基于SSR熒光標(biāo)記的吉單系列玉米品種遺傳分析

劉文國(guó)，張志軍，趙萬(wàn)慶，楊偉光，路　明

(1 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118；2 吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 玉米研究所/玉米國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室(長(zhǎng)春)，吉林 公主嶺136100)

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基于SSR熒光標(biāo)記的吉單系列玉米品種遺傳分析

劉文國(guó)1,2，張志軍2，趙萬(wàn)慶2，楊偉光1，路明2

(1 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118；2 吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 玉米研究所/玉米國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室(長(zhǎng)春)，吉林 公主嶺136100)

【目的】 利用分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)吉單系列玉米品種親本自交系的遺傳關(guān)系進(jìn)行剖析，為今后自交系類群劃分和雜交種組配奠定基礎(chǔ)。 【方法】 利用49對(duì)SSR熒光標(biāo)記對(duì)2000-2009年審定的吉單系列玉米品種親本自交系進(jìn)行分析，根據(jù)Nei’s遺傳距離，利用UMGMA 聚類法和主成分分析法進(jìn)行分析?！窘Y(jié)果】 49對(duì)標(biāo)記在65份自交系間共檢測(cè)出340個(gè)等位基因變異，每對(duì)引物檢測(cè)出3～12個(gè)等位基因，平均6.94個(gè)，平均多態(tài)性信息量0.601，平均基因多樣性指數(shù)0.644。Nei’s遺傳距離變化于0.15～2.26，平均1.05。將65份自交系劃分為Reid群、蘭卡斯特、PB、四平頭、旅大紅骨、Volga和其他等7個(gè)類群，其中以Reid群、蘭卡斯特、四平頭、PB和Volga這5個(gè)類群為主。主要應(yīng)用的雜種優(yōu)勢(shì)模式有Reid群×四平頭群、蘭卡斯特群×四平頭群、Reid群×Volga群、蘭卡斯特群×PB群、Reid群×蘭卡斯特群和Reid群×PB群等6種，尤其以Reid群×四平頭群、蘭卡斯特群×四平頭群和Reid群×Volga群這3種雜種優(yōu)勢(shì)模式占優(yōu)勢(shì)。確定了以吉V022、吉V993為代表的歐洲Volag種質(zhì)與我國(guó)的Reid群、蘭卡斯特、四平頭等類群存在距離，并獨(dú)立成群，建立了Reid群×Volga和四平頭群×Volga 2個(gè)新的雜種優(yōu)勢(shì)模式，育成吉單519、吉單535、吉單522、吉單505、吉單517等一系列玉米品種并大面積推廣應(yīng)用?！窘Y(jié)論】 2000-2009年的吉單系列玉米品種具有較豐富的遺傳多樣性，在涵蓋我國(guó)主要玉米類群的基礎(chǔ)上，還具有Volag這一獨(dú)特類群。

吉單系列玉米；SSR熒光標(biāo)記；遺傳基礎(chǔ)

吉林省是我國(guó)重要的玉米主產(chǎn)區(qū)，2013年玉米種植面積和產(chǎn)量分別占全國(guó)的9.7%和12.7%，單產(chǎn)水平位于全國(guó)首位。因此，提高該地區(qū)的玉米產(chǎn)量和品質(zhì)對(duì)保障國(guó)家糧食安全具有重要意義。在過(guò)去的幾十年里，吉單(四單)系列品種如吉單101、四單8、吉單131、吉單180、吉單159、四單19、吉單209、吉單27等均為吉林省不同時(shí)期的代表性品種，為吉林省糧食生產(chǎn)做出了巨大貢獻(xiàn)。但近十年來(lái)，吉林省玉米市場(chǎng)逐漸受到來(lái)自國(guó)外公司品種先玉335的沖擊[1-2]，對(duì)吉林省乃至我國(guó)的玉米產(chǎn)業(yè)帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)和深刻影響，我國(guó)的玉米新品種培育陷入了種質(zhì)遺傳基礎(chǔ)薄弱的瓶頸。而以美國(guó)為代表的玉米育種發(fā)達(dá)國(guó)家，早已開(kāi)展了對(duì)已推廣玉米品種的回顧性研究，這可為進(jìn)一步發(fā)掘新品種遺傳潛力及提高產(chǎn)量能力提供參考和指導(dǎo)。因此，開(kāi)展玉米品種的種質(zhì)遺傳基礎(chǔ)研究對(duì)今后確定育種策略和路線具有重要意義。

