糯玉米自交系SSR標(biāo)記遺傳多樣性及群體遺傳結(jié)構(gòu)分析

盧 媛 艾為大 韓 晴 王義發(fā) 李宏楊 瞿玉璣 施 標(biāo),* 沈雪芳,*

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糯玉米自交系SSR標(biāo)記遺傳多樣性及群體遺傳結(jié)構(gòu)分析

盧 媛1,2艾為大3韓 晴1,2王義發(fā)1李宏楊4瞿玉璣5施 標(biāo)1,2,*沈雪芳1,2,*

1上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物育種栽培研究所, 上海 201403;2CIMMYT: 中國(guó)特用玉米研究中心, 上海 201403;3安順學(xué)院農(nóng)學(xué)院, 貴州安順 561000;4三亞市南繁科學(xué)技術(shù)研究院, 海南三亞 572000;5上海市青浦區(qū)朱家角鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心, 上海 201713

為了解糯玉米種質(zhì)的遺傳基礎(chǔ), 利用29對(duì)SSR標(biāo)記對(duì)87份糯玉米自交系進(jìn)行遺傳多樣性分析, 共檢測(cè)出180個(gè)等位變異, 平均每個(gè)位點(diǎn)6個(gè)等位變異, 多態(tài)性信息含量變幅為0.308~0.915, 平均為0.572。材料間遺傳相似系數(shù)為0.49~0.93, 平均為0.66。通過聚類分析UPGMA (unweighted pair-group method with arithmetic means)方法在遺傳相似系數(shù)0.64處將87份糯玉米自交系劃分為4個(gè)類群, 分別包含9、66、10和2份材料。此外, 利用Structure群體遺傳結(jié)構(gòu)分析也將87份糯玉米自交系分為4個(gè)類群, 分別包含24、25、19和19份材料; 進(jìn)一步分析表明, 供試群體中大部分糯玉米自交系的遺傳變異較單一。本研究為糯玉米新品種選育和遺傳進(jìn)化分析提供了種質(zhì)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。

糯玉米; 遺傳多樣性; 群體遺傳結(jié)構(gòu)

玉米(L.)是全球三大重要作物之一, 糯玉米(L.var.Kulesh)是玉米屬的一個(gè)亞種。糯玉米富含支鏈淀粉、營(yíng)養(yǎng)豐富、適口性良好等優(yōu)良特性賦予其寶貴的價(jià)值和廣泛的用途, 現(xiàn)已成為深受歡迎的食品和工業(yè)原料, 具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

中國(guó)是公認(rèn)的糯玉米起源中心[1]。曾孟潛(1987)論證認(rèn)為早在1760年前, 中國(guó)已種植糯玉米[2]。目前的研究普遍認(rèn)為玉米起源于美洲, 野生玉米被馴化為普通玉米后傳入中國(guó), 其第9染色體短臂上的基因發(fā)生隱性突變, 形成了一種籽粒干燥后胚乳呈角質(zhì)不透明、無(wú)光澤的蠟質(zhì)狀突變體, 蒸煮后呈糯性, 因此, 被我國(guó)喜糯性食物的人們經(jīng)人工選擇保留下來, 稱為糯玉米[3]。

雖然, 糯玉米起源于中國(guó), 但是, 關(guān)于糯玉米種質(zhì)資源方面的研究起步較晚, 對(duì)糯玉米種質(zhì)資源的聚類分析主要集中在其遺傳多樣性。隨著生物技術(shù)的快速發(fā)展, 糯玉米遺傳多樣性分析方法已突破了形態(tài)學(xué)、細(xì)胞學(xué)、同工酶標(biāo)記方法的局限, 進(jìn)入了分子生物學(xué)研究階段。目前, 分子標(biāo)記技術(shù)(RFLP、RAPD、SSR、SNP等)因其多態(tài)性高、穩(wěn)定性好、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn), 已被廣泛應(yīng)用于糯玉米的遺傳多樣性分析。劉麗君等[4]利用93對(duì)SSR標(biāo)記研究了55份糯玉米自交系的遺傳多樣性, 基于UPGMA方法供試自交系分為4類, 劃分結(jié)果基本符合品系的來源情況, 發(fā)現(xiàn)江蘇沿江地區(qū)糯玉米種質(zhì)資源主要由通系5群、衡白522群以及突變體材料組成。吳斌等[5]利用SSR標(biāo)記基于UPGMA方法將36份西雙版納的小糯玉米地方品種聚為6個(gè)類群, 地方品種獨(dú)立成群。Zheng等[6]利用SSR標(biāo)記基于UPGMA方法將165份糯玉米材料聚類為3個(gè)類群。目前, 基于UPGMA方法對(duì)糯玉米種質(zhì)的遺傳多樣性研究較多, 但是, 對(duì)基于模型的糯玉米群體遺傳結(jié)構(gòu)的分析還未見報(bào)道。本研究基于SSR標(biāo)記對(duì)目前在育種中使用的87份糯玉米自交系進(jìn)行了遺傳多樣性和群體遺傳結(jié)構(gòu)分析, 確定了糯玉米種質(zhì)間的遺傳背景差異, 為糯玉米優(yōu)良品種選育和雜種優(yōu)勢(shì)模式構(gòu)建提供了研究基礎(chǔ)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

