甘蔗野生種割手密雜交F1代SSR鑒定和遺傳分析

田春艷，邊 芯，董立華，吳才文，郎榮斌，俞華先，張 鈺，桃聯(lián)安，經(jīng)艷芬*

甘蔗野生種割手密雜交F1代SSR鑒定和遺傳分析

田春艷1，邊 芯1，董立華1，吳才文2，郎榮斌1，俞華先1，張 鈺1，桃聯(lián)安1，經(jīng)艷芬1*

1. 云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所瑞麗育種站，云南瑞麗 678600；2. 云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/云南省甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南開(kāi)遠(yuǎn) 661699

割手密具有宿根性好、抗逆性強(qiáng)和適應(yīng)性廣等特性，是甘蔗育種中利用最多，育種成效最顯著的野生種。進(jìn)一步發(fā)掘和利用割手密優(yōu)良抗逆基因資源對(duì)現(xiàn)代甘蔗品種改良具有重要意義。為獲得更多優(yōu)良割手密的真實(shí)雜交后代，本研究以2個(gè)地方種為母本、3個(gè)野生割手密為父本進(jìn)行雜交，獲得3個(gè)F1群體，共359份雜交后代。并從21對(duì)SSR標(biāo)記中篩選出在雙親中具有多態(tài)性且擴(kuò)增條帶清晰的6對(duì)SSR標(biāo)記，基于高通量的熒光毛細(xì)管電泳檢測(cè)平臺(tái)進(jìn)行雜交后代真實(shí)性鑒定、親本指紋圖譜分析、遺傳相似性分析和特異性條帶的遺傳分析。結(jié)果表明：共篩選出的6對(duì)SSR標(biāo)記對(duì)5個(gè)親本材料的分辨率較高，擴(kuò)增多態(tài)性好，每個(gè)親本都具有其特異的SSR指紋，可有效鑒定其雜交后代血緣的真實(shí)性；其中，359份F1個(gè)體中共鑒定出真雜種262份，3個(gè)組合的真雜種率分別為67.77%、75.51%、75.66%，平均值為72.98%。遺傳相似性分析表明2個(gè)地方種的遺傳相似性系數(shù)為0.70，3個(gè)割手密兩兩間的遺傳相似性系數(shù)分別為0.53、0.60和0.70，地方種和割手密間為0.38～0.53，種間遺傳相似性系數(shù)小于種內(nèi)。親本特異性SSR位點(diǎn)的遺傳分析結(jié)果表明，3個(gè)組合的母本特異性條帶遺傳率分別為68.47%、80.96%、73.39%，平均值為74.27%，而父本特異性條帶遺傳率分別為58.90%、76.60%、61.45%，平均值為65.65%，雜交后代具有偏母本遺傳傾向，因此，在甘蔗雜交育種中應(yīng)選擇綜合農(nóng)藝性狀較好的材料作為母本。本研究結(jié)果為今后割手密雜交后代的鑒定提供了高效、可靠的SSR標(biāo)記選擇，同時(shí)鑒定出的真實(shí)割手密后代群體可為開(kāi)展割手密優(yōu)異性狀的遺傳研究提供種質(zhì)材料，為選育超親遺傳株系提供科學(xué)依據(jù)。

甘蔗；割手密；SSR；雜種鑒定；遺傳

有性雜交育種是甘蔗育種上最常用、成效最顯著的方法，在我國(guó)育成的甘蔗品種中，通過(guò)有性雜交育成的甘蔗品種占98%以上[1]。而作物種質(zhì)資源，尤其是優(yōu)異種質(zhì)的發(fā)掘和利用是作物育種取得突破的關(guān)鍵[2]。玉米和水稻的育種經(jīng)驗(yàn)表明，每一次糧食的重大增產(chǎn)皆得益于少數(shù)幾個(gè)關(guān)鍵種質(zhì)的發(fā)掘和利用[3]。