在國(guó)外，對(duì)玉米商業(yè)化雜交種的遺傳背景研究比較深入。Mikel[3-4]分析了2004-2008年商業(yè)雜交種的遺傳背景，包括孟山都、杜邦先鋒和先正達(dá)等種業(yè)公司的雜交種，對(duì)305個(gè)親本自交系進(jìn)行研究，分析了商業(yè)雜交種在現(xiàn)代商業(yè)育種中的貢獻(xiàn)，以及母本群和父本群的遺傳基礎(chǔ)及變化趨勢(shì)等。在國(guó)內(nèi)，吳景鋒[5]、曾三省[6]、王懿波等[7]基于系譜法對(duì)我國(guó)的玉米種質(zhì)基礎(chǔ)進(jìn)行了研究；郭海鰲等[8]、焦仁海等[9-10]、王敏等[11]對(duì)吉林省不同時(shí)期主要玉米雜交種的遺傳基礎(chǔ)進(jìn)行了研究，但缺乏吉單系列玉米品種的系統(tǒng)性研究，尤其對(duì)于2000年后玉米品種的遺傳基礎(chǔ)進(jìn)行研究更具有現(xiàn)實(shí)意義。

分子標(biāo)記技術(shù)的發(fā)展為玉米自交系的遺傳關(guān)系研究提供了新的手段。國(guó)內(nèi)外的研究均已證實(shí)，利用分子標(biāo)記可有效地對(duì)玉米自交系進(jìn)行遺傳變異分析及類群劃分[12-13]，尤其是SSR標(biāo)記因具有共顯性、高度重復(fù)性、多態(tài)性好、穩(wěn)定可靠以及經(jīng)濟(jì)方便等優(yōu)點(diǎn)更適合用來(lái)進(jìn)行分析[12-21]。但傳統(tǒng)的SSR標(biāo)記技術(shù)用PAGE膠分離銀染檢測(cè)耗時(shí)、耗力、非自動(dòng)化，在大規(guī)模、多批次的數(shù)據(jù)收集和分析時(shí)不適用，不能滿足現(xiàn)代規(guī)?；肿佑N的要求。熒光標(biāo)記毛細(xì)管電泳檢測(cè)技術(shù)因具有高效、自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了SSR標(biāo)記與高效、自動(dòng)化技術(shù)的結(jié)合[22]，并已經(jīng)應(yīng)用于研究中[23-25]。

本研究基于SSR熒光標(biāo)記檢測(cè)技術(shù)，對(duì)2000-2009年審定的吉單系列玉米品種的親本自交系進(jìn)行基因型分析，剖析該階段種質(zhì)的遺傳基礎(chǔ)，可為今后玉米自交系的改良與利用及育種技術(shù)路線的確立提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1供試材料

選擇2000-2009年育成的吉單系列玉米品種的親本自交系共59份，另外以代表我國(guó)玉米核心種質(zhì)的6個(gè)骨干自交系黃早四(四平頭群)、掖478(PA群)、B73(BSSS)、Mo17(Lancaster群)、齊319(PB群)和丹340(旅大紅骨)為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)驗(yàn)種，共計(jì)65份自交系(表1)，均由吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所提供。

表 1　供試玉米自交系及來(lái)源Table 1　Tested maize inbred lines and their origins

表 1(續(xù))　Continued table 1

表 1(續(xù))　Continued table 1

1.2SSR引物

按照擴(kuò)增條帶清晰、多態(tài)性豐富、擴(kuò)增帶型穩(wěn)定、在染色體上均勻分布的原則篩選49對(duì)SSR標(biāo)記(表2)，SSR標(biāo)記的5′端分別用Hex、6-Fam、Ned 等進(jìn)行熒光標(biāo)記，供試標(biāo)記由中美泰和生物技術(shù)(北京)有限公司合成。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1DNA的提取將供試玉米自交系種子種植于苗盤，待長(zhǎng)至3～5 葉期時(shí)采集葉片，采用CTAB法提取并純化DNA[26]，經(jīng)紫外分光光度計(jì)檢測(cè)DNA 的品質(zhì)和質(zhì)量濃度，并將DNA 質(zhì)量濃度稀釋至10 ng/μL，備用。