87份糯玉米自交系(N1~N87)和4份糯玉米雜交種(N88~N91)分別于2016年春、2016年秋和2017年春種植于上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院莊行綜合試驗(yàn)站(附表1), 行長(zhǎng)4.0 m, 行距0.6 m, 株距0.25 m, 田間管理同一般生產(chǎn)田, 以上材料由上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米遺傳育種課題組提供。

1.2 玉米基因組DNA提取

苗期于田間采集以上91份糯玉米材料幼嫩葉片,用液氮研磨后, 利用植物基因組DNA提取試劑盒以改進(jìn)后的CTAB法提取DNA[7]。試劑盒購(gòu)于北京莊盟國(guó)際生物基因科技有限公司。

1.3 SSR引物篩選與PCR擴(kuò)增

根據(jù)中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(NY/T1432- 2014玉米品種鑒定技術(shù)規(guī)程SSR標(biāo)記法)提供的40對(duì)核心引物序列和PCR擴(kuò)增程序?qū)┰嚨?1份材料進(jìn)行基因型鑒定[8-9]。此外, 根據(jù)玉米基因組數(shù)據(jù)庫(kù)(Maize Genome Database, https://maizegdb.org/)公布的玉米SSR引物信息, 在玉米第1~第10染色體上取定位于不同染色體bin的SSR標(biāo)記各10個(gè)鑒定基因型, 采用Lu等[10]的PCR擴(kuò)增和產(chǎn)物鑒定程序。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

2 結(jié)果與分析

2.1 SSR標(biāo)記分布及多態(tài)性分析

從140對(duì)SSR標(biāo)記中共篩選出29對(duì)擴(kuò)增穩(wěn)定、條帶差異明顯的引物用于對(duì)87份糯玉米自交系的基因型分析, 共檢測(cè)到180個(gè)等位基因, 變幅為4~20, 每個(gè)標(biāo)記平均檢測(cè)到6個(gè)等位基因(表1)。87份糯玉米自交系的平均基因多樣性為0.619, 變幅為0.323~ 0.921。29對(duì)標(biāo)記的PIC變幅為0.308~0.915, 平均為0.572; 其中, 20對(duì)標(biāo)記的PIC ≥0.50 (69%), 屬于高度多態(tài)性位點(diǎn); 其余9對(duì)標(biāo)記0.250 < PIC < 0.50 (31%), 屬于中度多態(tài)性位點(diǎn)。綜上結(jié)果說明這29對(duì)SSR標(biāo)記多態(tài)性較高, 能較好地滿足遺傳多樣性分析需求。

表1 29對(duì)SSR標(biāo)記的多態(tài)性參數(shù)

2.2 遺傳多樣性分析

糯玉米單交種“滬紫黑糯2號(hào)”與親本申W93間的GS為0.80; “五彩甜糯2號(hào)”與親本申W93和wh-2間的GS分別為0.67和0.64; 16HW-LY5與其親本16HW-31間的GS為0.63; 16HW-LY8與其親本16HW-46間的GS為0.68。綜上結(jié)果可見, 供試單交種與其親本間的GS變幅為0.63~0.80, 親緣關(guān)系較近, GS結(jié)果與系譜一致, 說明本研究對(duì)糯玉米種質(zhì)間遺傳多樣性分析結(jié)果合理可靠。

16SW-292和16AW-363之間的GS最小(0.49), 16SW-466和16SW-468之間的GS最大(0.93)。根據(jù)系譜信息16SW-292和16AW-363選育于不同親本, 親緣關(guān)系較遠(yuǎn); 16SW-466和16SW-468選自于相同親本的不同組合, 親緣關(guān)系很近(表1)。87份糯玉米自交系間兩兩計(jì)算共獲得3741個(gè)GS, 變幅為0.49~0.93, 平均為0.66。由圖1可見, 87份糯玉米自交系間的GS呈單峰分布, 85.40%的自交系間GS在0.60~0.80之間, 91.29%的自交系間GS ≤0.75, 說明本研究供試糯玉米自交系間遺傳基礎(chǔ)較豐富, 適于進(jìn)行遺傳多樣性分析。

2.3 聚類分析

聚類樹狀圖表明87份糯玉米自交系在GS為0.64處可劃分為四大類(圖2)。

類群I包括wh-2、京W♂和W97等來自北京和上海的共9份糯玉米自交系, 自交系間GS為0.59~0.87, 平均為0.69。根據(jù)系譜信息發(fā)現(xiàn), 自交系京W♂、以及從以京W♂為親本組配的雜交種中選育的二環(huán)系均被聚類于類群I, 京W♂與類群I內(nèi)其他糯玉米自交系間的平均GS為0.69, 推測(cè)類群I材料與京W♂親緣關(guān)系較近。

