DOI:10.3969/j.issn.2095-1191.2025.01.013
摘要:【目的】解析玉米自交系遺傳多樣性和群體遺傳結構,為廣西玉米育種實踐提供理論參考?!痉椒ā恳?69份不同遺傳背景的玉米自交系為材料,以7份廣西骨干自交系和3份我國其他地方的骨干自交系為對照,用10K SNP玉米芯片對其進行全基因組掃描,通過遺傳相似度、系統(tǒng)進化、主成分和血緣同源確認(IBD)等分析其遺傳多樣性及群體遺傳結構。【結果】篩選獲得7565個高質量可用SNP分子標記,分布在10條染色體上,平均每條染色體上有756個,標記檢出率均在97.12%以上,平均檢出率達99.57%。174個玉米自交系的雜合率為0.21%~7.28%,平均為0.86%,有144個玉米自交系雜合率不高于1.00%,但有5個玉米自交系的雜合率偏高(31.29%~36.36%)。174份材料間的遺傳相似度為0.486~0.999,平均為0.609,其中2個廣西選育的西南骨干自交系B24(ZNC442)和CK_D2(桂A10341)與其他材料間的遺傳相似度平均值分別為0.642和0.629。由系統(tǒng)發(fā)育進化樹可知,包含10個參考自交系在內(nèi)的179個玉米自交系劃分為Reid群和熱帶亞熱帶群兩大類,其中Reid群含13個自交系,占比為7.26%,熱帶亞熱帶群含166個自交系,占比為92.74%。熱帶亞熱帶群又可細分為7個亞群,其中以Suwan群和CM群為主,分別含56和51個自交系,占比分別為31.28%和28.49%。主成分分析結果顯示,PCA1v3中玉米自交系聚類情況與系統(tǒng)發(fā)育進化樹聚類結果基本一致,能明顯區(qū)分Reid群和熱帶亞熱帶群,且熱帶亞熱帶群中大多自交系分布在CM群和Suwan群參考自交系附近。IBD分群結果顯示,Reid群、Suwan群、CM群和A群的自交系數(shù)量分別有21、47、64和47個。系統(tǒng)進化分析、主成分分析和IBD分群韋恩圖顯示,三者共屬Reid群、Suwan群、CM群和A群的自交系數(shù)量分別為12、35、18和11個?!窘Y論】廣西玉米自交系來源復雜,遺傳背景相似,不同分析方法的劃分結果并不完全一致,需結合育種實踐進行類群劃分。廣西選育的西南骨干玉米自交系ZNC442和桂A10341均屬于A群,最理想組配模式為A群×Reid群,其次是A群×Suwan群和A群×CM群。
關鍵詞:玉米;遺傳多樣性;群體結構;SNP芯片
中圖分類號:S513.024文獻標志碼:A文章編號:2095-1191(2025)01-0149-11
Genetic diversity of 169 maize inbred lines with different genetic backgrounds
ZOU Cheng-lin,HUANG Kai-jian*,HUANG Ai-hua,MO Run-xiu,ZHAI Rui-ning,YANG Meng,WEI Xin-xing
(Maize Research Institute,Guangxi Academy of Agricultual Sciences,Nanning,Guangxi 53007,China)
Abstract:【Objective】To analyze the genetic diversity and population genetic structure of different maize inbred lines,which could provide theoretical reference for maize breeding practice in Guangxi.【Method】Atotal of 169 maize in-bred lines with different genetic backgrounds were used as materials,with 7 Guangxi backbone inbred lines and 3 back-bone inbred lines from other places in China were as control.The whole genome of maize inbred lines was scanned by 10K SNP maize chip.The genetic diversity and population genetic structure were analyzed by genetic similarity,phylo-geny,principal components and homology identification(IBD).