1.3.2PCR擴(kuò)增(1)PCR反應(yīng)體系。采用10 μL 的擴(kuò)增反應(yīng)體系，其中含1×PCR Buffer(含2 mmol/L Mg2+)、25 μmol/L dNTP、0.4 UTaqDNA 聚合酶、2.4 mmol/L 正反向引物、25 ng DNA 模板。

(2)PCR 反應(yīng)條件。DNA 預(yù)變性5 min；94 ℃變性45 s，60 ℃退火45 s，72 ℃ 1 min，35 個(gè)循環(huán)；72 ℃終延伸5 min，4 ℃保存。不同引物選擇適宜的退火溫度。

1.3.3擴(kuò)增產(chǎn)物的變性和熒光檢測(cè)向96 孔板中，分別加入1～2 μL 純化的PCR 產(chǎn)物，9 μL 甲酰胺和0.12 μL內(nèi)標(biāo)，3 000 r/min 離心1 min。于PCR 儀上95 ℃變性5 min，立即置于冰上。在ABI3730XL DNA 分析儀上完成自動(dòng)熒光檢測(cè)。

1.4數(shù)據(jù)分析方法

1.4.1數(shù)據(jù)讀取利用GeneScan 和Genotyper 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)收集與圖像分析。

1.4.2遺傳參數(shù)分析利用PowerMarker V3.25軟件[27]對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行遺傳參數(shù)分析，計(jì)算等位基因數(shù)(number of alleles)、基因多樣性指數(shù)(gene diversity，D)和多態(tài)性信息量(PIC)。

式中：plu為第l個(gè)位點(diǎn)第u個(gè)等位變異的頻率，k為等位變異數(shù)，plv為第l個(gè)位點(diǎn)第v個(gè)基因型的頻率，v為基因型。

1.4.3遺傳距離聚類分析利用PowerMarker V3.25軟件[27]計(jì)算Nei’s(1972年)遺傳距離。

式中：pij、qij分別為兩群體在第j位點(diǎn)第i個(gè)等位變異的頻率，aj是在j位點(diǎn)的等位變異數(shù)，m是檢測(cè)位點(diǎn)總數(shù)。

按UMGMA法進(jìn)行聚類分析，用MEGA3.1[28]繪制種群間的聚類圖。

1.4.4主成分分析基于Nei’s 遺傳距離，利用NTSYS-pc2.11軟件進(jìn)行主成分分析，并繪制二維、三維空間聚類圖。

2　結(jié)果與分析

2.165份玉米自交系的SSR標(biāo)記

表2結(jié)果表明，49對(duì)SSR熒光標(biāo)記共檢測(cè)出340個(gè)等位基因變異，每個(gè)標(biāo)記檢測(cè)出3～12個(gè)等位基因，平均6.94個(gè)。phi96100的等位基因變異最豐富(12個(gè))，phi073、phi014標(biāo)記的等位基因變異豐富度最低(3個(gè))。每個(gè)標(biāo)記的多態(tài)性信息量(PIC)在0.289～0.850，平均0.601，其中標(biāo)記phi064的PIC最大(0.850)，而umc1061的PIC最低(0.289)?；蚨鄻有灾笖?shù)在0.335～0.865，平均0.644。表明所選的標(biāo)記絕大多數(shù)都具有較好的多態(tài)性。

表 2　49個(gè)標(biāo)記在65份玉米自交系之間擴(kuò)增的遺傳多樣性統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 2　Summary of genetic diversity of 49 SSRs markers detected in 65 maize inbred lines