早在20世紀(jì)初，印尼利用爪哇割手密（L）與熱帶種（）雜交選育出‘POJ2878’，成為風(fēng)靡全球的蔗王。印度利用印度割手密與熱帶種、印度種（）雜交，選育出‘Co213’‘Co281’‘Co290’等全球性著名的親本或品種，現(xiàn)今絕大多數(shù)甘蔗商業(yè)品種均是含有‘POJ’‘Co’系列品種的血緣[4-5]。割手密成為了甘蔗育種史上最重要的種質(zhì)資源之一，是甘蔗屬內(nèi)利用最多，育種成效最顯著的野生種。然而，甘蔗是典型的中日照作物，只有在特定光照時(shí)間段（12～12.5 h）才能開(kāi)花[6]。在我國(guó)，除海南島以外的大部分地區(qū)甘蔗都不能自然開(kāi)花，或者雖有少量開(kāi)花但親本花期不遇。甘蔗地方果蔗屬于難花親本，即使在人工光周期誘導(dǎo)下開(kāi)花率也不高且花期較晚，而割手密自然條件下就可開(kāi)花，且花期較早。地方種開(kāi)花誘導(dǎo)難、晚花，與割手密雜交花期不遇、雜交結(jié)實(shí)率低等問(wèn)題，使其獲得后代雜交群體的難度較大，進(jìn)而影響了甘蔗遺傳圖譜構(gòu)建、圖位克隆、重要性狀相關(guān)的QTL定位等工作的開(kāi)展。因此，構(gòu)建割手密雜交群體，鑒定出真實(shí)雜種可為開(kāi)展甘蔗遺傳研究提供種質(zhì)基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)鑒定方法多是基于對(duì)甘蔗種質(zhì)的形態(tài)特征描述，如根據(jù)莖形、芽形、曝光前后節(jié)間顏色、葉鞘、葉耳、蠟粉帶等性狀進(jìn)行識(shí)別，為早期甘蔗種質(zhì)的鑒定發(fā)揮了重要作用[7]。但傳統(tǒng)鑒定方法由于涉及的性狀眾多、受環(huán)境條件影響大，耗時(shí)耗力且鑒定結(jié)果不準(zhǔn)確[8-9]。而分子標(biāo)記因不受環(huán)境因素限制，更能客觀地反映DNA水平上的差異，已被廣泛應(yīng)用于雜交后代的真實(shí)性鑒定和遺傳分析研究。其中，SSR（simple sequence repeat）標(biāo)記因其具有共顯性遺傳、多態(tài)性豐富、分布廣泛、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，是目前用于甘蔗雜交后代真假雜種鑒定最有效的標(biāo)記之一[10-12]。

本研究利用前期從云南本土收集的甘蔗種質(zhì)資源，以2個(gè)地方種作母本，3個(gè)割手密作父本進(jìn)行雜交，創(chuàng)制了3個(gè)F1群體，共計(jì)359份雜交后代。以此359份F1個(gè)體及其親本為研究材料，利用多態(tài)性SSR標(biāo)記，并結(jié)合熒光毛細(xì)管電泳（fluorescence-capillary electrophoresis，CE）檢測(cè)平臺(tái)鑒定真假雜種，為后續(xù)甘蔗遺傳圖譜構(gòu)建、重要性狀QTL定位等提供作圖群體材料，同時(shí)探討地方種和割手密的種間遺傳相似性、親本的SSR位點(diǎn)遺傳特性，為甘蔗開(kāi)展分子標(biāo)記輔助育種、選育超親遺傳種質(zhì)奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

參試材料共364份，包括3個(gè)割手密F1群體后代及其親本。組合A：‘歪娥’ב云南82-114’，F(xiàn)1代有49個(gè)，組合B：‘南澗果蔗’ב云南2015-2’，F(xiàn)1代有121個(gè)，組合C：‘南澗果蔗’ב云南06-7-3’，共189個(gè)F1。其中，‘歪娥’和‘南澗果蔗’是地方種（‘南澗果蔗’也屬于甘蔗屬熱帶種資源），‘云南82-114’‘云南2015-2’和‘云南06-7-3’是前期采集的野生割手密。