【Result】A total of 7565 high-quality and available SNPmolecular markers were identified,which were distributed across 10 chromosomes,with an average of 756 markers per chromosome.The detection rate of these markers was all above 97.12%,with an average detection rate of 99.57%.The heterozygosity rate of the 174 maize inbred lines ranged from 0.21%to 7.28%,with an average of 0.86%.Among them,144 maize inbred lines had a heterozygosity rate not exceeding 1.00%,while the heterozygosity rate of 5 maize inbred lines was relatively high(31.29%to 36.36%).The genetic similarity among the 174 samples ranged from 0.486 to 0.999,with an average of 0.609.Among these,the 2 southwestern core inbred lines bred in Guangxi,B24(ZNC442)and CK_D2(Guangxi A10341),had average genetic similarity values of 0.642 and 0.629 with other materials respectively.The phylogenetic tree showed that the 179 maize inbred lines,including 10 reference inbred lines,were divided into 2 major groups:Reid group and the tropical/subtropical group.The Reid group contained 13 inbred lines,accounting for 7.26%,while the tropical/subtropical group contained 166 inbred lines,accounting for 92.74%.The tropical/subtropical group could be further divided into 7 subgroups,with the Suwan group and the CM group being the main ones,contai-ning 56 and 51 inbred lines respectively,accounting for 31.28%and 28.49%.The principal component analysis(PCA)re-sults showed that the clustering of maize inbred lines in PCA1v3 was basically consistent with the clustering results of the phylogenetic tree,clearly distinguishing the Reid group from the tropical/subtropical group.Most inbred lines in the tropi-cal/subtropical group were distributed near the reference inbred lines of the CM group and the Suwan group.The IBD clus-tering results showed that the Reid group,Suwan group,CM group and A group had 21,47,64 and 47 inbred lines re-spectively.The Venn diagram of phylogenetic analysis,principal component analysis and IBD grouping Venn diagram showed that the number of inbred lines shared by the Reid group,Suwan group,CM group and A group were 12,35,18 and 11 respectively.