玉米自交系遺傳距離及其與雜種優(yōu)勢關(guān)系的相關(guān)研究

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1 引言

玉米是我國的重要農(nóng)業(yè)作物，在保證糧食安全等方面有積極意義。而其品種的培育是推動玉米種職業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。但在實(shí)際的育種過程中，并沒有有效的親本選配方式，只能通過傳統(tǒng)的雜交配合育種方式對優(yōu)勢組合進(jìn)行篩選，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們可以利用SSR分子標(biāo)記方式對雜種優(yōu)勢方面進(jìn)行分析和預(yù)測。

2 資料與方法

2.1 考察植株 本試驗(yàn)主要以公司的FQ919、J3247等8個(gè)玉米自交系為材料。為了更好說明遺傳距離與雜種優(yōu)勢的關(guān)系，先對上述植株材料進(jìn)行聚類分析，將遺傳差異的植株進(jìn)行區(qū)分說明。按照隨機(jī)區(qū)組進(jìn)行設(shè)計(jì)，將8組材料分別進(jìn)行完全雙列雜交，試驗(yàn)田內(nèi)隨機(jī)取5株玉米親本植株和不同雜交的F1植株進(jìn)行考察。另外，選用10對多態(tài)性高的SSR引物，利用分子標(biāo)記對親本和F1代進(jìn)行聚類分析，以研究雜種優(yōu)勢相關(guān)內(nèi)容。

2.2 試驗(yàn)方法 將待考察的植株播種在試驗(yàn)田內(nèi)，試驗(yàn)田按照區(qū)組進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，行長為3.5m，行距0.6m，株距0.3m，單株種植，密度3703株/畝。根據(jù)玉米種植的常規(guī)方法進(jìn)行撫育管理。

考察性狀：株高、有效穗數(shù)及穗位高、莖粗、穗重、行粒數(shù)、百粒重等。

選用10對多態(tài)性高的SSR引物，根據(jù)電泳圖對DNA進(jìn)行點(diǎn)賦值，有帶者為1，否則為0。

3 結(jié)果

8個(gè)親代植株的性狀考察的結(jié)果見表1所示。通過表1數(shù)據(jù)可以看出，各性狀的變化幅度較大，其中P4和P5兩個(gè)親代的植株性狀綜合農(nóng)藝性能最好。

28個(gè)子代材料的差異也較為明顯，特別是穗部性狀、玉米籽粒變化較大。

4 討論

4.1 聚類分析 以遺傳距離閥值設(shè)定為25，可將親代和子代分為兩個(gè)類群，其中第一類群中包含7個(gè)親代，第二類群中包含一個(gè)親代和F1代。在第一類群內(nèi)可以細(xì)分兩個(gè)亞類群，第一壓類群為2、4、6、8四個(gè)親本；第二壓類群為1、3、7三個(gè)親本。第二大類群包含P5親本和F1代。綜上，P5親本和以上其他親本存在顯著遺傳差異。

4.2 遺傳多態(tài)性分析 根據(jù)SSR分子標(biāo)記可以看出，全部的玉米種質(zhì)遺傳距離在0.57到0.9之間，以0.65的相似性為標(biāo)準(zhǔn)，可將36個(gè)植株分為六個(gè)類群，其中第六類群分為四個(gè)亞類群。其中包含5個(gè)親代的類群，該類群的親代分別為P1、P4、P5、P6、P7，該類群中1和7之間不存在遺傳距離，親代5和其他4個(gè)親代之間的遺傳距離較大。另外一個(gè)類群只含有親代8，說明親代8和其他的植株之間的遺傳距離大。子代的差異性較大，其中13和16差異性最小，16是親代1和7產(chǎn)生的子代。子代35的差異性最大，該親代是3和8。通過分析，可以得到親代的遺傳距離大對最終的子代產(chǎn)生正相關(guān)影響，差異較大的親代能夠產(chǎn)生差異大的子代。

通過分析，可看出親代5和8之間的遺傳距離最大，但產(chǎn)生的后代平均優(yōu)勢中存在10個(gè)優(yōu)勢的性狀；親代2和7之間的遺傳距離小，但產(chǎn)生的后代農(nóng)藝性狀呈現(xiàn)負(fù)平均優(yōu)勢，說明分子標(biāo)記和聚類分析可以在很大程度上對子代的優(yōu)勢進(jìn)行預(yù)測。

5 結(jié)語

(1)根據(jù)遺傳性狀差異性，可以將親代、子代分為兩個(gè)類群。親本2、親本4、親本6、親本8具有比較相近的遺傳距離，可劃分為一個(gè)類群；親本1、親本3、親本7具有比較相近的遺傳距離，可劃分為一個(gè)類群；因親代5具有不同的遺傳特性，單獨(dú)劃分為一個(gè)類群。

(2)通過將SSR分子標(biāo)記技術(shù)對共計(jì)26個(gè)植株進(jìn)行擴(kuò)增，共得到54個(gè)位點(diǎn)，且均為多態(tài)性的性能特點(diǎn)，表明考察的植株均具有遺傳的多態(tài)性。聚類分析將材料分為六類群。其中，第一類群為1、4、5、6、7五個(gè)親本，1和7親本之間不存在遺傳差異，5和4親本之間的遺傳差異性較大。第二類群只有兩個(gè)親本，即2和3。兩個(gè)親本之間的遺傳差異性較小，但與其他的親本差異性較大。第五個(gè)類群為8親本，說明該植株與其他親本存在較大遺傳差異性。另外，子代間的遺傳性差別較大。26和35之間的差異性最大，13和16之間的差異性最小。

(3)通過對26個(gè)植株進(jìn)行性狀分析，可以得出除莖粗外，其他的農(nóng)藝性狀子代均優(yōu)于親代。通過對子代的平均優(yōu)勢和超親優(yōu)勢及雜種優(yōu)勢進(jìn)行分析對比，可以看出幾個(gè)參數(shù)的正向優(yōu)勢多于負(fù)向優(yōu)勢。雜種優(yōu)勢大小分別為：單穗鮮重、行粒數(shù)、穗位高、株高、穗長、百粒干重、單穗干重、穗行數(shù)、百粒鮮重。說明：單穗鮮重、行粒數(shù)、穗位高具有更多的育種選擇，而穗行數(shù)、百粒鮮重及莖粗選擇的范圍小。