利用SSR分析浙南地区甜玉米自交系的遗传多样性

引用本文

岳高红, 潘彬荣, 刘永安, 梅喜雪, 许立奎, 张宗宸, 周志辉. 利用SSR分析浙南地区甜玉米自交系的遗传多样性[J]. 浙江农业学报, 2019,31(7): 1029-1036.
YUE Gaohong, PAN Binrong, LIU Yongan, MEI Xixue, XU Likui, ZHANG Zongchen, ZHOU Zhihui. Genetic diversity analysis of sweet maize inbred lines in Southern Zhejiang by SSR markers[J]. ACTA AGRICULTURAE ZHEJIANGENSIS, 2019,31(7): 1029-1036.
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Doi: 10.3969/j.issn.1004-1524.2019.07.01
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利用SSR分析浙南地区甜玉米自交系的遗传多样性

岳高红, 潘彬荣^*, 刘永安, 梅喜雪, 许立奎, 张宗宸, 周志辉

浙南作物育种重点实验室/温州市农业科学研究院作物研究所,浙江温州 325006

*通信作者,潘彬荣,E-mail: wzpbrong@126.com

作者简介:岳高红(1981—),男,山西临汾人,硕士,副教授,主要从事旱粮新品种选育与推广的科研工作。E-mail: 362840793@qq.com

收稿日期: 2019-01-14

基金资助: 浙江省农业新品种选育重大科技专项(2016C02050-9-4); 浙江省教育厅一般科研项目(Y201533916); 温州市种子种苗科技创新专项(Z20170003)

摘要

为评价浙南地区甜玉米自交系的遗传多样性,指导甜玉米新品种的选育,本研究利用SSR分子标记对37份浙南地区甜玉米自交系进行了分析。结果显示,37个多态性SSR标记共检测到209个等位基因变异,平均为5.65个。SSR标记的多态性信息量PIC值为0.62~0.95,平均为0.82。自交系间的相似性系数为0.12~0.94,平均为0.40,说明这些甜玉米自交系之间亲缘关系较远,具有丰富的遗传多样性。UPGMA聚类分析将37份甜玉米自交系划分为3个类群,划分结果与其系谱及地理分布基本吻合。

关键词: 浙南地区; 甜玉米; 自交系; SSR标记; 遗传多样性

中图分类号:S513 文献标志码:A 文章编号:1004-1524(2019)07-1029-08

Genetic diversity analysis of sweet maize inbred lines in Southern Zhejiang by SSR markers

YUE Gaohong, PAN Binrong^*, LIU Yongan, MEI Xixue, XU Likui, ZHANG Zongchen, ZHOU Zhihui

Southern Zhejiang Key Laboratory of Crop Breeding, Crop Research Institute of Wenzhou Academy of Agricultural Sciences, Wenzhou 325006, China

Abstract

To evaluate the genetic diversity of sweet maize inbred lines and to guide new sweet maize varieties breeding, 37 sweet maize inbred lines from Southern Zhejiang were analyzed using SSR molecular markers. The results showed that 209 alleles were detected by 37 polymorphic SSR markers, with an average of 5.65 alleles per SSR marker. Polymorphism information content (PIC) values of SSR markers were 0.62-0.95, with an average of 0.82 per primer pair. Similarity coefficients among inbred lines ranged from 0.12 to 0.94, with an average of 0.40, which suggested these sweet maize inbred lines had abundant genetic diversity. The 37 sweet maize inbred lines were classified into three groups by UPGMA method, which was consistent with the pedigree analysis and geographical distribution.

Keyword: Southern Zhejiang; sweet maize; inbred lines; SSR marker; genetic diversity

文章图片

甜玉米是玉米属之中的一个亚种— — 甜质型玉米亚种, 是控制胚乳的一个或多个隐性基因发生突变形成的。由于甜玉米籽粒胚乳之中含糖量高, 具有营养丰富, 口感香甜、脆嫩的特点, 又被称之为水果玉米, 深受国内外消费者的喜爱^{[1, 2]}。甜玉米起源于美洲的热带和亚热带高原地区, 至今已有100多年的种植和生产历史^{[3, 4]}。20世纪60年代我国的甜玉米育种工作才起步, 通过从国外引进甜玉米材料和自主选育相结合的方法, 相继育成了一批普通型甜玉米、超甜型甜玉米和加强型甜玉米^{[5, 6, 7]}。这些品种表现出产量高、适应性强、品质好、种皮薄、渣质少, 既可作水果鲜食, 又可速冻加工, 深受农民的欢迎^[8]。