【Conclusion】The maize inbred lines in Guangxi have complex origin and similar genetic back-grounds.The classification results obtained from different analytical methods are not entirely consistent.Therefore,it is necessary to integrate breeding practice to conduct group classification.The southwest backbone maize inbred lines ZNC442 and Gui A10341 bred in Guangxi belong to A group.The best mating pattern is A group×Reid group,followed by A group×Suwan group and A group×CM group.
Key words:maize;genetic diversity;population structure;SNP chips
Foundation items:National Key Research and Development Program of China(2023YFD1201104);Basic Re-search Project of Guangxi Academy of Agricultural Sciences(Guinongke 2021YT015)
0引言
【研究意義】玉米(Zea mays L.)作為我國第一大作物,在糧食、飼料、經(jīng)濟和能源等各領域發(fā)揮重要作用(黎裕和王天宇,2017;冷益豐等,2024)。豐富的玉米種質資源是玉米育種的基礎,是實現(xiàn)玉米高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質、抗病和抗旱等育種目標的重要基礎(Wang et al.,2022)。廣西位于我國南部和西南部交界處,地理和生態(tài)環(huán)境復雜,需不同類型玉米品種與之相適應,造就了廣西多樣化的玉米種質資源(時成俏,2019)。20世紀90年代,廣西開始從美國、墨西哥、泰國和我國黃淮海及西南等地分別引進先鋒公司、國際玉米小麥改良中心(CIMMYT)、蘇灣農(nóng)場(Suwan)及國內(nèi)的溫熱帶玉米材料,通過長期的馴化和改良,創(chuàng)制了表型和基因型豐富的種質,許多被運用到廣西的玉米育種實踐中,為廣西玉米育種發(fā)展作出了重要貢獻(陳澤輝等,2005;程偉東等,2008;黃開健等,2011)。隨著大量不同來源玉米種質的引進,使廣西現(xiàn)有玉米種質存在背景來源復雜、親緣關系不清等問題,不利于玉米種質的科學高效利用。因此,研究廣西玉米自交系遺傳多樣性和群體遺傳結構,明確其親緣關系,劃分其雜種優(yōu)勢群,對創(chuàng)新廣西優(yōu)異玉米種質和培育廣西優(yōu)良玉米新品種具有重要的指導意義。【前人研究進展】單核苷酸多態(tài)性(Single nucleotide polymorphisms,SNP)分子標記技術具有分布廣、通量高、遺傳穩(wěn)定性強和分型簡單等優(yōu)點(Corrado et al.,2013)。目前國內(nèi)外已廣泛應用該技術開展玉米種質遺傳多樣性和群體遺傳結構研究(吳金鳳等,2014;史亞興等,2015;Zhang et al.,2016)。在國外,研究者們利用不同SNP芯片對來自于美國、泰國、中國及CIMMYT、國際熱帶農(nóng)業(yè)研究所(IITA)、南非夸祖魯納塔爾大學(UKZN)等國家或單位的玉米種質進行遺傳多樣性和群體遺傳結構分析,并根據(jù)SNP分子標記檢測結果劃分為熱帶亞熱帶玉米群、溫帶玉米群等(Adu etal.,2019;Wang et al.,2022;Dube et al.,2023)。在國內(nèi),研究者利用不同SNP芯片對本地種質和外引種質進行聚類分析,并將其分類歸入到國內(nèi)的一些主要類群中。