表 2(續(xù))　Continued table 2

2.265份玉米自交系的遺傳距離和聚類分析

對(duì)49個(gè)SSR 標(biāo)記的340個(gè)等位基因變異進(jìn)行計(jì)算，65份玉米自交系的遺傳距離在0.15～2.26，平均為1.05，72.6%集中于0.8～1.4(圖1)。按照UMGMA 法對(duì)65份玉米自交系進(jìn)行遺傳距離聚類，依據(jù)聚類結(jié)果可分成6個(gè)類群和1個(gè)其他群(圖2)，結(jié)合各聚類群中是否含有不同種質(zhì)類群的代表性自交系來(lái)確定類群的名稱。類群1(Group 1，G1)為Reid群，包含PA和BSSS，主要有B73、掖478、鐵7922、C8605、9046等24份自交系，占自交系總數(shù)的36.92%。類群2(Group 2，G2)為蘭卡斯特群，主要有Mo17、W9706、吉1037、合344、四-144等14份自交系，占自交系總數(shù)的21.54%。類群3(Group 3，G3)為PB群，主要有齊319、599-20-1、673等8份自交系，占自交系總數(shù)的12.54%。類群4(Group 4，G4)為四平頭群，主要有黃早四、吉853、四-287等6份自交系，占自交系總數(shù)的9.23%。類群5(Group 5，G5)為旅大紅骨群，主要有丹340、A415、GY349等4份自交系，占自交系總數(shù)的6.15%。類群6(Group 6，G6)是來(lái)源于歐洲的Volga種質(zhì)，從中選育出吉V022、吉V993等3份自交系，獨(dú)立成群。此外，還有丹598、956-34、中106、綜31、H10、西公等6份自交系不能歸屬到這6個(gè)類群中，這些自交系均具有混合、外來(lái)或綜合種等復(fù)雜的遺傳背景。

在這65份玉米自交系中，有50份自交系具有明確的系譜信息，將聚類結(jié)果與系譜關(guān)系進(jìn)行對(duì)比，有46份自交系符合，1份自交系(J9206)不符，3份(B467、428和丹598)因含有地方種質(zhì)或血緣復(fù)雜，不能從系譜關(guān)系上明確其具體歸屬。

圖 1　65份玉米自交系的Nei’s遺傳距離的頻次分布Fig.1　Distribution of pairwise Nei’s genetic distance calculated for 65 maize inbred lines genotyped with 49 SSR markers

圖 2供試玉米自交系的UPGMA 聚類樹(shù)

Fig.2UPGMA tree for tested maize inbred lines

2.365份玉米自交系的主成分分析

基于Nei’s(1972)遺傳距離進(jìn)行主成分分析，前2個(gè)主成分可解釋等位基因變異的42.03%，在由PC1(23.56%)和PC2(18.47%)做出的二維圖(圖3)中，根據(jù)各玉米自交系的集中程度，可清楚地鑒定出Reid群(G1)、蘭卡斯特群(G2)、PB群(G3)、旅大紅骨群(G5)這4個(gè)類群，而四平頭群(G4)和Volga群(G6)集中度不夠，不能明顯鑒定，如四平頭群自交系較為分散，黃早四與吉853等其他自交系具有較遠(yuǎn)距離。

利用三維圖能更好地揭示65份玉米自交系類群的劃分，前3個(gè)主成分可解釋等位基因變異的58.38%，在由PC1(23.56%)、PC2(18.47%)和PC3(16.35%)做出的三維圖(圖4)中，可清楚地鑒定出Reid群(G1)、蘭卡斯特群(G2)、PB群(G3)、四平頭群(G4)、旅大紅骨群(G5)和Volga群(G6)這6個(gè)類群。

2.4玉米育成品種的種質(zhì)基礎(chǔ)與雜種優(yōu)勢(shì)模式

對(duì)49份吉單系列玉米品種親本自交系之間遺傳距離的分析結(jié)果(表3)表明，親本之間遺傳距離在0.693～1.712，平均遺傳距離為1.17，與65份自交系之間的遺傳距離相比，高于其最小值，低于其最大值，平均值略高。這說(shuō)明優(yōu)良玉米品種的育成與其親本間遺傳距離只在一定范圍內(nèi)存在正相關(guān)。

