正红系列玉米杂交种亲本的遗传多样性和典型亲本的遗传基础研究
作者单位：四川农业大学
学位级别：硕士
导师姓名：石海春
授予年度：2023年
主 题：玉米 正红 亲本 遗传多样性 遗传基础 杂种优势模式
摘 要：种质资源是选育优良玉米品种的物质基础,而对种质资源开展遗传多样性和遗传基础评价,明确其杂种优势类群,对于提高玉米育种效率具有十分重要的意义;正红系列玉米杂交种(含川单15)推动了西南玉米品种的更新换代,促进了玉米生产的可持续发展,为西南区的玉米产业发展做出了重要贡献。因此,研究正红系列玉米杂交种亲本的遗传多样性及部分典型亲本的个体遗传基础,明确正红系列玉米杂交种杂种优势利用的主要模式,可为西南玉米新品种的组配,提高杂交种的选育效率提供参考,同时也可指导玉米种质资源创新。本研究利用形态标记和SSR标记对95份自交系和5个标准自交系进行遗传多样性分析,且采用SNP标记对其中的15份优良玉米自交系进行遗传基础分析,最终对正红系列玉米杂交种进行杂种优势模式分析,其主要研究结果如下:1、亲本主要农艺经济性状表现:亲本间单株产量等21个性状均有较大差异,其中雄穗一级分枝数、秃尖长和单株产量等性状差异较大,而散粉期、容重和淀粉差异相对较小。根据主要农艺经济性状差异,可将亲本分为8个类群,其中第Ⅰ类群包括81个自交系,占供试自交系的81%;第Ⅲ、Ⅵ、Ⅷ类群只包括2个自交系,占供试自交系的2%;第Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ类群分别包括1、5、3、4个自交系,分别占供试自交系的1%、5%、3%、4%。2、亲本遗传多样性表现:采用SSR分子标记进行遗传多样性分析,结果为,亲本中共检测到478个等位基因,变幅为2-40,每个标记平均检测到11.95个等位基因。供试自交系的平均主等位基因频率为0.39,变幅为0.07～0.71;平均基因多样性为0.73,变幅为0.44～0.96;PIC变幅为0.36～0.96,平均为0.69。遗传相似系数变幅为0.195～0.851,平均为0.451;齐319和成自2142之间的遗传相似系数最大(0.851),而遗传相似系数最小的是K311与K522(0.195)。100份玉米自交系分为5大常见类群和4个其他类群,属于5大常见类群的自交系占69%,其中PB群占39%,旅大红骨群占15%,Lancaster群占6%,塘四平头占5%,Reid群占4%,其他类群分别占17%、7%、2%、5%。综上所述,正红杂交种亲本的遗传差异大,遗传多样性丰富。3、典型亲本的遗传基础:采用SNP分子标记对15个典型亲本进行遗传基础分析,结果为,与Mo17相比,K61与Mo17相似度最高,为53.19%,K992与Mo17相似度最低,为48.50%;与丹340相比,K103与丹340相似度最高,为53.52%,K992与丹340相似度最低,为48.85%;与昌7-2相比,K995与昌7-2相似度最高,为50.72%,K103与昌7-2相似度最低,为48.81%;与齐319相比,K236与齐319相似度最高,为63.95%,K305与齐319相同的SNP位点最少,为51.06%;与掖478相比,K305与掖478相似度最高,为62.01%,K992与掖478相似度最低,为50.14%。从整体来看,K305、K143与掖478、K236与齐319的相似度超过60%,而K843、K165、K937、K992、K995与Mo17,K143、K322、K992与丹340,成自2142、K143、K103、K937等9个自交系与昌7-2的相似度均小于50%。其余的典型亲本与5个标准自交系之间的相似度介于50%～60%之间。这也充分的表明正红系列玉米的典型亲本遗传基础较为丰富,同时拓宽了西南区玉米种质资源的遗传基础。4、正红系列玉米杂交种杂种优势模式:正红系列玉米杂交种主要利用10种杂种优势模式,其亲本的优势类群为PB群、其他类群1、Lancaster群和Reid群,分别涉及到12个、4个、4个和2个亲本;从育成品种数量来看,正红系列杂交种利用的杂种优势模式主要为“Reid群×PB群和“PB群×其他类群1,共涉及有16个杂交种。杂交种川单15、正红6号、正红507及正红325在西南区综合表现特别突出,推广应用面积大,属于突破性强优势品种,从他们的双亲类群和杂种优势模式来看,PB群和其它类群1可作为西南区玉米育种利用的优势资源,同时要加强对Lancaster群和塘四平头群等资源的利用;其利用的主要杂种优势模式为“其他类群1×PB群、“Lancaster群×PB群和“其他类群1×塘四平头群。5、典型亲本的应用潜力:分析表明典型亲本与标准自交系之间的相似度介于48.50%～63.95%,说明典型亲本是兼具标准自交系遗传基础且具有很大遗传创新性的优异种质,其中亲本K169、K991、K103、K322、K115、K843、K937、K995均不属于我国玉米常用五大杂种优势类群,种质新颖,其综合应用潜力大。另外,亲本K937、K995、K143、K165、K103、K169、成自2142等自身产量较高,综合性状较优,可作为高产育种的潜力亲本;K305、K843、K992、K991等容重和蛋白质含量还较高,还可作为改良籽粒品质的优良材料。
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