吳迅(2013)基于56110個SNP分子標記將367份玉米自交系劃分為外引種質和本地種質2個亞群,并進一步細分為瑞德、蘭卡斯特、塘四平頭、溫熱I和P群等五大雜種優(yōu)勢類群。Liu等(2015)利用Maize-SNP50芯片(約含56110個SNP位點)將240份我國常用玉米自交系劃分為Lan、LRC、PB、Reid和SPT等5個亞群。趙久然等(2018)利用MaizeSNP3072芯片將來源于美國和國內(nèi)地方雜種優(yōu)勢群的344份玉米自交系劃分為旅大紅骨群、黃改群、Iodent群、蘭卡斯特群、P群、改良瑞德群、瑞德群和X群等8個類群。高嵩等(2021)利用6973個SNP分子標記對205份玉米自交系進行群體遺傳結構、遺傳多樣性和類群間遺傳關系分析,把自交系劃分為旅大紅骨群、塘四平頭群、蘭卡斯特群、PA、PB群、瑞德群和熱帶類群7個類群。近年來,廣西逐漸利用SNP芯片對玉米遺傳多樣性和群體遺傳結構開展相關研究。曾艷華等(2020)、賀囡囡等(2021)、范競升等(2023)、謝和霞等(2023)利用SNP芯片獲得遺傳多樣性和群體遺傳結構分析數(shù)據(jù),并分別對爆裂玉米、甜玉米及廣西地方農(nóng)家玉米品種進行雜種優(yōu)勢群劃分,為廣西玉米科學組配組合提供參考?!颈狙芯壳腥朦c】目前利用SNP芯片開展玉米遺傳多樣性和群體遺傳結構研究主要集中在廣西玉米地方農(nóng)家品種和甜糯玉米自交系方面,對廣西普通玉米自交系遺傳多樣性和群體遺傳結構的研究報道甚少。【擬解決的關鍵問題】以169份不同遺傳背景的玉米自交系為材料,利用10K SNP玉米芯片對其進行全基因組掃描,通過遺傳相似度、系統(tǒng)進化、主成分和血緣同源確認(IBD)等分析其遺傳多樣性及群體遺傳結構,為廣西玉米種質創(chuàng)新和新品種選育提供理論依據(jù)。
1材料與方法
1.1試驗材料
供試材料為169份不同遺傳背景的普通玉米自交系,主要為引進CIMMYT的熱帶種質自交系及利用美國跨國公司子公司熱帶商業(yè)種質、東南亞國家種質、我國西南種質為遺傳背景材料而選育的自交系等,由廣西農(nóng)業(yè)科學院玉米研究所提供。參考玉米自交系10份,包括7份廣西骨干自交系(F06、桂兆18421、桂A10341、先21A、CML161、CML171和雙M9)和3份我國其他地方骨干自交系(FL199、Y0921和掖478),分別由廣西農(nóng)業(yè)科學院玉米研究所和中國農(nóng)業(yè)科學院提供。材料編號、名稱及來源見表1。
1.2基因型分析
于玉米5~6葉期,取各材料約5 g葉片,采用CTAB法提取DNA。利用北京中玉金標記生物技術股份有限公司開發(fā)的10K SNP微陣列芯片獲得每個材料的基因型數(shù)據(jù)。首先通過對數(shù)據(jù)質控(Date quality control,DQC)gt;0.82和標記檢出率(Call rate,CR)gt;0.97的樣品進行SNP位點質控,對剩余8081個標記進一步過濾,去除缺失率(Miss)lt;0.1和最小等位基因頻率(Minor allele frequency,MAF)gt;0.05的位點,經(jīng)篩選后最終獲得7565個可用標記。
1.3統(tǒng)計分析
計算樣品雜合率(Heterozygosity),將基因型一致的標記個數(shù)除以可成功分型的標記總數(shù),從而獲得樣品間的遺傳相似度(范競升等,2023)。使用Treebest的NJ-tree模型構建系統(tǒng)發(fā)育進化樹(Vilella et al.,2009),采用GCTA對樣品進行主成分分析(PCA)(Yang et al.,2011),采用admixture軟件對樣品進行群體遺傳結構分析(Alexander et al.,2009)。
2結果與分析
2.1多態(tài)性SNP位點分布情況
篩選獲得7565個高質量可用SNP分子標記,占SNP芯片設計標記總數(shù)(9433個)的80.20%,說明該芯片大部分標記均能用于廣西普通玉米自交系的基因型分析。高質量可用SNP標記在玉米10條染色體上的分布情況如圖1所示。平均每條染色體上有756個SNP分子標記,其中以1號染色體上的SNP分子標記數(shù)量最多,為1195個,占可用SNP分子標記總數(shù)的15.80%;10號染色體上的SNP分子標記數(shù)量最少,為515個,占可用SNP分子標記總數(shù)的6.81%。由圖2可知,標記檢出率均在97.12%以上,平均檢出率達99.57%,檢出率大于99.0%以上的標記占89.64%,表明該芯片對廣西普通玉米自交系SNP位點有較高的分辨率。