根據(jù)本研究劃分的類群，對(duì)這49份品種進(jìn)行雜種優(yōu)勢(shì)的劃分，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可以看出，49份吉單系列玉米品種中有31個(gè)品種的親本含有Reid群(G1)種質(zhì)，占63.27%；17個(gè)品種的親本含有蘭卡斯特(G2)種質(zhì)，占34.69%；11個(gè)品種的親本含有PB(G3)種質(zhì)，占22.45%；16個(gè)品種的親本含有四平頭(G4)種質(zhì)，占32.65%；4個(gè)品種的親本含有旅大紅骨(G5)種質(zhì)，占8.16%；8個(gè)品種的親本含有Volga(G6)種質(zhì)，占16.33%。表明育成品種主要應(yīng)用Reid群、蘭卡斯特、四平頭、PB和Volga這5類種質(zhì)。

圖 3　基于49個(gè)SSR標(biāo)記的65份玉米自交系的二維PCA分析 1～65代表的玉米自交系同表1，圖4同F(xiàn)ig.3　2D principal component analysis (PCA) of 65 maize inbred lines genotyped with 49 SSR markers 1-65 represent maize inbred line same as Table 1,the same for Fig.4

圖 4　基于49個(gè)SSR標(biāo)記的65份玉米自交系的三維PCA分析Fig.4　3D principal component analysis (PCA) of 65 maize inbred lines genotyped with 49 SSR markers

表 3　吉單系列玉米品種的親本遺傳距離和雜種優(yōu)勢(shì)模式Table 3　Genetic distances and heterotic patterns for parents of Jidan maize varieties

注：G1代表Reid群，G2代表蘭卡斯特群， G3代表PB群，G4代表四平頭群，G5代表旅大紅骨群，G6代表Volga群，G7代表其他種質(zhì)。

Note:G1 indicates Reid,G2 indicates Lancaster,G3 indicates PB,G4 indicates SPT,G5 indicates Lüda red cob,G6 indicates Volga,and G7 indicates others.

除個(gè)別品種的雜種優(yōu)勢(shì)模式相同外，應(yīng)用的雜種優(yōu)勢(shì)模式共有13種(表3)，其中Reid群與其他各群均構(gòu)成雜種優(yōu)勢(shì)模式。根據(jù)育成品種的數(shù)量和在生產(chǎn)上的應(yīng)用情況，主要應(yīng)用的雜種優(yōu)勢(shì)模式有6種:(1)Reid群×四平頭群：育成品種6個(gè)，代表品種有吉單209、吉單35、吉單264；(2)蘭卡斯特群×四平頭群：育成品種7個(gè)，代表品種有吉單27、吉單342、吉單261；(3)Reid群×Volga群：育成品種6個(gè)，代表品種有吉單519、吉單535、吉單522、吉單505；(4)蘭卡斯特群×PB群：育成品種3個(gè)，代表品種有吉單198、吉單196；(5)Reid群×蘭卡斯特群：育成品種5個(gè)，代表品種有吉單103、吉單259；(6)Reid群×PB群：育成品種4個(gè)，代表品種有吉單29、吉飼9。其中，以Reid群×四平頭群、蘭卡斯特群×四平頭群和Reid群×Volga群這3種雜種模式占優(yōu)勢(shì)。

3　討　論

3.1關(guān)于SSR熒光標(biāo)記分析

供試自交系和標(biāo)記的類型、數(shù)量對(duì)于揭示遺傳變異具有重要作用。本研究利用毛細(xì)管電泳檢測(cè)技術(shù)以49對(duì)SSR熒光引物對(duì)65份玉米自交系進(jìn)行了分析，共檢測(cè)出340個(gè)等位基因變異，每對(duì)引物檢測(cè)出3～12個(gè)等位基因，平均6.94個(gè)，每個(gè)標(biāo)記的多態(tài)性信息量(PIC)為0.289～0.850，平均為0.601。其中，每對(duì)引物平均檢測(cè)等位基因6.94個(gè),高于國(guó)內(nèi)同類研究的3.88[14]和5.74[19]，而在李新海等[14]和吳承來(lái)等[19]研究中所用的SSR標(biāo)記分別為64個(gè)和112個(gè)，自交系分別為70個(gè)和97個(gè)，數(shù)量均比本研究多，這說(shuō)明利用毛細(xì)管電泳技術(shù)的分辨率更高，能檢測(cè)到更多的等位基因。前人也揭示了毛細(xì)管電泳熒光檢測(cè)法因具有高通量、高效率、數(shù)據(jù)精確、檢測(cè)系統(tǒng)靈敏等優(yōu)點(diǎn)而優(yōu)于傳統(tǒng)的變性PAGE 銀染檢測(cè)法[22]。