圖1 糯玉米自交系間GS頻次分布圖

類群Ⅱ包括通系5、W158、09N-5M和16SW-365等66份糯玉米自交系, 材料間的GS為0.49~0.93, 平均為0.68。其中, 16SW-451和16SW-468間的GS最小, 為0.49; 16SW-466和16SW-468間的GS最大, 為0.93。此外, 類群II在GS為0.67處又可劃分為5個(gè)亞類。亞群II-1包含通系5、W148和16SW-437等24份自交系, 它們之間的GS平均為0.72。其中, 包括糯玉米自交系通系5、以及以通系5為親本雜交后選育的16SW-456、16SW-438、16SW-444等6份自交系, 通系5與亞群II-1內(nèi)其他糯玉米自交系間的平均GS為0.69, 推測(cè)亞群II-1自交系與通系5親緣關(guān)系較近。亞群II-2包括W151、W158、16SW-311等12份糯玉米自交系, 它們之間的GS平均為0.71; 其中除了來自河南的自交系16AW-1005外, 其余自交系均來源于上海和江蘇。亞群II-3包括16SW-466、W-107、09N-5M等14份糯玉米自交系, 它們之間的GS平均為0.73; 其中除了來自河南的自交系16AW-1006外, 其余自交系均來源于上海和江蘇。亞群II-4包括來自甘肅和上海的W116、16SW-322、16SW-46、16SW-333、16SW-427共5份糯玉米自交系, 它們之間的GS平均為0.65; 亞群II-4包括全部來自甘肅的自交系16SW-322、16SW-333和16HW-46, 它們與II-4亞群內(nèi)來自上海的自交系W116和16SW-427間的平均GS分別為0.64、0.65和0.64, 推測(cè)W116和16SW-427與甘肅地區(qū)種質(zhì)親緣關(guān)系較近。亞群II-5包括黃W-♀、W153、16SW-365、16SW-373等來自廣西、上海和廣東的共11份糯玉米自交系, 它們之間的GS平均為0.71; 其中來自廣西的16SW-327、16SW-365、16SW-373和16SW-374共4份糯玉米自交系, 它們與亞群II-5內(nèi)其他自交系間的GS分別為0.67、0.73、0.74和0.72, 推測(cè)亞群II-5的自交系與廣西糯玉米種質(zhì)親緣關(guān)系較近。

類群III包括09N-6M、W75、W152等10份糯玉米自交系, 它們之間的GS為0.57~0.85, 平均為0.70。類群III包括全部來自山東的自交系16SW-424、16SW-485和16HW-31, 它們與類群III其他自交系間的GS分別為0.75、0.75和0.71, 推測(cè)類群III自交系與山東地區(qū)種質(zhì)親緣關(guān)系較近。

圖2 87份糯玉米自交系基于SSR標(biāo)記的聚類分析圖

來源于上海的糯玉米自交系16SW-321和申W93與其他材料間的GS平均分別為0.63和0.64, 遺傳差異較大, 因此, 16SW-321和申W93被單獨(dú)聚類為類群IV。

2.4 群體遺傳結(jié)構(gòu)分析

利用Structure軟件分析發(fā)現(xiàn), 在1~10范圍內(nèi)隨著值的增大ln()值也隨之增大(附圖1)。因此, 依據(jù)Δ的方法進(jìn)一步確定類群數(shù), 發(fā)現(xiàn)在= 4時(shí)Δ值出現(xiàn)顯著的峰值(圖3-A), 據(jù)此推斷87份糯玉米自交系可劃分為4個(gè)類群, 分別包含24、25、19和19份糯玉米自交系(圖3-B)。

利用自交系Q值可以分析不同類群在各自交系中所占成分比例。根據(jù)最大Q值分布, 87份糯玉米自交系中有15份Q值< 0.6, 占自交系總數(shù)的17.24%, 然而Q > 0.8和0.9的自交系分別占64.37%和47.13%, 說明該群體大部分材料的血緣關(guān)系較單一。

圖3 87份糯玉米自交系的群體遺傳分析圖

A: Δ隨值的變化趨勢(shì); B:= 4時(shí), 以Structure運(yùn)算獲得的87份糯玉米自交系的群體遺傳結(jié)構(gòu)。

A: the line chart of Δchanging with-value; B: the population structure of 87 waxy maize inbred lines estimated by Structure (= 4).