2.2雜合率分析結果
由圖3可知,174個玉米自交系的雜合率為0.21%~7.28%,平均為0.86%,其中有144個玉米自交系雜合率不高于1.00%,說明絕大部分參試材料純合度極高,但也有5個玉米自交系A590(XY30T6 0-21)、B399(P3-7)、D64(HY39722)、D90(XD907)和D91(S313)雜合率偏高,分別為36.36%、34.78%、32.53%、31.47%和31.29%,推測這些材料的遺傳背景發(fā)生混雜。
2.3材料間遺傳相似度分析結果
去除5份雜合率異常材料,對剩余174份材料進行遺傳相似度分析,結果共獲得15051個遺傳相似度數(shù)值。從遺傳相似度箱線圖(圖4)可知,174份材料間的遺傳相似度為0.486~0.999,平均為0.609。遺傳相似度最低的10個組合依次為B462和B540(0.486)、B123和D95(0.490)、B123和B540(0.491)、B123和CK_D1(0.493)、D22和D95(0.495)、B123和CK_D15(0.496)、B54和D95(0.497)、B540和D22(0.498)、B462和D95(0.498)、B540和CK_B427(0.499);最高的10個組合依次為B419和D45(0.999)、B39和D5(0.998)、A640和B19(0.997)、B195和B95(0.994)、B5和CK_D2(0.992)、B283和D14(0.992)、B24和B310(0.990)、D95和CK_D1(0.967)、A720和D62(0.935)、B398和D20(0.927)。2個廣西選育的西南骨干自交系B24(ZNC442)和CK_D2(桂A10341)與其他自交系間的遺傳相似度平均值分別為0.642和0.629,變異幅度分別為0.513~0.990和0.521~0.992,遺傳相似度最低分別是B24和B540、D2和B540,遺傳相似度最高分別是B24和B310、D2和B5。
2.4玉米自交系系統(tǒng)進化分析結果
根據(jù)玉米自交系雜種優(yōu)勢群在系統(tǒng)發(fā)育進化樹中的(圖5)位置,可將所有玉米自交系劃分為Reid群和熱帶亞熱帶種質群兩大類,其中Reid群包含參考玉米自交系CK_B427(掖478)、CK_D1(FL119)和CK_D15(Y0921)等13個玉米自交系,占比為7.26%;熱帶亞熱帶種質群含166個玉米自交系,占比為92.74%,可進一步劃分為7個亞群,分別為包含參考玉米自交系CK_B9(CML161)、CK_B299(雙M9)和CK_B147(CML171)的CM群;包含參考玉米自交系CK_D2(桂A10341)和CK_B412(先21A)的A群;包含參考玉米自交系CK_B122(桂兆18421)的Suwan群;4個不包含任何參考玉米自交系的未知1群、未知2群、未知3群和未知4群。7個亞群中Suwan群所含玉米自交系最多,為56個,占比為31.28%;其次是CM群,為51個,占比為28.49%;A群、未知1群、未知2群、未知3群和未知4群包含玉米自交系分別為13、2、11、6和17個。
2.5玉米自交系的主成分分析結果
主成分分析方法能將不同自交系聚類成不同優(yōu)勢類群,可明確169個不同遺傳背景自交系的遺傳結構。通常所有材料的變異均可由主成分分析圖的前3個維度來解釋,同時這3個維度也是遺傳變異最多的(Yang et al.,2011)。分別將維度PCA1v2、PCA1v3和PCA2v3提取出來制成二維圖,結果(圖6)發(fā)現(xiàn),PCA1v3玉米自交系聚類情況與系統(tǒng)發(fā)育進化樹聚類結果基本一致。由圖6-B可知,PCA1v3大部分自交系明顯區(qū)分為Reid群與熱帶亞熱帶種質兩大類群,Reid群是以SCML0849、Y0921、2045、Y1027、GML9616、掖478為代表的Reid種質改良系,熱帶亞熱帶類群主要劃分成3個亞群:以Suwan種質選育或改良的自交系如桂兆18421、SP221、SU138等劃分為Suwan群;以引進收集CIMMYT熱帶種質自交系如CLYN463、CML451、CML161、CLYN485、雙M9等自交系劃分為CM群;以美國熱帶商業(yè)種質選育或改良的自交系如桂A10341、GL10342、先21A、ZNC442等劃分為A群。A群是一個新的獨特高配合力優(yōu)勢群,與Reid群自交系的遺傳距離最遠,說明與Reid種質有更強的雜種優(yōu)勢,易選育出新的品種,與川單99(ZNC442×SCML0849)、桂單686(GML9616×ZNC442)、農(nóng)華606(Y0921×ZNC442)、桂單6301(GL10342×SCML0849)等系列品種選育所用的雜種優(yōu)勢模式相符,其次與Suwan群和CM群的遺傳距離較遠,先后育成了桂單162(SP221×先21A)、桂單658(桂A10341×GML71)、兆玉200(CLYN463×桂A10341)等品種??梢姡趯嵺`育種工作中,理想的雜種優(yōu)勢模式為溫帶種質與熱帶種質雜種優(yōu)勢模式A群×Reid群,其次是雙熱雜種優(yōu)勢模式A群×Suwan或CM群。