1.2 方法

1.2.1 基因組DNA提取和質(zhì)量檢測(cè) 取200 mg幼嫩葉片，采用天根植物基因組DNA提取試劑盒（DP320-02）提取甘蔗基因組DNA，具體操作步驟參考試劑盒說(shuō)明書。提取完成后，取2 μL用Thermo微量紫外分光光度計(jì)NanoDrop（型號(hào)ND1000）檢測(cè)DNA濃度及質(zhì)量。取4 μL在1%濃度的瓊脂糖凝膠上進(jìn)行電泳，檢測(cè)DNA完整性，主帶清晰且不大量拖尾的DNA用于后續(xù)SSR分型。

1.2.2 SSR分型 根據(jù)PAN[13]建立的甘蔗分子身份證數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建的方法，從中篩選出在父母本間具有特征性條帶的引物6對(duì)，用于本研究雜交后代群體的真實(shí)性鑒定（表1）。PCR反應(yīng)體系總體積為15 μL，其中，DNA模板1 μL，10×PCR buffer 1.5 μL，25 mmol/L MgCl21.5 μL，10 mmol/L的dNTPs 0.3 μL，正反向引物各0.15 μL（濃度10 μmol/L），DNA聚合酶（5 U/μL）0.3 μL，ddH2O 10.1 μL。PCR擴(kuò)增程序設(shè)置為：94℃預(yù)變性3 min；94℃變性15 s，55℃退火15 s，72℃延伸30 s，這3個(gè)階段循環(huán)35次；最后72℃延伸5 min，4℃保存。PCR產(chǎn)物進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳，根據(jù)電泳結(jié)果估計(jì)PCR產(chǎn)物濃度，并將產(chǎn)物稀釋10倍后，與ROX 500內(nèi)標(biāo)（片段大小分別為50、75、100、139、150、160、200、300、350、400、450、490、500 bp）混勻，置于ABI3730XL基因測(cè)序儀樣本架上進(jìn)行毛細(xì)管電泳檢測(cè)，完成后導(dǎo)出SSR基因分型文件。

表1 本研究所用SSR引物信息

1.2.3 位點(diǎn)統(tǒng)計(jì)和雜交后代真實(shí)性鑒定 利用GeneMarker 2.7（Soft Genetics LLC，State College，Pennsylvania，USA）軟件對(duì)毛細(xì)管電泳輸出圖譜進(jìn)行擴(kuò)增片段統(tǒng)計(jì)。首先設(shè)定每個(gè)SSR標(biāo)記的等位基因panel，系統(tǒng)將根據(jù)所設(shè)定的panel進(jìn)行條帶統(tǒng)計(jì)，某一位點(diǎn)上有條帶記為“1”，無(wú)條帶記為“0”，最后進(jìn)行人工校對(duì)，剔除影子峰和不規(guī)則峰。利用NTSYSpc 2.10計(jì)算遺傳相似性系數(shù)。

雜交后代真實(shí)性判斷方法：根據(jù)桃聯(lián)安等[14]、陸鑫等[15]的方法進(jìn)行真假雜種鑒定。即雜交后代擴(kuò)增條帶均來(lái)自父本和母本，且具有父本特征帶的為真雜種；后代擴(kuò)增條帶來(lái)自母本和父母本共有帶，而無(wú)父本特征帶的為自交種，需根據(jù)其他引物進(jìn)一步判斷；后代出現(xiàn)新條帶，即父母本都沒(méi)有的條帶，為假雜種。