温州市农业科学研究院作物研究所甜玉米育种团队长期从事甜玉米的引选和培育工作, 从国内外收集了大量的甜玉米种质资源, 通过多年套袋自交和定向选择, 形成了一批适宜浙南地区的甜玉米自交系, 并成功育成了国家审定甜玉米品种金玉甜1号^[9]和浙江省审定甜玉米新品种金玉甜2号^[10]。

分子标记技术已广泛应用于各种玉米材料的遗传多样性研究中^{[11, 12, 13, 14]}, 尤其是SSR标记, 因其多态性丰富、重复性稳定、共显性、选择中性、操作简便等优点, 常被用来分析甜玉米自交系的遗传多样性^{[15, 16]}。为此, 本研究利用SSR分子标记对浙南地区甜玉米自交系的遗传多样性进行分析, 以期能揭示甜玉米自交系间的遗传背景差异, 为甜玉米自交系种质的科学评价, 杂种优势潜力的挖掘, 以及新品种的选育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为37份浙南地区甜玉米自交系, 均由温州市农业科学研究院提供(表1)。这批自交系是作物研究所甜玉米育种团队自2000年以来, 从国内外引进、收集回来的地方品种、改良品种和推广品种等, 经连年自交套袋后, 分离选育出的综合农艺性状良好, 株系表现稳定、一致的材料。

表1 玉米自交系信息 Table 1 Information of sweet maize inbred lines

1.2 分子标记分析

1.2.1 DNA提取

在田间玉米苗期, 每个自交系选取长势一致的5~6株幼苗混合收取嫩叶片约0.5 g, 用液氮磨成粉状, 用改良的CTAB法提取和纯化DNA^[17]。以1%琼脂糖凝胶电泳检测DNA的质量, 经紫外分光光度计测定DNA浓度后, 稀释至20 ng· μ L^-1的工作液备用, 置于4 ℃冰箱储藏待用。

1.2.2 SSR分析

选用已报道的分布于玉米10条染色体上, 多态性丰富的49对SSR标记, 对37份甜玉米自交系进行PCR扩增。所有SSR引物皆由生工生物工程(上海)股份有限公司合成。PCR扩增在ABI 9700型PCR仪上进行, 反应体系总体积为15 μ L, 包括2× Taq PCR MasterMix(天根生化科技(北京)有限公司)7.5 μ L, 10 ng· μ L^-1正反向引物各0.5 μ L, 20 ng· μ L^-1 DNA模板2.5 μ L, 补ddH₂O至15 μ L。PCR扩增反应程序为95 ℃ 5 min; 95 ℃ 30 s, 55 ℃ 30 s, 72 ℃ 40s, 30个循环; 72 ℃ 5 min。扩增产物在6%的聚丙烯酰胺凝胶上电泳分离, 然后用简易银染法显色^[18]。在医用观片灯上观察电泳凝胶成像结果, 进行数据统计和拍照。

1.2.3 数据统计与分析

根据聚丙烯酰胺凝胶电泳成像结果记录甜玉米各自交系在每个SSR标记下的扩增情况, 按照在相同迁移位置有扩增条带记为1, 无条带记为0, 建立0/1矩阵数据库。用NTsys-pc 2.11软件分析每对引物扩增位点的多态性信息量(polymorphism information content, PIC)^[19]和遗传相似系数^[20], 按照非加权组平均法(unweighted pair-group method with arithmetic means, UPGMA)对这37份玉米自交系进行聚类分析, 构建聚类分析树状图。

2 结果与分析

2.1 SSR标记特征

选用49对SSR标记引物对37份浙南地区甜玉米自交系进行PCR扩增, 其中37对扩增产物在6%聚丙烯酰胺凝胶上呈现多态性, 且带型稳定, 重现性佳(图1), 多态性比率为75.5%。37对多态性引物对37份甜玉米自交系共扩增出233条扩增带, 多态性条带有209条, 每对SSR引物可产生2~16条扩增带, 2~15条多态性条带, 多态性比率60.0%~100.0%, PIC值0.62~0.95, 平均每个标记有5.65个等位变异基因, 平均多态性信息量为0.82, 表明实验中所选用的SSR标记在37个甜玉米自交系间具有较丰富的多态性(表2)。

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	图1 供试甜玉米自交系SSR分子标记phi092电泳图谱电泳泳道编号与表1材料编号相同。Fig.1 Electrophoresis profiles amplified by SSR molecular marker phi092 in sweet maize inbred lines Code of electrophoretic lane in the figure was the same as the material No. in Table 1.

