合基因型数据对第7、第8、第9节间长和穗位高的QTL进行定位。共检测到18个第7节间长QTL, 23个第8节间长QTL和17个第9节间长QTL, 其中8个QTL是为第7、第8、第9节间长所共有。穗位高定位到的20个QTL中, 有12个(60%)与第7、第8、第9节间长QTL共定位。说明第7、第8、第9节间长与穗位高有着共同的遗传基础, 节间长也是穗位高的重要构成因子, 决定着玉米的株高和穗位高。     

玉米株高和穗位高性状全基因组关联分析

适宜的株高和穗位高可提高植株的养分利用效率及抗倒伏性,对玉米增产和稳产具有重要意义。为揭示玉米株高和穗位高遗传机制,本研究以854份玉米自交系为关联群体,利用均匀分布于玉米10条染色体的2795个SNP标记对4个环境下玉米株高、穗位高以及穗位系数进行全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)。共定位到81个显著关联SNP位点(P<0.0001),其中与株高显著关联的SNP为35个,单个位点表型解释率为0.02%～6.23%;与穗位高显著关联SNP为31个,单个位点表型变异解释率为0.03%～3.06%;与穗位系数显著关联的SNP位点为24个,单个位点表型变异解释率为0.03%～6.64%。进一步鉴定出15个可在2个及以上环境共定位的稳定SNP,其中6个为本研究首次发现, 9个位于前人定位QTL区间或/和关联SNP位点2 Mb范围内。在15个稳定SNP位点上下游各200kb的置信区间共发现83个功能注释基因,结合文献分析筛选出了每个位点最有可能的候选基因,这些候选基因主要参与激素合成与信号转导、糖类代谢、细胞分裂调控等途径。鉴定出6个...     

对热带玉米种质群体控制双亲混合选择适应性的评价

为评价控制双亲混合选择对1份非洲玉米种质合成基础群体AC₀主要性状适应性改良效果,利用联合方差分析和变异系数分析群体间性状变异程度。结果表明,改良群体AC₁和AC₂的株高分别比AC₀提高了8.60%和11.60%,差异达到极显著水平;穗位分别比AC₀提高了11.34%和16.18%,差异达到极显著水平;改良群体AC₁和AC₂的穗长与AC₀相比分别降低2.60%和提高1.57%,AC₁与AC₂间达到极显著水平;与AC₀相比,AC₁和AC₂穗行数分别提高了2.44%和1.12%,均未达到显著水平;与AC₀相比,AC₁和AC₂的秃尖长分别提高了0.75%和13.12%,均未达到显著水平。由以上可知,虽然控制双亲混合选择对热带种质产量性状早期改良进展较小,但随着改良的进行,群体多数性状的表型变异系数有所下降,但也有部分性状变异系数的变化幅度较小或有所增大,但控制双亲混合选择较好地保持了群体的遗传多样性。     

93份甜玉米种质材料的相关性与聚类分析

重庆市农业科学院近年引进或选育的来自不同地区的甜玉米种质材料,部分种质资源遗传背景较为模糊,对进一步通过杂交方式选育优良品种造成一定障碍.本研究以重庆市农业科学院近年选育或引进的93份来自不同地区的甜玉米种质材料为研究对象,对吐丝期、成熟期、株高、穗位高、总叶片数、穗长、穗粗、轴粗、秃尖长、穗行数、行粒数、单穗粒重、百...     

5个玉米人工合成群体主要性状育种潜势分析

对5个玉米人工合成群体主要性状表现、杂种优势以及配合力进行了研究。结果表明，群体内个体间均存在较丰富的遗传变异，群体间主要性状及其配合力差异更为明显，其中群体GP-5和GP-3植株穗位高低适中，主要产量性状及其GCA表现较好，优良个体出现频率较高，比对照高产的组合出现次数较多，具有较大改良利用潜势；群体GP-4虽主要产量性状均值偏低，GCA正向效应值偏小，但植株较矮，穗位较低，比对照高产的组合出现次数较多，通过GCA改良和SCA选择有一定利用前景；群体GP-1和GP-2植株穗位偏高，主要产量性状的GCA均为负值，育种潜力不大。     

Introgression of temperate germplasm to improve an elite tropical maize population

The effect of introgression of temperate germplasm into an elite tropical maize population, EV8443SR, was studied for different traits. Two temperate lines, FS14 and DEA, were crossed with EV8443SR. The F1 of each cross was backcrossed to EV8443SR to produce the BC1. F1 and BC1 were subjected to two cycles of random mating. Random sets of S1 families were derived from the tropical-temperate populations and the tropical parent for evaluation in two tropical locations. Introgression of FS14 and DEA into EV8443SR significantly increased earliness, and reduced plant height, number of grains per ear, 1000 grains weight and grain yield. Significant harvest index increases were observed. The effect of introgression on genetic variance of EV8443SR varied with trait and sometimes with cross and location. The highest expected genetic progress was obtained in a tropical-temperate population for most of the traits studied. EV8443SR appeared better than, or pratically equal to, the tropical-temperate populations as a foundation population to improve grain yield and husk cover. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