2 結(jié)果與分析

2.1 SSR標(biāo)記對(duì)3個(gè)組合親本的鑒定效率

標(biāo)記的選擇是雜交后代鑒定的重要環(huán)節(jié)。從圖1可看出，本研究所選用的6個(gè)SSR標(biāo)記在親本上具有多個(gè)特征性條帶，可有效鑒別每一個(gè)親本材料。2個(gè)母本材料中，標(biāo)記SMC334BS擴(kuò)增出2個(gè)‘南澗果蔗’特征帶（位點(diǎn)17、位點(diǎn)18），SMC336BS擴(kuò)增出3個(gè)‘歪娥’特征帶（位點(diǎn)9、位點(diǎn)10和位點(diǎn)11）和2個(gè)‘南澗果蔗’特征帶（位點(diǎn)4和位點(diǎn)12），mSSCIR74擴(kuò)增出1個(gè)‘歪娥’特征帶，mSSCIR3擴(kuò)增出1個(gè)‘歪娥’特征帶和3個(gè)‘南澗果蔗’特征帶，mSSCIR43擴(kuò)增出3個(gè)‘南澗果蔗’特征帶，SMC31CUQ擴(kuò)增出6個(gè)‘歪娥’特征帶和1個(gè)‘南澗果蔗’特征帶。每個(gè)標(biāo)記都能較好地鑒定母本‘歪娥’和‘南澗果蔗’。

3個(gè)割手密在6對(duì)SSR引物上也擴(kuò)增出了各自的特征帶。如‘云南82-114’在SMC334BS、SMC336BS、mSSCIR74、mSSCIR3、mSSCIR43、SMC31CUQ上分別具有特征帶6個(gè)、1個(gè)、3個(gè)、2個(gè)、2個(gè)、3個(gè)，可區(qū)別于‘云南2015-2’和‘云南06-7-3’的特征帶?！颇?015-2’在標(biāo)記SMC334BS和SMC31CUQ上具有1個(gè)可區(qū)別于‘云南82-114’和‘云南06-7-3’的特征帶。‘云南06-7-3’在標(biāo)記SMC336BS、mSSCIR3、SMC31CUQ上分別有特征帶2個(gè)、4個(gè)和2個(gè)，可區(qū)別于‘云南82-114’和‘云南2015-2’的特征帶。此外，從圖1可看出，2個(gè)母本和3個(gè)父本間遺傳差異較大，特征帶較多，同時(shí)也表明本研究所選用的SSR引物可有效鑒定甘蔗地方種和割手密雜交后代的真實(shí)性。

黑色框表示該位點(diǎn)有條帶；白色框表示該位點(diǎn)無(wú)條帶。

2.2 雜交后代F1群體真假雜種鑒定

2.2.1 ‘歪娥’與云南82-114雜交后代鑒定結(jié)果 由圖2可知，6對(duì)引物均能擴(kuò)增出組合A（‘歪娥’ב云南82-114’）父本‘云南82-114’（編號(hào)P2）特征帶。引物mSSCIR3在176、179、180、182 bp 處擴(kuò)增出條帶，其中176 bp和179 bp為父本（編號(hào)P2）與母本（編號(hào)P1）共有，180 bp和182 bp為父本特有，無(wú)母本‘歪娥’特征帶。而其余5對(duì)引物均具有1個(gè)或多個(gè)雙親特征帶，如SMC334BS共擴(kuò)增出14個(gè)條帶，其中4個(gè)為母本特有，10個(gè)為父本特有；mSSCIR74共擴(kuò)增出8個(gè)條帶，其中3個(gè)為母本特有，3個(gè)為父本特有，2個(gè)為父母本共有。根據(jù)雜交后代血緣真實(shí)性判斷方法和6對(duì)SSR引物的擴(kuò)增結(jié)果，組合A的49個(gè)F1中，37個(gè)為真雜種，12個(gè)為假雜種，無(wú)自交種，真雜種率為75.51%。

2.2.2 ‘南澗果蔗’與‘云南2015-2’雜交后代鑒定結(jié)果 由表2可知，6對(duì)SSR引物均能擴(kuò)增出組合B雙親的特征帶。其中，SMC334BS在雙親上共擴(kuò)增出10個(gè)條帶，包括5個(gè)母本特異帶（160、161、162、163、164 bp），4個(gè)父本特異帶（145、146、149、150 bp），1個(gè)父本和母本共有帶（159 bp）。SMC336BS在雙親上共擴(kuò)增出6個(gè)條帶，3個(gè)母本特異帶，3個(gè)父本特異帶；mSSCIR74 擴(kuò)增出5個(gè)條帶，3個(gè)母本特異帶，1個(gè)父本特異帶，1個(gè)父母本共有帶（219 bp）；mSSCIR3擴(kuò)增出3個(gè)條帶，1個(gè)母本特異帶，1個(gè)父本特異帶，1個(gè)父母本共有帶；mSSCIR43擴(kuò)增出9個(gè)條帶，5個(gè)母本特異帶，4個(gè)父本特異帶；SMC31CUQ擴(kuò)增出4個(gè)條帶，1個(gè)母本特征帶，3個(gè)父本特征帶。根據(jù)雜種鑒定標(biāo)準(zhǔn)和6對(duì)SSR引物對(duì)組合B后代群體的擴(kuò)增結(jié)果，121個(gè)F1中，82個(gè)為真雜種，39個(gè)為假雜種，無(wú)自交種，真雜種率為67.77%。