分子標(biāo)記數(shù)據(jù)也準(zhǔn)確揭示和驗(yàn)證了自交系間的親緣關(guān)系，特別是雜交種的二環(huán)選系與其親本自交系的遺傳關(guān)系，同時(shí)將系譜來(lái)源不明或血緣不清的自交系劃分到了相應(yīng)類群中。本研究中，在有具體系譜記載的50份玉米自交系中，92%的自交系劃分結(jié)果與其記載的系譜一致；6%(B467、428和丹598)的自交系因含有地方種質(zhì)或血緣復(fù)雜，從系譜記載上不能明確親緣關(guān)系，而在本研究中得到了明確；僅有2%(J9206)與系譜記載不一致，系譜記載顯示其來(lái)自444×丹黃02，而在本研究中劃入Reid群，這還需要進(jìn)一步分析和確認(rèn)。對(duì)于來(lái)自不同類群的雜交種二環(huán)選系A(chǔ)814(419×4112)、四-533(8112×416)、GY349(5003×340)等自交系也明確了其所屬類群。此外，也確認(rèn)了96815-33、承351、四-144、R5、S8-101、CN1483、復(fù)138等外引系和雜交種選系的類群歸屬。

3.2歐洲Volga種質(zhì)的地位和應(yīng)用

擴(kuò)大種質(zhì)的遺傳基礎(chǔ)對(duì)于提高玉米育種水平具有重要意義。本研究對(duì)以吉V022、吉V993為代表的歐洲Volag種質(zhì)進(jìn)行聚類劃分，首次表明其與我國(guó)的Reid群、蘭卡斯特、四平頭等主要類群存在距離，并獨(dú)立成群。該類自交系是1992年以地理遠(yuǎn)緣的歐洲早熟、耐密、脫水快種質(zhì)(Volga)為選育基礎(chǔ)材料，同時(shí)注意克服歐洲材料不抗葉斑病、莖腐病等缺點(diǎn)，經(jīng)多代自交選育而成的適于吉林省早熟生態(tài)條件的優(yōu)良自交系，具有耐密、稈強(qiáng)、脫水快、配合力高等特點(diǎn)，拓寬了東北早熟春玉米區(qū)種質(zhì)基礎(chǔ)，成為東北早熟春玉米區(qū)骨干系，建立了Reid群×Volga和四平頭群×Volga 2個(gè)雜種優(yōu)勢(shì)模式，育成吉單519、吉單535、吉單522、吉單505、吉單517等一系列玉米品種并進(jìn)行了大面積推廣應(yīng)用，其中吉單519獲得2011年吉林省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，吉單535、吉單522、吉單505、吉單517分別獲得2014年、2013年、2009年吉林省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

3.3吉單系列玉米品種的遺傳基礎(chǔ)