2.6 IBD分析結果
IBD是按照國內(nèi)的幾大主要血緣(Reid、塘四平頭等)去拆分材料的血緣構成,從而實現(xiàn)對材料血緣構成的細分,取遺傳比例最高的血緣作為IBD分群結果。IBD分群結果(表2)顯示,Ried群、Suwan群、CM群和A群分別包含21、47、64和47個玉米自交系,其中Reid群含玉米自交系最少,CM群含玉米自交系最多。該方法分群中B24(ZNC442)的A群遺傳背景比例為0.4350,明顯高于其他3個群,同時與參考自交系CK_D2(桂A10341)的遺傳相似度達0.7337,同樣明顯高于其他參考自交系。部分玉米自交系在每個血緣中的占比差異不明顯,如分到CM群的B146(D1106-11)血緣占比為0.238,而其所含A群的血緣占比為0.243。
2.7韋恩圖分析結果
利用韋恩圖展示系統(tǒng)進化分析、主成分分析和IBD分群結果,如圖7所示。三者共屬Reid群、Suwan群、CM群和A群的自交系數(shù)量分別為12、35、18和11個。
3討論
雜種類群的合理劃分能科學指導不同類群的自交系進行組配,使育種思路清晰,減少或避免組合測配的盲目性,提高育種效率,對玉米育種具有重要的指導意義(王思予,2014;吳金鳳等,2014)。目前對玉米種質類群的劃分并不統(tǒng)一,張世煌等(2000)認為雜種優(yōu)勢群的劃分應盡量向兩群靠攏,最終歸納為2個雜種優(yōu)勢群,故提出了兩群劃分策略。也有學者將我國常用玉米自交系劃分為4個類群或5個類群,甚至更多的類群(王懿波等,1997;番興明等,2001)。無論是兩群劃分策略還是多群劃分策略,均存在一定的利弊。本研究通過構建系統(tǒng)發(fā)育進化樹,將所有玉米自交系劃分為Reid群和熱帶亞熱帶群,該結果支持玉米雜種優(yōu)勢群的兩群劃分策略說法。由于本研究絕大部分來源于CIMMYT和廣西本地自選系的玉米自交系屬于熱帶亞熱帶群,通過細分發(fā)現(xiàn),熱帶亞熱帶群又可分為7個亞群,其中以Suwan群和CM群為主,分別含56和51個,占比分別為31.28%和28.49%。主成分分析中的PCA1v3也進一步驗證了系統(tǒng)發(fā)育進化樹的結果,主成分分析能將大部分玉米自交系明顯區(qū)分為Reid群和熱帶亞熱帶群,同樣熱帶亞熱帶群中的玉米自交系大多分布在CM群和Suwan群參考自交系附近。而IBD分群結果也同樣顯示,Reid群自交系僅有21個,大部分屬于熱帶亞熱帶群中的Suwan群、CM群和A群。多個亞群的劃分也說明了多群劃分策略的合理性。
本研究發(fā)現(xiàn),無論是從系統(tǒng)發(fā)育進化樹上的距離還是主成分分析的聚集情況,除全部Reid群及少數(shù)熱帶亞熱帶群自交系外,大部分自交系間的差異并不十分明顯,導致部分自交系按照不同方法劃分的類群結果并不完全一致。系統(tǒng)進化分析、主成分分析和IBD分群韋恩圖顯示,三者共屬Reid群、Suwan群、CM群和A群的自交系材料數(shù)量分別為12、35、18和11個,3種分析方法能統(tǒng)一類群劃分的自交系一共只有76個,占比42.46%,大部分自交系類群的劃分并不統(tǒng)一。這可能與玉米自交系的來源復雜有關,因此在對玉米自交系進行類群劃分時,部分自交系需將SNP分子標記檢測結果與實際育種實踐相結合,進行綜合考慮。例如,作為我國南方地區(qū)骨干玉米自交系的B24(ZNC442),根據(jù)系統(tǒng)進化分析結果,其屬于Suwan群,而根據(jù)主成分分析和IBD分群結果,其屬于A群。進一步分析發(fā)現(xiàn),B24(ZNC442)在系統(tǒng)發(fā)育進化樹中與Suwan群所屬參考自交系CK_B122(桂兆18421)仍有一定距離,而3種主成分分析中B24(ZNC442)與A群所屬參考自交系CK_D2(桂A10341)最接近,IBD分群中B24(ZNC442)同樣與A群所屬參考自交系CK_D2(桂A10341)遺傳相似度最高,達0.7337。育種實踐中B24(ZNC442)常與Suwan群易配制出優(yōu)良組合,而與A群所屬自交系較少配制出優(yōu)良組合。綜合上述分析,B24(ZNC442)屬于A群。我國西南地區(qū)骨干玉米自交系CK_D2(桂A10341)是利用美國先正達公司玉米雜交組合(偏向熱帶亞熱帶玉米種質)作基礎材料選育而成,由于血緣來源較為清楚,屬于A群。