表2 37对多态性SSR引物信息 Table 2 Information of 37 pairs of polymorphic SSR primers

编号 No.	引物名称 Primer name	前引物序列 Forward primer sequence(5'-3')	后引物序列 Reverse primer sequence(5'-3')	总带数 Total fragments number	多态性带数 Polymorphic fragments number	多态性比率 Polymorphism ratio/%	多态性信息量 PIC
1	Umc1269	TATATTAGAGGCACCTCCCTCCGT	AGCTGCTTCAGCGACTTTGG	9	9	100.0	0.93
2	Umc1422	GAGATAAGCTTCGCCCTGTACCTC	CTCATCGCGATCTCCCAGTC	4	4	100.0	0.83
3	umc1318	ACTTCGTCTAGTGTCCCTCCGTT	TGCCAGATTAAAAGCAACACAAGA	3	3	100.0	0.74
4	phi047	GGAGATGCTCGCACTGTTCTC	CTCCACCCTCTTTGACATGGTATG	6	6	100.0	0.90
5	phi031	GCAACAGGTTACATGAGCTGACGA	CCAGCGTGCTGTTCCAGTAGTT	14	14	100.0	0.95
6	phi051	CGACATCGTCAGATTATATTGCAGACCA	GGCGAAAGCGAACGACAACAATCTT	2	2	100.0	0.70
7	phi065	AGGGACAAATACGTGGAGACACAG	CGATCTGCACAAAGTGGAGTAGTC	3	3	100.0	0.79
8	phi053	CTGCCTCTCAGATTCAGAGATTGAC	AACCCAACGTACTCCGGCAG	5	5	100.0	0.84
9	phi050	TAACATGCCAGACACATACGGACAG	ATGGCTCTAGCGAAGCGTAGAG	3	3	100.0	0.78
10	phi083	CAAACATCAGCCAGAGACAAGGAC	ATTCATCGACGCGTCACAGTCTACT	4	4	100.0	0.82
11	phi014	AGATGACCAGGGCCGTCAACGAC	CCAGCTTCACCAGCTTGCTCTTCGTG	5	5	100.0	0.85
12	phi027	CACAGCACGTTGCGGATTTCTCT	GCGTACGTACGACGAAGACAC	4	4	100.0	0.79
13	phi077	GAGAAGAGGATCAGGTTCGTTCCA	CGCGTTGTACATCTTGCCTGCTT	3	3	100.0	0.78
14	phi080	CACCCGATGCAACTTGCGTAGA	TCGTCACGTTCCACGACATCAC	10	10	100.0	0.92
15	phi072	ACCGTGCATGATTAATTTCTCCAGCCTT	GACAGCGCGCAAATGGATTGAACT	11	7	63.6	0.88
16	phi085	AGCAGAACGGCAAGGGCTACT	TTTGGCACACCACGACGA	6	4	66.7	0.81
17	phi087	GAGAGGAGGTGTTGTTTGACACAC	ACAACCGGACAAGTCAGCAGATTG	3	3	100.0	0.73
18	phi092	GTGGGGGAGCCTACTACAGG	GACGAGGCCATCATCACGGT	14	13	92.9	0.95
19	phi114	CCGAGACCGTCAAGACCATCAA	AGCTCCAAACGATTCTGAACTCGC	16	15	93.8	0.94
20	phi116	GCATACGGCCATGGATGGGA	TCCCTGCCGGGACTCCTG	10	10	100.0	0.93
21	phi126	TCCTGCTTATTGCTTTCGTCAT	GAGCTTGCATATTTCTTGTGGACA	11	11	100.0	0.92
22	phi96100	AGGAGGACCCCAACTCCTG	TTGCACGAGCCATCGTAT	10	6	60.0	0.86
23	phi4488880	CGATCCGGAGGAGTTCCTTA	CCATGAACATGCCAATGC	5	3	60.0	0.66
24	bnlg1203	GACCCGTCTCTCTTGAGTGC	GTCTGTCTGCACCCGTTTTT	15	10	66.7	0.91
25	Umc1065	ACAAGGCCATCATGAAGAGCAGTA	CACGGTCTGGCACACTAACCTTAT	7	7	100.0	0.88
26	bnlg1538	CAGCCGAAGACGAAGCC	GTGGTGAACGAACGAGCAA	4	3	75.0	0.79
27	bnlg2238	TGCCACTCAAGCCTTCTTTT	TTCTGATTGCAGTGCAGACC	15	11	73.3	0.92
28	ZAG107	GCAACTAGAAGTAGATGGCTTGTTATGG	CAACAACAAGTGGCTGGCTAGGGTGAA	4	4	100.0	0.82
29	bnlg391	CAGATATCACAGCATCAGAAGATCA	AAAATGTAAGAACTTGTTTGGGATT	5	5	100.0	0.83
30	phi024	ACTGTTCCACCAAACCAAGCCGAGA	AGTAGGGGTTGGGGATCTCCTCC	2	2	100.0	0.70
31	phi002	CATGCAATCAATAACGATGGCGAGT	TTAGCGTAACCCTTCTCCAGTCAGC	2	2	100.0	0.62
32	phi064	CCGAATTGAAATAGCTGCGAGAACCT	ACAATGAACGGTGGTTATCAACACGC	4	4	100.0	0.81
33	phi048	GCAAACCTTGCATGAACCCGATTGT	CAAGCGTCCAGCTCGATGATTTC	2	2	100.0	0.68
34	phi127	ATATGCATTGCCTGGAACTGGAAGGA	AATTCAAACACGCCTCCCGAGTGT	3	3	100.0	0.77
35	phi112	TGCCCTGCAGGTTCACATTGAGT	AGGAGTACGCTTGGATGCTCTTC	3	3	100.0	0.78
36	phi073	GTGCGAGAGGCTTGACCAA	AAGGGTTGAGGGCGAGGAA	2	2	100.0	0.69
37	phi076	TTCTTCCGCGGCTTCAATTTGACC	GCATCAGGACCCGCAGAGTC	4	4	100.0	0.81
合计	Total			233	209	93.3