2.2.3 ‘南澗果蔗’與云南06-7-3雜交后代鑒定結(jié)果 組合C的母本為‘南澗果蔗’，父本為割手密‘云南06-7-3’，擴(kuò)增結(jié)果表明，父本和母本的擴(kuò)增條帶差異較大（表2），可有效鑒定其雜交后代血緣的真實(shí)性。根據(jù)6對(duì)SSR引物擴(kuò)增結(jié)果和雜交后代真實(shí)性鑒定方法，組合C的189個(gè)F1中，143個(gè)為真雜種，46個(gè)為假雜種，無(wú)自交種，真雜種率為75.66%。

P1為母本‘歪娥’，P2為父本‘云南82-114’。

表2 3個(gè)組合親本的擴(kuò)增條帶統(tǒng)計(jì)情況

2.3 母本和父本遺傳相似性分析

由表3可知，2個(gè)母本地方種間遺傳相似性系數(shù)為0.70，3個(gè)父本割手密間遺傳相似性系數(shù)為0.53～0.70，其中‘云南2015-2’和‘云南06-7-3’遺傳相似性系數(shù)最大為0.70，‘云南82-114’和‘云南06-7-3’間遺傳相似性系數(shù)最小，為0.53，‘云南82-114’和‘云南2015-2’間遺傳相似性系數(shù)為0.60。地方種和割手密種間遺傳相似性系數(shù)范圍為0.38～0.53，小于種內(nèi)的遺傳相似性系數(shù)。表明本研究所選用的6個(gè)SSR標(biāo)記對(duì)甘蔗地方種和割手密種的分辨率較高，可高效鑒定其雜交后代的血緣真實(shí)性。

表3 5個(gè)親本材料的遺傳相似性系數(shù)

2.4 親本的SSR位點(diǎn)遺傳分析

由表4可知，6對(duì)SSR 引物在組合A的37個(gè)真雜種中共擴(kuò)增出52個(gè)條帶，其中18個(gè)為母本特有，29個(gè)為父本特有，其余為父母本共有帶。母本特異性條帶遺傳率為68.47%，父本特異性條帶遺傳率為58.90%。組合B有真雜種82個(gè)，共擴(kuò)增出37個(gè)條帶，其中18個(gè)為母本特異性條帶，16個(gè)為父本特異性條帶，其余為父母本共有帶；母本特異性條帶遺傳率為80.96%，父本特異性條帶遺傳率為76.60%。6對(duì)SSR引物在組合C的真實(shí)后代群體中擴(kuò)增出46個(gè)條帶，20個(gè)為母本特異性條帶，23個(gè)為父本特異性條帶，其余為父母本共有帶；雙親的特異性條帶中，母本條帶遺傳率為73.39%，父本條帶遺傳率為61.45%。3個(gè)組合的雜交后代中，母本條帶遺傳率均高于父本條帶的遺傳率，具有偏母本遺傳傾向。