3 討論

3.1 糯玉米種質(zhì)遺傳多樣性分析

一直以來, 搜集種質(zhì)資源、拓寬遺傳基礎(chǔ)、對(duì)種質(zhì)資源開展科學(xué)的鑒定與評(píng)價(jià)是選育優(yōu)良品種的基礎(chǔ), 在品種改良中始終占據(jù)重要地位[14-15]。本研究利用29對(duì)SSR標(biāo)記對(duì)87份目前育種中常用的糯玉米自交系進(jìn)行遺傳多樣性分析, GS取值范圍為0.49~0.93, 平均為0.66, 在GS為0.64處將供試群體劃分為四大類。類群I包含9份糯玉米自交系, 其中包括京W♂、以及所有以京W♂為親本選育的4份自交系。京W♂與類群I內(nèi)其他糯玉米自交系間的平均GS為0.69, 親緣關(guān)系較近, 推測(cè)16SW-122、W97、wh-2和16SW-292可能是北京種質(zhì)京W♂在上海的改良自交系。

類群Ⅱ包含66份自交系, 包括“蘇玉糯1號(hào)”的二環(huán)系16SW-437, 以“江南花糯”二環(huán)系為親本選育的自交系16SW-296、16SW-324、16SW-363、16SW-369、16SW-438、16SW-452、16SW-459、16SW-465、16SW-466、16SW-468、16SW-471、16SW-476、16SW-487、16AW-1005、16AW-1008共15份材料, “美玉8號(hào)”的二環(huán)系16SW-365, “田白糯1號(hào)”的二環(huán)系16SW-458?！懊烙?號(hào)”的母本是“蘇玉糯1號(hào)”的二環(huán)系, 父本是衡白522與廣西桂林農(nóng)家種白糯玉米雜交選育的二環(huán)系[16]; “田白糯1號(hào)”母本是“蘇玉糯2號(hào)”與“中糯1號(hào)”雜交選育的二環(huán)系, 父本選自廣西河池農(nóng)家種[17]; “蘇玉糯2號(hào)”與“蘇玉糯1號(hào)”的雙親都含有通系5和衡白522, 因此親緣關(guān)系較近[18]。根據(jù)系譜信息, “美玉8號(hào)”、“田白糯1號(hào)”和“蘇玉糯1號(hào)”的親緣關(guān)系較近, 可見本研究結(jié)果與系譜信息一致?！疤K玉糯1號(hào)”是由通系5與衡白522雜交育成的國(guó)審糯玉米品種, 具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)性、品質(zhì)較好、多抗的特點(diǎn), 用其選育的二環(huán)系已在育種中大量使用, 組配出了“鄭白糯4號(hào)”、“南農(nóng)紫玉糯1號(hào)”、“山農(nóng)202”等一批優(yōu)質(zhì)糯玉米品種[19]?！敖匣ㄅ础笔怯伞疤K玉糯1號(hào)”的二環(huán)系與農(nóng)家種組配的雜交種, 具有產(chǎn)量高、肉質(zhì)厚、糯性強(qiáng)、香味濃、外觀美的特點(diǎn)[20]。類群II中16SW-460、16AW-1019和16AW-1005是以“鄭白糯6號(hào)”的二環(huán)系為親本選育的自交系。國(guó)審糯玉米品種“鄭白糯6號(hào)”表現(xiàn)中矮稈、抗倒、抗病、產(chǎn)量高、結(jié)實(shí)性好、穗勻、品質(zhì)好[21]。此外, 通系5和以通系5為親本選育的12份自交系也被聚類于類群II。通系5農(nóng)藝性狀優(yōu)良、糯性好、配合力高, 通系5或衍生品種已被國(guó)內(nèi)多個(gè)育種單位作為種質(zhì)資源廣泛應(yīng)用, 育成了28個(gè)優(yōu)良的鮮食糯玉米品種。根據(jù)系譜信息可見, 類群II的自交系系譜來源品質(zhì)優(yōu)異, 推測(cè)類群II的自交系可作為骨干親本用于今后的優(yōu)質(zhì)糯玉米選育。

類群IV只包含16SW-321和申W93兩份材料, 其中申W93是“荊黑糯2號(hào)”的二環(huán)系?！扒G黑糯2號(hào)”來源于湖北，據(jù)此推測(cè)類群Ⅳ種質(zhì)與湖北糯玉米種質(zhì)親緣關(guān)系較近。

我國(guó)是公認(rèn)的糯玉米起源中心, 據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)79.55%的糯玉米種質(zhì)分布于西南地區(qū)(云南、廣西、貴州、四川)[22]。本研究供試群體中包括來自北京、甘肅、河南、山東、江蘇、上海、廣西、廣東和云南的糯玉米種質(zhì), 結(jié)合系譜信息和聚類結(jié)果可見, 大部分材料的親緣關(guān)系與其地理來源相關(guān); 而少部分材料推測(cè)是由于不同區(qū)域品種間進(jìn)行了頻繁的基因交流和重組, 遺傳基礎(chǔ)組成豐富, 失去了明顯的區(qū)域特征, 導(dǎo)致聚類結(jié)果與地理來源信息不符。

綜上結(jié)果說明目前我國(guó)糯玉米育種工作仍面臨著親本遺傳基礎(chǔ)狹窄的困境, 亟須加強(qiáng)對(duì)不同地區(qū)糯玉米種質(zhì)資源的引進(jìn)和創(chuàng)制, 為選育具有突破性的優(yōu)質(zhì)糯玉米新品種提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.2 遺傳相似系數(shù)聚類和Structure模型聚類結(jié)果比較