通常情況下,來自不同雜種優(yōu)勢群的玉米自交系間組配出優(yōu)勢組合的概率要遠高于選自同一雜種優(yōu)勢群的玉米自交系(潘光堂等,2020)。根據(jù)該理論,自交系B24(ZNC442)和CK_D2(桂A10341)均屬于A群,理論上可與Reid群、Suwan群、CM群以及其他未知群的自交系進行組配。但育種實踐中,ZNC442和桂A10341通常與來自于Reid群、CM群、Suwan群的玉米自交系配合力較高。如ZNC442與來自于Reid群的D56(GML9616-1)、D95(SCML0849)、D24(SCML5409)、D19(Y1027)成功育成了桂單686、川單99、創(chuàng)世90、川單706;桂A10341與來自于Reid群的D95(SCML0849)、CM群的B112(CLYN463)、Suwan群的B84(XD9611)、B132(GML71)分別成功育成了桂單6305、兆玉200、桂單662、桂單658。因此,在SNP芯片分群的基礎上,再結合育種實踐,可成功預測部分重要玉米自交系的雜種優(yōu)勢群模式。本研究發(fā)現(xiàn),2個西南骨干玉米自交系桂A10341和ZNC442與其他類群自交系間最理想組配模式均為A群×Reid群,其次為A群×CM群和A群×Suwan群。
遺傳相似度分析能反映不同材料間的遺傳變異程度,可為血緣劃分和材料測配提供依據(jù),遺傳相似度越小,血緣關系越遠,組配出優(yōu)良組合的概率就越高,反之,組配出優(yōu)良組合的概率就越?。ㄚw仁欣等,2018;賀囡囡等,2021)。本研究結果顯示,廣西玉米自交系相互間遺傳相似度較高,平均值達0.609,說明廣西玉米自交系材料存在一定的同質化情況,可能與同一單位或地區(qū)對玉米的選育目標相同有關,最終出現(xiàn)玉米材料趨同性。通過加大不同單位和地區(qū)間,尤其是生態(tài)環(huán)境相似地區(qū)間玉米種質材料的交換和利用,能充分發(fā)掘本地區(qū)玉米種質的優(yōu)勢,有效提高玉米種質利用的潛力和范圍。例如,玉米自交系ZNC442與其他材料間的遺傳相似度平均值較高,該材料與廣西本地種質組配,較難獲得特殊配合力較高的組合,目前僅桂單686在廣西審定。而通過與四川農(nóng)業(yè)大學玉米研究所的材料交換利用后,該種質作為親本被四川、云南、貴州和重慶等西南各?。▍^(qū)、市)引進,先后審定了川單99、榮玉豐贊、創(chuàng)世90、川單706、農(nóng)華606和渝單803等10多個玉米品種,獲得了巨大成功,尤其是川單99近幾年一直是西南地區(qū)行業(yè)關注度最高、市場影響力最大的玉米品種(蘭海等,2023)。另外,廣西骨干玉米自交系桂A10341被貴州省農(nóng)業(yè)科學院旱糧作物研究所引進,同樣組配出多個具有潛力的玉米組合。
廣西主要玉米種植區(qū)屬于我國西南山地玉米區(qū),地形復雜,生態(tài)環(huán)境多樣,需要多種類型的玉米品種與之相適應(鄒成林等,2021)。不同類型玉米品種的選育依賴于豐富的玉米種質資源,近20年來廣西通過不斷從國內(nèi)外各地引進玉米種質資源,通過改良和培育創(chuàng)制出許多適應性強、各具特色的玉米自交系,擴大了育種材料規(guī)模。但由于缺乏對這些玉米種質的系統(tǒng)分類研究,導致許多玉米種質來源分類不清晰,雜優(yōu)模式不清楚。因此,今后需在繼續(xù)拓展和創(chuàng)新玉米種質的基礎上,加強對優(yōu)良玉米種質的評價和遺傳多樣性研究,同時重視與西南各省玉米選育單位間種質的交換和利用。
4結論
廣西玉米自交系來源復雜,遺傳背景相似,不同分析方法的劃分結果并不完全一致,需結合育種實踐進行類群劃分。廣西選育的西南骨干玉米自交系ZNC442和桂A10341均屬于A群,最理想組配模式為A群×Reid群,其次是A群×Suwan群和A群×CM群。
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(責任編輯:陳燕)
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