表4 6個(gè)SSR標(biāo)記的親本特異性條帶數(shù)目及遺傳率

3 討論

雜交是作物產(chǎn)生遺傳變異的重要途徑，是新品種選育、群體構(gòu)建和重要性狀QTL定位的前提和基礎(chǔ)[16]。在甘蔗雜交過(guò)程中，由于人工操作不規(guī)范、母本未進(jìn)行溫湯殺雄等導(dǎo)致的未知來(lái)源花粉混入和母本自交結(jié)實(shí)易造成后代的混雜。對(duì)雜交后代進(jìn)行早期篩選，淘汰假雜種是種質(zhì)創(chuàng)新工作中的重要環(huán)節(jié)。由于甘蔗是高度復(fù)雜的多倍體和非整倍體作物（2n=8x or 10x=100–130）[17-18]，雜交后代遺傳基礎(chǔ)復(fù)雜，性狀分離廣泛，從形態(tài)學(xué)上很難辨別雜種的真實(shí)性。SSR為共顯性標(biāo)記，可區(qū)分純合和雜合，且重復(fù)性好、易操作，已被廣泛應(yīng)用于雜種的真實(shí)性鑒定[19-20]。

在雜種鑒定中，SSR引物的選擇至關(guān)重要，不同的引物鑒定效率不同，理論上純合顯性標(biāo)記只需一個(gè)即可鑒定出全部的雜種后代，而雜合的顯性標(biāo)記至少要用5個(gè)父本特異標(biāo)記才能鑒定出97%的真雜種[21-22]。如本研究中6對(duì)引物對(duì)組合A父母本的擴(kuò)增結(jié)果所示，mSSCIR3擴(kuò)增出2個(gè)父本特異帶而無(wú)母本特異帶，mSSCIR43擴(kuò)增出1個(gè)母本特異帶和4個(gè)父本特異帶，相比其他4對(duì)在父母本上均擴(kuò)增出多個(gè)特異帶的引物而言，鑒定效率較低。綜合6對(duì)SSR引物的擴(kuò)增結(jié)果，3個(gè)F1群體的真雜種率分別為75.51%、67.77%、75.66%，平均真雜種率為72.98%，與陸鑫等[15]、郭育強(qiáng)等[23]和高軼靜等[24]報(bào)道的真雜種率為100%相差較大，這主要是由所選用的引物多態(tài)性及其數(shù)量造成的。周寧寧等[25]研究認(rèn)為引物的多態(tài)性越高，后代擴(kuò)增出現(xiàn)新條帶的幾率就越大。本研究選用的6個(gè)SSR標(biāo)記，多態(tài)性較高，擴(kuò)增出了多條父母本特征帶。因此，在后代擴(kuò)增出父母本沒(méi)有的條帶即視為假雜種的情況下，假雜種出現(xiàn)的概率就會(huì)提高。然而，吳學(xué)蔚等[26]、韓國(guó)輝等[22]研究認(rèn)為，雜交后代擴(kuò)增出現(xiàn)新條帶，能否作為判斷雜種的依據(jù)，需要根據(jù)這些新條帶的確切來(lái)源判斷，并推測(cè)新條帶的出現(xiàn)可能是由于配子在形成過(guò)程中染色體的不等價(jià)交換產(chǎn)生。但是，基于甘蔗基因組的復(fù)雜程度和雜交后代染色體遺傳方式的多樣化，目前的技術(shù)還很難追蹤新條帶的確切來(lái)源。因此，在甘蔗雜種后代鑒定中，真假雜種的判斷和新條帶出現(xiàn)的原因還需開(kāi)展更加深入的研究，這對(duì)了解甘蔗雜交后代的遺傳具有重要意義。

種質(zhì)資源是作物遺傳育種的基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)利用優(yōu)異的種質(zhì)資源是進(jìn)行種質(zhì)創(chuàng)新、選育突破性品種的關(guān)鍵。同時(shí)，親本間遺傳基礎(chǔ)的差異與后代群體的遺傳變異水平及后期能否獲得優(yōu)良株系密切相關(guān)。本研究遺傳相似性分析結(jié)果表明，3個(gè)組合父本和母本的遺傳相似性分別為0.38、0.42和0.53，雙親間遺傳差異較大，雜交后代更有利于獲得廣泛的分離和變異。選用的3個(gè)父本割手密間遺傳相似性分別為0.53、0.60和0.70，也具有一定的多樣性和遺傳差異。據(jù)前人研究報(bào)道，甘蔗和割手密雜交，其染色體遺傳有2n+n和n+n 兩種方式[27]，親本間較大的遺傳差異和雜交后代染色體遺傳方式的多樣性進(jìn)一步增加了后代的遺傳變異水平，提高獲得優(yōu)良育種中間材料和優(yōu)異株系的可能性，提高育種效應(yīng)。此外，本研究的SSR位點(diǎn)遺傳分析表明，3個(gè)組合的后代群體中，其母本條帶的遺傳率均高于父本條帶的遺傳率，后代具有偏母本遺傳傾向。因此，在今后開(kāi)展高產(chǎn)高糖新品種選育時(shí)，應(yīng)注重選擇具有高產(chǎn)高糖的材料為母本，以提高雜交后代高產(chǎn)高糖性狀出現(xiàn)的頻率。