表2 37对多态性SSR引物信息 Table 2 Information of 37 pairs of polymorphic SSR primers

2.2 遗传相似性

根据SSR分子标记结果计算出37个甜玉米自交系间的遗传相似系数(表3), 结果显示, 各甜玉米自交系间的相似性系数为0.12~0.94, 其中自交系ind24与ind25的相似系数最大, 达到了0.94, 而自交系ind11与ind30, ind11与ind32的相似系数最小, 仅有0.12, 所有供试甜玉米自交系的平均相似系数为0.40, 说明这些甜玉米自交系之间遗传背景差异较大, 具有较丰富的遗传多样性。

表3 基于SSR标记的浙南地区甜玉米自交系遗传相似系数 Table 3 Genetic similarity coefficient of sweet maize inbred lines in Southern Zhejiang based on SSR markers

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	36	37
1	1.00
2	0.27	1.00
3	0.24	0.75	1.00
4	0.29	0.47	0.45	1.00
5	0.33	0.40	0.41	0.36	1.00
6	0.27	0.35	0.42	0.50	0.39	1.00
7	0.29	0.56	0.45	0.47	0.41	0.23	1.00
8	0.25	0.74	0.70	0.52	0.46	0.40	0.51	1.00
9	0.31	0.56	0.49	0.40	0.42	0.28	0.42	0.54	1.00
10	0.35	0.52	0.45	0.34	0.37	0.22	0.52	0.47	0.84	1.00
11	0.21	0.40	0.50	0.31	0.48	0.52	0.30	0.39	0.30	0.28	1.00
12	0.29	0.66	0.59	0.53	0.44	0.40	0.61	0.58	0.53	0.49	0.39	1.00
13	0.29	0.60	0.54	0.49	0.31	0.41	0.48	0.56	0.48	0.47	0.38	0.56	1.00
14	0.21	0.37	0.44	0.39	0.43	0.47	0.35	0.36	0.38	0.42	0.49	0.40	0.41	1.00
15	0.56	0.37	0.35	0.40	0.38	0.24	0.41	0.38	0.38	0.44	0.21	0.28	0.40	0.23	1.00
16	0.48	0.42	0.45	0.44	0.31	0.38	0.50	0.47	0.47	0.52	0.27	0.45	0.44	0.33	0.53	1.00
17	0.17	0.51	0.47	0.40	0.36	0.35	0.56	0.43	0.32	0.39	0.42	0.49	0.45	0.54	0.30	0.37	1.00
18	0.36	0.32	0.34	0.52	0.32	0.40	0.34	0.33	0.33	0.36	0.21	0.34	0.42	0.35	0.48	0.54	0.31	1.00
19	0.40	0.34	0.36	0.41	0.23	0.34	0.29	0.37	0.38	0.36	0.21	0.28	0.48	0.33	0.47	0.51	0.32	0.46	1.00
20	0.25	0.40	0.44	0.45	0.28	0.34	0.39	0.44	0.36	0.42	0.26	0.39	0.48	0.36	0.36	0.49	0.47	0.62	0.53	1.00
21	0.34	0.37	0.40	0.28	0.31	0.29	0.31	0.38	0.50	0.52	0.22	0.25	0.44	0.39	0.51	0.55	0.43	0.37	0.51	0.49	1.00
22	0.43	0.38	0.40	0.31	0.37	0.24	0.25	0.39	0.40	0.42	0.31	0.33	0.32	0.35	0.33	0.36	0.27	0.36	0.43	0.40	0.23	1.00
23	0.26	0.58	0.51	0.45	0.34	0.35	0.51	0.58	0.46	0.42	0.42	0.54	0.50	0.32	0.38	0.47	0.45	0.35	0.34	0.41	0.33	0.28	1.00
24	0.48	0.37	0.36	0.35	0.31	0.27	0.29	0.37	0.38	0.43	0.13	0.31	0.39	0.21	0.66	0.52	0.28	0.43	0.44	0.45	0.63	0.21	0.26	1.00