目前, 生產(chǎn)中應(yīng)用的糯玉米自交系多來源于優(yōu)質(zhì)雜交種或中間群體, 很多材料已無(wú)系譜可查或遺傳基礎(chǔ)復(fù)雜, 無(wú)法利用系譜追蹤法研究它們的親緣關(guān)系。分子標(biāo)記技術(shù)不受環(huán)境和季節(jié)限制、標(biāo)記覆蓋全基因組、多態(tài)性高、成本較低, 已成為遺傳多樣性分析最常用的技術(shù)。種質(zhì)聚類方法有多種, 包括遺傳相似系數(shù)法、遺傳距離法、模型聚類法, 選擇不同的參數(shù)會(huì)導(dǎo)致分析結(jié)果較大差異[23]。本研究通過GS將87份糯玉米自交系劃分為4個(gè)類群, 分別包括9、66、10和2份材料; 而基于Structure模型的群體遺傳結(jié)構(gòu)分析也將這些材料分為4個(gè)居群, 分別包括24、25、19和19份材料?？梢娎肬PGMA方法和Structure模型聚類法劃分的類群數(shù)一致, 說明本研究對(duì)群體類群的劃分結(jié)果合理可靠。

基于遺傳相似系數(shù)的聚類分析是根據(jù)材料間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近, 類群劃分時(shí)選擇的GS水平受人為主觀判定影響; 而群體遺傳結(jié)構(gòu)分析以亞群是否達(dá)到Hardy-Weinberg平衡建立的數(shù)學(xué)模型, 通過計(jì)算材料相應(yīng)的Q值分析其組成成分來進(jìn)行聚類劃分。劉秀云等[24]通過UPGMA聚類分析將255個(gè)棗品種分為15個(gè)亞類; 同時(shí), 利用群體結(jié)構(gòu)分析也將這些材料劃分為15個(gè)群體, 與聚類分析結(jié)果基本一致。王晉等[25]認(rèn)為Structure軟件的群體遺傳結(jié)構(gòu)分析可以避免人為因素對(duì)類群劃分的影響, 進(jìn)而對(duì)供試材料的群體結(jié)構(gòu)進(jìn)行校正。趙旭等[26]認(rèn)為Structure的模型分析根據(jù)Δ峰值確定亞群間遺傳分化不明顯的復(fù)雜群體的類群數(shù)[13,27], 模型聚類方法可以將遺傳距離聚類中系譜關(guān)系不明確的自交系劃分到相應(yīng)類群, Structure的模型聚類法更有利于研究玉米自交系的遺傳關(guān)系, 將類群劃分更細(xì)致; 而結(jié)合遺傳相似系數(shù)和Structure模型聚類法能更好地確定自交系間的親緣關(guān)系。本研究中雖然利用遺傳相似系數(shù)聚類和Structure模型聚類劃分的類群數(shù)相同, 但是各類群的種質(zhì)組成差異較大, 推測(cè)這也是由于所利用的遺傳相似系數(shù)聚類和Structure模型聚類計(jì)算方法不同導(dǎo)致的。因此, 進(jìn)行種質(zhì)聚類分析時(shí), 根據(jù)種質(zhì)已知信息, 選擇合適的參數(shù)和算法對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)價(jià)群體間遺傳多樣性及種質(zhì)的精細(xì)聚類分析具有重要意義。

4 結(jié)論

基于遺傳相似系數(shù), 通過UPGMA方法將87份糯玉米自交系劃分為4個(gè)類群, 利用Structure軟件進(jìn)行群體遺傳結(jié)構(gòu)分析也將該群體聚類為4個(gè)居群, 但各類群包含的種質(zhì)不同。本研究認(rèn)為目前我們育種中使用的糯玉米自交系遺傳變異較單一, 亟須引進(jìn)和創(chuàng)制遺傳基礎(chǔ)豐富的種質(zhì)資源。

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附表1 91份糯玉米種質(zhì)名稱及系譜來源

Supplementary table 1 List of 91 waxy maize germplasm resources and their pedigrees