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Identification and Genetic Analysis of F1Hybrids from WildL. of Sugarcane Using SSR Markers

TIAN Chunyan1, BIAN Xin1, DONG Lihua1, WU Caiwen2, LANG Rongbin1, YU Huaxian1, ZHANG Yu1, TAO Lianan1, JING Yanfen1*

1. Ruili Breeding Station, Sugarcane Research Institute, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Ruili, Yunnan 678600, China; 2. Sugarcane Research Institute, Yunnan Academy of Agricultural Sciences / Yunnan Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement, Kaiyuan, Yunnan 661699, China

is the most widely used and the most successful wild species in sugarcane breeding due to its good ratoon ability, strong stress resistance and wide adaptability. It has a great significance for sugarcane cultivars improvement by further exploring and using excellent stress resistance genes resources of widein modern sugarcane breeding programs. To obtain more true hybrids of, three segregation populations of three hundred and fifty-nine F1hybridswere developed from the inter-specific hybridization between two landrace (female) clones and three(male) genotypes in this study. Six SSR primer pairs with polymorphism and clear amplification fragments within parents were selected from twenty-one SSR primer pairs and the high-throughput fluorescence-capillary electrophoresis detection platform were used for SSR genotyping. Subsequently, hybrid identification, SSR fingerprints analysis of five parents, genetic similarity analysis within each two parents, and genetic analysis of parental-specific fragments were performed. The results showed that 6 SSR markers screened out in this study had high resolution and good amplification polymorphism within 5 parents. The map of five parents indicated that each parent had a unique SSR fingerprint, which could effectively identify the blood authenticity of their hybrid offspring. 262 of 359 progenies from three crosses were identified to be true hybrids, and the percentage of true hybrids were 67.77%, 75.51% and 75.66%, respectively, with a mean of 72.98%. Pairwise genetic similarity analysis showed that the coefficients of genetic similarity (SC) between two landraces was 0.70. The SC value of each twogenotypes were 0.53, 0.60 and 0.70, respectively. Whereas, the SC value between landrace andgenotypes ranged from 0.38 to 0.53, suggesting a smaller SC value was existed in inter-species than intra-species. Genetic analysis of SSR fragments revealed that heritability of female specific fragments from three crosses were 68.47%, 80.96% and 73.39%, respectively, with an average of 74.27%. While the heritability of male specific fragments was 58.90%, 76.60% and 61.45%, respectively, with a mean of 65.65%. Collectively, F1generations from inter-specific hybridization between landrace andgenotypes had the genetic tendency to female parent. Therefore, the clones with good comprehensive traits should be used as female preferentially in sugarcane crossing program. The results could provide effective and reliable SSR markers for hybrid identification ofprogenySimultaneously, the true hybrid populations identified of this study could offer good germplasm resources for genetic research of good agronomic traits and provide scientific basis for superparental clones selection.

sugarcane;n; SSR; hybrid identification; genetic

S566.1

A

10.3969/j.issn.1000-2561.2022.10.007

2021-10-27；

2022-03-15

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（No. 31860406）；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目子課題（No. 2018YFD1000503）；云南省基礎(chǔ)研究面上項(xiàng)目（No. 2019FB053）。

田春艷（1989—），女，碩士，助理研究員，研究方向：甘蔗分子育種。*通信作者（Corresponding author）：經(jīng)艷芬（JING Yanfen)，E-mail：jyf@yaas.org.cn。