基于多重相关RIL群体的玉米株高和穗位高QTL定位

株高和穗位高是玉米育种中的重要农艺性状。本研究利用我国玉米育种中骨干亲本黄早四与来自不同杂种优势群的其他11个骨干自交系组配11个RIL群体,开展基于单环境、联合环境的QTL分析,分别检测到269个和176个QTL。通过区段整合,检测到21个株高主效QTL及15个穗位高主效QTL,这些QTL分布在第1、第2、第3、第6、第7、第8、第9、第10染色体上。相对于共同亲本黄早四而言,部分QTL在不同RIL群体中的效应方向一致,来自共同亲本黄早四的等位基因在不同群体中能够稳定地表达。同时,还分别定位到在多环境下稳定表达的5个株高、4个穗位高“环境钝感QTL”。此外,进一步鉴定出5个重要的株高和穗位高QTL富集区段(bin 1.01-1.02,1.08-1.11,3.05,8.03-8.05和9.07),这些区段均包含多个株高和穗位高相关QTL,如bin3.05位点包含7个QTL,bin8.03-8.05位点分别包含9个QTL,且这些QTL至少在3个不同环境中能够被检测到,这些区域对QTL的精细定位和克隆有重要参考价值。     

不同玉米种质材料植株与穗粒性状的灰色关联度分析

为了掌握生产上广泛使用的12个玉米单交种的主要农艺性状间的关系,对被测试材料的植株、穗粒、产量以及品质性状进行了灰色关联度分析。结果表明：与产量密切相关的植株与穗粒性状是出籽率、行粒数、穗粗、穗粒重、百粒重等,其关联度在0.4353~0.3327。与粗蛋白、粗脂肪、粗淀粉和赖氨酸含量等营养品质密切相关的植株与穗粒性状是出籽率、株高、穗长、轴粗、行粒数等,其关联度在0.5106~0.3929。综上所述,对于不同玉米种质材料进行遗传改良宜在保证正常生长的前提下,优先对出籽率、百粒重进行选择,还要注重对株高、穗长、轴粗、行粒数等性状的选择,进而提高育种效率。     

玉米“黄金”群体产量等性状轮回选择改良效果评价研究

利用群体改良方法,充分挖掘地方优异种质的遗传潜力是玉米种质改良与创新的一个重要途径。本研究以黄金群5个轮次改良群体为材料,通过1年2点产量比较试验,分析了混合选择和相互半姊妹轮回选择方法对黄金群产量及穗部性状的改良效果。结果表明,两种选择方法对群体产量改良是有效的,随着改良轮次的增加,黄金群的单株产量逐轮提高,平均每轮提高3.78%,其中,混合选择改良的3轮群体平均每轮提高4.27%,相互半姊妹轮回选择的改良群体提高2.07%;虽然群体产量的变异系数从15.43%下降到12.80%,但群体内仍有较丰富的变异。通过改良群体穗部性状比较发现,穗长和行粒数改良效果显著,分别提高14.71%和17.62%,说明它们的提高是群体单株产量提高的主要因素。     

Adaptation of tropical maize germplasm to temperate environments

Maize (Zea mays L.) is one of few crops that can offer significant genetic gains with the utilization of genetic diversity. Genetically broad-based germplasm has the potential to contribute useful and unique alleles to U.S. Corn Belt breeding programs not present in current U.S. genome sequences (e.g. B73, NAM, etc.). Our objectives were to determine if unique tropical genetic materials have been effectively adapted to temperate environments and how their agronomic performance was relative to adapted populations. An important long-term objective of the Iowa and North Dakota maize breeding programs has been, in addition to the typical elite by elite line pedigree selection cultivar development process, to adapt exotic and unique germplasm, maximize their genetic improvement, and develop unique products for breeding and commercial uses. Stratified mass selection methodology for earliness has been utilized for the adaptation of tropical and temperate populations to Iowa and North Dakota environments. This method has allowed screening of up to 25,000 genotypes per population cycle at a rate of one cycle per year. In addition, the estimated cost per year our programs had for the adaptation of each population was less than $2,000 which could successfully be applied in any breeding program across the globe. This cost has been less than 1 % of the total cost for finding minor genes on the same trait. Our results showed the successful adaptation of exotic populations was independent from genetic background. We can speculate there are a few major genes responsible for most of flowering date expression. We encourage the use of technology to target traits according to their genetic complexity. Stratified mass selection at the phenotypic level has been successful. Each of the populations with either 25 of 100 % tropical germplasm are available for anyone who may desire to expand the germplasm base of their breeding programs with tropical germplasm adapted to temperate mid- and short-season U.S. Corn Belt environments.