編號(hào)No.名稱Name系譜Pedigree來源Origin N116SW-122W97/玉美頭601♀ W97/Yumeitou 601♀上海 Shanghai N2W97不詳 Unknown上海 Shanghai N3W148不詳 Unknown上海Shanghai N416SW-292W75/W95上海Shanghai N516SW-296(江南花糯二環(huán)系/白478)/W22(Second cycle lines from Jiangnanhuanuo/Bai 478) /W22江蘇 Jiangsu N6通系5 Tongxi 5不詳 Unknown江蘇 Jiangsu N716SW-311申W22/H54 Shen W22/H54上海 Shanghai N816SW-312京W♂/W100 JingW♂/W100北京 Beijing N916SW-320W82/(W88/紫黑W1號(hào)) W82/(W88/Zihei W1)上海 Shanghai N1016SW-321申W22/(南匯黑/申W13) Shen W22/(Nanhuihei/Shen W13)上海 Shanghai N1116SW-322W96/張紅 W96 / Zhanghong甘肅 Gansu N1216SW-324W75/[江南花糯二環(huán)系/(祝西/5003)]W75/[Second cycle lines from Jiangnanhuanuo/(Zhuxi/5003)]江蘇 Jiangsu N1316SW-327W75/玉美頭601♀ W75/Yumeitou 601♀廣西 Guangxi N14京W♂ Jing W♂不詳 Unknown北京 Beijing N1516SW-333申W48/張紅 Shen W48/Zhanghong甘肅 Gansu N16W153不詳 Unknown上海 Shanghai N17W152不詳 Unknown上海 Shanghai N18W158不詳 Unknown上海 Shanghai N1916SW-347W93/京W♂ W93/Jing W♂北京 Beijing N2016SW-349申W22/H88 Shen W22/H88上海 Shanghai N2116SW-350京W♂/H54 JingW♂/H54北京 Beijing N2216SW-363(江南花糯二環(huán)系/衡白522)/(江南花糯二環(huán)系/G478)(Second cycle lines from Jiangnanhuanuo/Hengbai 522)/(Second cycle lines from Jiangnanhuanuo/G478)江蘇 Jiangsu N2316SW-365美玉8號(hào)二環(huán)系 Second cycle lines from Meiyu8廣西 Guangxi N2416SW-367(通系5/昌7-2)/W88 (Tongxi 5/Chang 7-2)/W88不詳 Unknown N2516SW-369[江南花糯二環(huán)系/(祝西/5003)]/(江南花糯二環(huán)系/衡白522)[Second cycle lines from Jiangnanhuanuo/(Zhuxi/5003)]/(Second cycle lines from Jiangnanhuanuo/Hengbai 522)江蘇 Jiangsu N2616SW-37307東N-1/玉美頭601♀ 07DongN-1/Yumeitou 601♀廣西 Guangxi N2716SW-374W95/玉美頭601♀ W95/Yumeitou 601♀廣西 Guangxi N2816SW-424W93/西星黑糯1號(hào)二環(huán)系W93/Second cycle lines from Xixingheinuo 1山東 Shandong N29W116不詳 Unknown上海 Shanghai N3016SW-426W88/申W22 W88/Shen W22上海 Shanghai N3116SW-427W75/[(W01/申W48)/W01] W75/[(W01/Shen W48)/W01]上海 Shanghai N3216SW-429W01/中糯1號(hào)OP W01/Zhongnuo 1 OP北京Beijing N3316SW-437蘇玉糯1號(hào)二環(huán)系 Second cycle lines from Suyunuo1江蘇 Jiangsu N3416SW-438[通系5/(515/小黃糯)]/江南花糯二環(huán)系[Tongxi 5/(515/Xiaohuangnuo)]/ Second cycle lines from Jiangnanhuanuo云南 Yunnan N3516SW-439[通系5/(515/小黃糯)]/(申W13/通系5)[Tongxi 5/(515/ Xiaohuangnuo)]/(Shen W13/Tongxi 5)云南 Yunnan

(附續(xù)表1)