本研究用49對(duì)SSR熒光標(biāo)記對(duì)59份吉單系列玉米品種親本自交系進(jìn)行分析，結(jié)果表明2000-2009年應(yīng)用的玉米自交系可聚類分成Reid、蘭卡斯特、PB、四平頭、旅大紅骨、Volga和其他等7個(gè)類群，涵蓋了焦仁海等[10]分析的2000-2003年吉林省生產(chǎn)上主要應(yīng)用的改良Reid、旅大紅骨、塘四平頭、Mo17亞群、P 群、綜合種選系等類群，其中綜合種選系屬于本研究中的其他群，如綜31等，而Volga類則未體現(xiàn)，這是因?yàn)閂olga類群選育的具有影響力的品種如吉單519、吉單535都是在2005年、2006年審定，同時(shí)這類種質(zhì)也是吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院專有種質(zhì)，在吉林省其他育種單位未大面積推廣應(yīng)用。對(duì)于丹598類種質(zhì)，本研究中不能將其聚類到其他類群中，而僅有956-34與其具有較近的遺傳距離，這與其遺傳基礎(chǔ)較為復(fù)雜有關(guān)。陳剛等[29]研究表明，丹598具有8個(gè)自交系的遺傳因子，其中OH43、丹340、丹黃11中長(zhǎng)la、哈24、PEA、黃早四等各占9.375%，丹黃02占18.75%，丹黃18占25%。前人利用分子標(biāo)記技術(shù)也表明丹598聚類結(jié)果不盡相同，可劃分到旅大紅骨、蘭卡斯特、PB群、四平頭等類群中[25,30-32]。這7個(gè)類群也涵蓋了劉志齋等[25]對(duì)我國(guó)玉米自交系類群的劃分(蘭卡斯特、旅大紅骨、塘四平頭、瑞德與P 群)。Reid類群也被細(xì)分為BSSS 與PA[14,17]，然而有研究證明這2個(gè)類群之間的遺傳關(guān)系較近[13]，所以本研究中將BSSS與PA合并為Reid群。

雜種優(yōu)勢(shì)群的鑒定與雜種優(yōu)勢(shì)模式原理對(duì)選育新型自交系或雜交組合具有重要指導(dǎo)意義[14]。本研究表明，2000-2009年吉單系列玉米品種主要應(yīng)用Reid群、蘭卡斯特、四平頭、PB和Volga這5類種質(zhì)，主要應(yīng)用的雜種優(yōu)勢(shì)模式有Reid群×四平頭群、蘭卡斯特群×四平頭群、Reid群×Volga群、蘭卡斯特群×PB群、Reid群×蘭卡斯特群和Reid群×PB群，尤其以Reid群×四平頭群、蘭卡斯特群×四平頭群和Reid群×Volga群這3種雜種模式占優(yōu)勢(shì)。蘭卡斯特群×四平頭群是吉林省較有生命力的雜種優(yōu)勢(shì)模式，該模式自1984年就在吉林省生產(chǎn)上應(yīng)用，這與東北地區(qū)易于高發(fā)玉米絲黑穗病有關(guān)，蘭卡斯特類群種質(zhì)對(duì)絲黑穗病具有較強(qiáng)的抗性[33]。其代表品種主要有吉單180、四單19、吉單27等，2002年選育的吉單27自2005年起連續(xù)11年成為農(nóng)業(yè)部主導(dǎo)品種，2007年獲得吉林省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。Reid群×Volga群則是吉單系列品種的獨(dú)特雜種優(yōu)勢(shì)模式，培育的吉單519、吉單535、吉單522、吉單505等在生產(chǎn)上得到了大面積推廣應(yīng)用。

3.4今后的育種策略

隨著先玉335的大面積推廣，吉林省玉米育種面臨著前所未有的競(jìng)爭(zhēng)壓力，大量應(yīng)用美國(guó)等外來(lái)玉米種質(zhì)，放棄了國(guó)內(nèi)種質(zhì)的改良和利用，導(dǎo)致育出的修飾性、模仿性品種多，低水平重復(fù)的多，有突破性的原始創(chuàng)新品種少，遺傳基礎(chǔ)更加脆弱。本研究立足于2000-2009年吉單系列品種的親本自交系，既是對(duì)“十五”、“十一五”期間吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院育種材料遺傳基礎(chǔ)的總結(jié)，也是今后育種的材料基礎(chǔ)。Reid群、蘭卡斯特、四平頭、PB、Volga、旅大紅骨等類群種質(zhì)經(jīng)過(guò)幾十年的改良，融合了配合力高、抗病、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)良基因，如四平頭群是我國(guó)特有種質(zhì)，一般配合力較高，葉片窄短上沖，株型半緊湊，灌漿速度快，花粉量大，散粉集中，硬粒，結(jié)實(shí)性好，綜合抗病性好。因此，以這些種質(zhì)為基礎(chǔ)，以本土化的雜種優(yōu)勢(shì)模式為核心，以今后我國(guó)玉米生產(chǎn)發(fā)展方向?yàn)槟繕?biāo)，充分融合早熟、脫水快、耐密植、適應(yīng)機(jī)械化等外來(lái)種質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)種質(zhì)改良和創(chuàng)新是今后的育種策略。