25	0.44	0.40	0.38	0.31	0.30	0.29	0.32	0.38	0.41	0.46	0.16	0.29	0.40	0.22	0.64	0.53	0.29	0.43	0.44	0.43	0.62	0.19	0.31	0.94	1.00
26	0.43	0.32	0.35	0.50	0.33	0.25	0.46	0.43	0.41	0.48	0.15	0.41	0.31	0.33	0.53	0.57	0.42	0.50	0.33	0.50	0.50	0.24	0.39	0.50	0.45	1.00
27	0.29	0.38	0.41	0.32	0.25	0.32	0.41	0.32	0.38	0.44	0.28	0.39	0.38	0.36	0.38	0.46	0.48	0.33	0.42	0.41	0.44	0.27	0.32	0.46	0.47	0.39	1.00
28	0.37	0.46	0.40	0.34	0.38	0.25	0.39	0.47	0.39	0.45	0.16	0.39	0.38	0.25	0.48	0.47	0.43	0.31	0.37	0.34	0.43	0.33	0.38	0.48	0.46	0.42	0.44	1.00
29	0.37	0.57	0.48	0.39	0.50	0.36	0.41	0.57	0.52	0.48	0.32	0.42	0.42	0.43	0.47	0.38	0.35	0.43	0.44	0.33	0.50	0.36	0.49	0.39	0.41	0.36	0.30	0.42	1.00
30	0.56	0.24	0.26	0.34	0.25	0.28	0.22	0.23	0.36	0.39	0.12	0.21	0.32	0.23	0.60	0.51	0.23	0.44	0.51	0.39	0.50	0.27	0.27	0.64	0.64	0.51	0.32	0.32	0.32	1.00
31	0.35	0.55	0.51	0.47	0.50	0.36	0.55	0.55	0.60	0.53	0.41	0.52	0.48	0.44	0.50	0.45	0.38	0.27	0.37	0.32	0.42	0.31	0.45	0.42	0.43	0.41	0.36	0.34	0.63	0.36	1.00
32	0.46	0.37	0.30	0.37	0.30	0.20	0.43	0.32	0.38	0.46	0.12	0.28	0.37	0.32	0.55	0.57	0.37	0.39	0.37	0.34	0.61	0.24	0.35	0.57	0.59	0.51	0.40	0.50	0.46	0.53	0.45	1.00
33	0.21	0.40	0.34	0.42	0.53	0.36	0.34	0.45	0.37	0.33	0.36	0.31	0.36	0.49	0.27	0.28	0.42	0.40	0.32	0.35	0.32	0.36	0.37	0.22	0.20	0.32	0.29	0.30	0.40	0.23	0.39	0.21	1.00
34	0.46	0.27	0.31	0.18	0.38	0.29	0.26	0.23	0.32	0.44	0.35	0.31	0.29	0.31	0.45	0.37	0.32	0.23	0.29	0.25	0.30	0.35	0.28	0.35	0.32	0.28	0.38	0.40	0.25	0.36	0.36	0.36	0.30	1.00
35	0.32	0.47	0.47	0.44	0.22	0.31	0.43	0.45	0.37	0.43	0.25	0.42	0.41	0.31	0.51	0.54	0.31	0.49	0.32	0.42	0.45	0.32	0.32	0.48	0.46	0.57	0.39	0.40	0.41	0.35	0.42	0.39	0.34	0.28	1.00
36	0.56	0.57	0.45	0.41	0.37	0.38	0.40	0.48	0.48	0.51	0.36	0.43	0.52	0.33	0.51	0.46	0.39	0.41	0.41	0.35	0.43	0.47	0.45	0.44	0.44	0.40	0.40	0.51	0.56	0.40	0.43	0.37	0.40	0.35	0.48	1.00
37	0.58	0.50	0.53	0.43	0.40	0.35	0.44	0.48	0.44	0.47	0.35	0.48	0.49	0.42	0.53	0.50	0.43	0.40	0.45	0.43	0.44	0.44	0.43	0.45	0.43	0.54	0.50	0.44	0.53	0.45	0.51	0.42	0.37	0.40	0.49	0.76	1.00