編號(hào)No.名稱Name系譜Pedigree來源Origin N3616SW-441申W22/小黃糯 Shen W22/ Xiaohuangnuo云南 Yunnan N3716SW-442D049/雜1-4 D049/Za1-4上海 Shanghai N3816SW-444[通系5/(515/小黃糯)]/通系5 [Tongxi 5/(515/Xiaohuangnuo)]/Tongxi 5云南 Yunnan N3916SW-447申W13/W27 Shen W13/W27上海 Shanghai N4016SW-449(W01/申W13)/申W22 (W01/Shen W13)/Shen W22上海 Shanghai N4116SW-450(申W48/紫黑1號(hào))/[(申W48/W01)/申W48](Shen W48/Zihei 1)/[(Shen W48/W01)/Shen W48]上海 Shanghai N4216SW-451文山紅糯/申W22 Wenshanhongnuo/Shen W22云南 Yunnan N4316SW-452{[通系5/(515/小黃糯)]/通系5}/江南花糯二環(huán)系{[Tongxi 5/(515/Xiaohuangnuo)]/Tongxi 5}/Second cycle lines from Jiangnanhuanuo云南 Yunnan N4416SW-455(W01/申W48)/W01 (W01/Shen W48)/W01上海 Shanghai N4516SW-456(申W13/通系5)/{[通系5/(通系5/515)]/通系5} (Shen W13/Tongxi 5)/{[Tongxi 5/(Tongxi 5/515)]/Tongxi 5}上海 Shanghai N4616SW-457(W01/申W13)/W01 (W01/Shen W13)/W01上海 Shanghai N4716SW-458田白糯1號(hào)二環(huán)系 Second cycle lines from Tianbainuo1廣東 Guangdong N4816SW-459(江南花糯二環(huán)系/白478)/申W48(Second cycle lines from Jiangnanhuanuo /Bai 478)/Shen W48江蘇 Jiangsu N4916SW-460申W48/鄭白糯6號(hào)二環(huán)系 Shen W48/Second cycle lines from Zhengbainuo6河南 Henan N5016SW-465[(七寶紫/申W22)/江南花糯二環(huán)系]/[江南花糯二環(huán)系/(祝西/5003)][(Qibaozi/Shen W22)/Second cycle lines from Jiangnanhuanuo]/[Second cycle lines from Jiangnanhuanuo/(Zhuxi/5003)]上海 Shanghai N5116SW-466{[通系5/(515/小黃糯)]/通系5}/[江南花糯二環(huán)系/(祝西/5003))]{[Tongxi 5/(515/Xiaohuangnuo)]/Tongxi 5}/[Second cycle lines from Jiangnanhuanuo/(Zhuxi/5003)]江蘇 Jiangsu N5216SW-468{{[通5/(515/小黃糯)]/通系5}/江南花糯二環(huán)系}/[江南花糯二環(huán)系/(祝西/5003)] {{[Tongxi 5/(515/Xiaohuangnuo)]/Tongxi5}/Second cycle lines from Jiangnanhuanuo}/[Second cycle lines from Jiangnanhuanuo/(Zhuxi/5003)]江蘇 Jiangsu N5316SW-470W88/W96上海 Shanghai N5416SW-471W88/[江南花糯二環(huán)系/(祝西/5003)]W88/[Second cycle lines from Jiangnanhuanuo/(Zhuxi/5003)]江蘇 Jiangsu N5516SW-475[W97/(七寶紫/申W22)]/{[通系5/(515/小黃糯)]/通系5}[W97/(Qibaozi/Shen W22)]/{[Tongxi 5/(515/Xiaohuangnuo)]/Tongxi 5}上海 Shanghai N5616SW-476[(七寶紫/申W22)/江南花糯二環(huán)系]/{[通系5/(515/小黃糯)]/通系5}[(Qibaozi/Shen W22)/Second cycle lines from Jiangnanhuanuo]/{[Tongxi 5/(515/ Xiaohuangnuo)]/Tongxi 5}上海 Shanghai N5716SW-478W01/京W♂ W01/JingW♂北京 Beijing N5816SW-480[通系5(488/5003)]/W88 [Tongxi 5(488/5003)]/W88上海 Shanghai N5916SW-481[(申W13/通系5)/昌7-2]/W88 [(Shen W13/Tongxi 5)/Chang 7-2]/W88江蘇 Jiangsu N6016SW-484(文山紅糯/申W22)/申W22 (Wenshanhongnuo/Shen W22)/Shen W22云南 Yunnan N6116SW-485W75/白478 W75/Bai 478山東 Shandong N6216SW-487申W13/(江南花糯二環(huán)系/白478)Shen W13/(Second cycle lines from Jiangnanhuanuo/Bai 478)江蘇 Jiangsu N63W108不詳 Unknown上海 Shanghai N64W107不詳 Unknown上海 Shanghai N65W01不詳 Unknown上海 Shanghai N66W75不詳 Unknown上海 Shanghai

(附續(xù)表1)

編號(hào)No.名稱Name系譜Pedigree來源Origin N67W151不詳 Unknown上海 Shanghai N68W114不詳 Unknown上海 Shanghai N69張改♀ Zhanggai ♀不詳 Unknown上海 Shanghai N70wh-2不詳 Unknown上海 Shanghai N7116HW-31(江南花糯二環(huán)系/白478)/W95(Second cycle lines from Jiangnanhuanuo/Bai 478)/W95山東 Shandong N7216HW-46(W96/張紅)/申W22 (W96/Zhanghong)/Shen W22甘肅 Gansu N7316AW-1001引種大/W95 Yinzhongda/W95上海 Shanghai N7416AW-1003申W48/[(申W48/紫黑1號(hào))/申W48] Shen W48/[(Shen W48/Zihei 1)/Shen W48]上海 Shanghai N7516AW-1004[(申W48/W01)/申W48]/[(申W48/紫黑1號(hào))/申W48] [(Shen W48/W01)/Shen W48]/[(Shen W48/Zihei 1)/Shen W48]上海 Shanghai N7616AW-1005[(江南花糯二環(huán)系/白478)/鄭白糯6號(hào)二環(huán)系]/京W♂[(Second cycle lines from Jiangnanhuanuo/Bai 478)/Second cycle lines from Zhengbainuo6]/Jing W♂河南 Henan N7716AW-1006[(W48/5003)/W48]/中糯2號(hào)二環(huán)系[(W48/5003)/W48]/Second cycle lines from Zhongnuo 2北京 Beijing N78查12at-1385Cha 12at-1385不詳 Unknown上海 Shanghai N7916AW-1008張紅/[江南花糯二環(huán)系/(祝西/5003)]Zhanghong/[Second cycle lines from Jiangnanhuanuo/(Zhuxi/5003)]江蘇 Jiangsu N8009N-5M不詳 Unknown上海 Shanghai N8109N-6M不詳 Unknown上海 Shanghai N8209N-S150P不詳 Unknown上海 Shanghai N8316AW-1015[(申W48/紫黑1號(hào))/(申W48/W01)]/申W22 [(Shen W48/Zihei 1)/(Shen W48/W01)]/Shen W22上海 Shanghai N8416AW-1019申W48/鄭白糯6號(hào)二環(huán)系 Shen W48/Second cycle lines from Zhengbainuo 6河南 Henan N85W-109不詳 Unknown上海 Shanghai N86申W93 Shen W93荊黑糯2號(hào)二環(huán)系 Second cycle lines from Jingheinuo 2上海 Shanghai N87黃W-♀ Huang W- ♀不詳 Unknown上海 Shanghai N8816HW-LY516HW-31/申W48 16HW-31/Shen W48上海 Shanghai N8916HW-LY816HW-4/16HW-46上海 Shanghai N90滬紫黑糯2號(hào)Huziheinuo 2申W74/申W93 Shen W74/Shen W93上海 Shanghai N91五彩甜糯2號(hào)Wucaitiannuo 2申W93/wh-2 Shen W93/wh-2上海 Shanghai