4　結(jié)　論

2000-2009年吉單系列玉米品種具有較豐富的遺傳多樣性。65份自交系可劃分為Reid群、蘭卡斯特、四平頭、PB、Volga、旅大紅骨和其他等7個(gè)類群，其中以Reid群、蘭卡斯特、四平頭、PB和Volga這5個(gè)類群為主。主要應(yīng)用的雜種優(yōu)勢(shì)模式有Reid群×四平頭群、蘭卡斯特群×四平頭群、Reid群×Volga群、蘭卡斯特群×PB群、Reid群×蘭卡斯特群和Reid群×PB群等6種，尤其以Reid群×四平頭群、蘭卡斯特群×四平頭群和Reid群×Volga群這3種雜種模式占優(yōu)勢(shì)。在涵蓋我國(guó)主要玉米類群的基礎(chǔ)上，確定了以吉V022、吉V993為代表的歐洲Volag種質(zhì)這一獨(dú)特類群，與我國(guó)的Reid群、蘭卡斯特、四平頭等類群存在距離，建立了Reid群×Volga和四平頭群×Volga 2個(gè)新的雜種優(yōu)勢(shì)模式。

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Genetic analysis of Jidan maize varieties using fluorescent SSR markers

LIU Wenguo1,2,ZHANG Zhijun2, ZHAO Wanqing2, YANG Weiguang1, LU Ming2

(1AgronomyCollege,JilinAgriculturalUniversity,Changchun,Jilin130118,China；2MaizeResearchInstitute,JilinAcademyofAgriculturalSciences/NationalEngineeringLaboratoryforMaize,Gongzhuling,Jilin136100,China)

【Objective】 Genetic relationship of Jidan maize inbred lines was analyzed using fluorescent molecular markers to provide basis for improvement and utilization of maize inbred lines in future.【Method】 In this study,49 fluorescent SSR markers were adopted in heterotic grouping of parent inbred lines from Jidan maize varieties between 2000 and 2009.According to Nei’s genetic distance,UPGMA and principal component analysis were conducted.【Result】 The 49 SSR markers detected 340 alleles among 65 tested inbred lines.The average number of alleles per SSR locus was 6.94 with a range from 3 to 12.The averaged polymorphism information content (PIC) and gene diversity were 0.601 and 0.644,respectively.The Nei’s genetic distance ranged from 0.15 to 2.26 with an average of 1.05.The 65 inbred lines were divided into 7 clusters:Reid,Lancaster,PB,Sipingtou (SPT),Lüda red cob (LRC),Volga,and other.The first 5 clusters were widely used in Jidan maize varieties.The main heterosis patterns included Reid×SPT,Lancaster×SPT,Reid×Volga,Lancaster×PB,Reid×Lancaster and Reid×PB.The heterosis patterns with large proportion were Reid×SPT,Lancaster×SPT and Reid×Volga.The Volag cluster was firstly identified and independent from Reid,Lancaster and SPT.A series of maize varieties were widely used by establishment of two new heterotic patterns (Reid×Volga and SPT×Volga). 【Conclusion】 Jidan maize varieties between 2000 and 2009 showed clear genetic diversity,including Volag,which is unique based on main maize groups in China.

Jidan series maize;SSR marker;genetic base

時(shí)間:2016-09-0709:02DOI：10.13207/j.cnki.jnwafu.2016.10.005

2015-04-15

國(guó)家科技技撐計(jì)劃項(xiàng)目(2014BAD01B01)；吉林省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(20130101110JC)；吉林省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目

劉文國(guó)(1971-)，男，黑龍江延壽人，研究員，主要從事玉米育種研究。E-mail:liuwenguo168@163.com

楊偉光(1960-)，男，吉林梨樹(shù)人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事玉米遺傳育種研究。E-mail:ywg789@126.com

S513.023

A

1671-9387(2016)10-0025-12

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