表3 基于SSR标记的浙南地区甜玉米自交系遗传相似系数 Table 3 Genetic similarity coefficient of sweet maize inbred lines in Southern Zhejiang based on SSR markers

2.3 基于SSR标记的聚类分析

根据37个SSR标记的结果对37份供试甜玉米自交系进行聚类分析, 结果表明, 所选甜玉米自交系间具有丰富的遗传变异。在遗传相似系数0.39时, 可以将供试的37份甜玉米自交系分为3大类群(Ⅰ 、Ⅱ 和Ⅲ )(图2)。第Ⅰ 类群只有来自佳美1号和新珍201育的2个自交系, 这两个自交系之所以与其他自交系有较大的遗传差异, 可能是由于其原杂交种中渗入了普通玉米的遗传片段, 并在自交过程中被保留了下来, 这还有待进一步的实验予以验证。第Ⅱ 类群包括来自华自(白)119、引5黄(自53)、法国种、黄金1号和日本种的5份自交系, 主要来源于境外引进的玉米材料, 这些材料往往保留原有玉米品种的部分特征特性, 因而遗传差异较大, 独立聚类成一个类群。第Ⅲ 类群包括30份自交系, 主要是来自国内选育甜玉米品种或地方农家种的后代选系。根据其田间表现及自交选育过程的历年记载, 又可将其分为两个亚群:第1亚群包括来自91、795、田5、田15、华7、品2白粒、06D18繁殖、T6、先甜5号、种都1号、甜甜2号和广甜5号的共12份自交系材料, 主要是在原始基础材料自交过程中有目的地以甜度高、皮渣率低、风味好等品质选择为标准定向选育而成的自交系; 第2亚群包括来自华自、海南高、金银甜135(黄)、金银蜜脆、海南矮、奥甜3号、特甜1号、超甜2018、超甜4号、超甜318、奥甜8210、SW503、T1539、白甜糯1号、浙甜7号、丰甜1号、华5和788-1的共计18份自交系材料, 这些自交系都是在原始基础材料自交过程中有目的地以长势旺盛、综合性状良好、产量高等农艺性状为标准定向选育而成的自交系。

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	图2 基于SSR标记的37份甜玉米自交系的聚类树状图 3 讨论Fig.2 Dendrogram of 37 sweet maize inbred lines based on SSR markers