附圖1 ln P(D)隨K值的變化

Geneticdiversity and population structure analysis by SSR markers in waxy maize

LU Yuan1,2, AI Wei-Da3, HAN Qing1,2, WANG Yi-Fa1, LI Hong-Yang4, QU Yu-Ji5, SHI Biao1,2,*, and SHEN Xue-Fang1,2,*

1Crop Breeding and Cultivation Research Institute, Shanghai Academy of Agricultural Sciences, Shanghai 201403, China;2CIMMYT: China Specialty Maize Research Center, Shanghai 201403, China;3College of Agriculture, Anshun University, Anshun 561000, Guizhou, China;4Sanya Sci-Tech Academy of Hainan National Breeding and Multiplication, Sanya 572000, Hainan, China;5Agricultural Service Center of Qingpu Town in Zhujiajiao District of Shanghai, Shanghai 201713, China

To understand the genetic basis of waxy maize (L.var.Kulesh), 87 waxy maize inbred lines were screened by 29 pairs of SSR markers for genetic diversity analysis. Totally, 180 alleles were detected in this population, with an average of 6 alleles per locus. Polymorphic information content (PIC) ranged from 0.308 to 0.915, with an average of 0.572. The genetic similarity between materials ranged from 0.49 to 0.93 with an average of 0.66. Based on the UPGMA (unweighted pair-group method with arithmetic means) cluster analysis, divided 87 waxy maize inbred lines into four groups with genetic similarity of 0.64, including 9, 66, 10, and 2 materials. In addition, 87 waxy maize inbred lines were also divided into four genetic subpopulations, including 24, 25, 19, and 19 materials, by the population genetic structure analysis. Further study showed that genetic variation among most of waxy maize inbred lines in this population was relatively simple. This study provides a germplasm base and theoretical basis for new variety breeding and evolutionary genetics analysis of waxy maize.

waxy maize; genetic diversity; population structure

2018-01-15;

2018-10-08;

2018-11-03.

10.3724/SP.J.1006.2019.83008

施標(biāo), E-mail: 18918162109@163.com; 沈雪芳, E-mail: shenxuefang68@163.com

本研究由上海市種業(yè)發(fā)展項(xiàng)目[滬農(nóng)科種字(2016)第1-3號(hào)], 上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)科研計(jì)劃項(xiàng)目(153919N1300, 17391900100, 17391902702), 上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院卓越團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(農(nóng)科創(chuàng)2017B-08)資助, 上海市市級(jí)農(nóng)口系統(tǒng)青年人才成長(zhǎng)計(jì)劃項(xiàng)目[滬農(nóng)青字(2015)第1-4號(hào)], 上海市市級(jí)農(nóng)口系統(tǒng)青年人才成長(zhǎng)計(jì)劃項(xiàng)目[滬農(nóng)青字(2018)第1-6號(hào)]和2019上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院青年科技人員“助跑”計(jì)劃項(xiàng)目資助。

This study was supported by the Shanghai Agriculture Applied Technology Development Program, China (20160103), the Research Project of Shanghai Science and Technology Commission, China (153919N1300, 17391900100, 17391902702), and the Shanghai Academy of Agricultural Sciences Excellence Team Project, China (2017B-08), the Youth Talent Development Plan of Shanghai Municipal Agricultural System, China (20150104), the Youth Talent Development Plan of Shanghai Municipal Agricultural System, China (20180106), and the Youth Science and Technology Personnel of Shanghai Academy of Agricultural Sciences.

URL:http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20181101.1001.002.html