SSR分子标记因其广泛分布于全基因组, 具有稳定性高、重现性佳、等位基因多态性丰富等优点, 被广泛用于各种农作物的遗传多样性分析^{[19, 20, 21, 22]}。黄君等^[23]利用56个SSR标记对54份甜玉米自交系进行分析, 检测到155个等位基因变异, 平均每对引物检测到2.77个等位基因, 变异范围为2~5个, 平均多态性信息含量为0.42。张姿丽等^[15]采用40对SSR引物在48份超甜玉米自交系中检测到86个等位基因变异, 平均每个标记检测到的等位基因变异为2.15个, 平均多态性信息含量为0.49。李锐等^[12]以SSR标记对144份甜玉米群体进行遗传多样性分析, 40个SSR位点共检测出343个等位变异, 每对引物平均检测出8.58个等位变异, 平均多态性信息含量为0.76。本研究利用37对多态性SSR引物在37份甜玉米自交系中检测到209条多态性条带, 每个位点可检测到2~15个等位基因变异, 平均等位基因数5.65, 平均每个SSR标记的PIC为0.82, 平均等位基因位点数高于黄君等^[24]和张姿丽等^[15]的实验结果, 多态性信息含量PIC值均高于上述研究^{[12, 15, 23]}结果, 表明供试甜玉米自交系间的遗传差异较大, 所筛选的引物代表性较好, 能够检测出自交系丰富的遗传多样性。

玉米自交系之间的遗传多样性差异越大, 可表现出越强的适应性, 杂交种亲本间的遗传差异性直接决定了是否能够得到杂种优势潜力大的杂交种后代^[24]。因此, 客观地评价甜玉米自交系之间的遗传多样性对育种具有重要的意义。利用SSR分子标记技术进行甜玉米自交系的遗传多样性分析, 既可避免遗传信息的错判, 又可根据遗传距离的远近为甜玉米杂种优势的利用及强优势组配的选择提供理论指导。本研究中UPGMA聚类结果显示, 37份甜玉米自交系间的遗传相似系数在0.12~0.94, 说明供试材料间的遗传差异较大, 反映了自交系来源广泛, 自交系间的遗传多样性水平较高。聚类结果将甜玉米自交系划分为三个类群, 第Ⅰ 类群, 认为是其遗传基础中渗入了普通玉米的部分基因, 因此遗传背景差异较大; 第Ⅱ 类群集中了从境外引入的甜玉米材料的自交后代, 保留了原有品种的特征特性, 与国内甜玉米品种、株系间存在较大的遗传差异; 第Ⅲ 类群基本上是国内选育甜玉米品种或地方农家种的后代选系。由此可见, UPGMA聚类分析的划分结果与浙南地区甜玉米自交系的系谱来源及地理分布基本吻合。

本研究对甜玉米自交系的遗传变异性进行了分析和评价, 有利于甜玉米资源的保存、利用和新品种的选育。第Ⅰ 类群中的自交系与其他两个类群自交系的遗传距离较大, 表明相互之间的亲缘关系较远, 基因交流比较有限。在杂交选育方面可以选择遗传距离相对较大且遗传相似性较低的自交系作为亲本, 有可能获得具有较大杂种优势的杂交种。另外, 甜玉米新品种的选育不应当局限于杂种优势和品质改良, 还需要将配合力、抗病性、抗虫性和耐逆性等纳入到育种目标中, 因此, 建议在今后的甜玉米育种工作中引进配合力、抗病性、抗虫性、耐逆性强的甜玉米种质资源, 在自交系的选育中增加对其配合力、抗病性、抗虫性和耐逆性的评价, 结合分子标记技术, 提高甜玉米育种的效率和效果。

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... 由于甜玉米籽粒胚乳之中含糖量高,具有营养丰富,口感香甜、脆嫩的特点,又被称之为水果玉米,深受国内外消费者的喜爱^[1,2] ...

2002

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... 由于甜玉米籽粒胚乳之中含糖量高,具有营养丰富,口感香甜、脆嫩的特点,又被称之为水果玉米,深受国内外消费者的喜爱^[1,2] ...

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... 甜玉米起源于美洲的热带和亚热带高原地区,至今已有100多年的种植和生产历史^[3,4] ...

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... 甜玉米起源于美洲的热带和亚热带高原地区,至今已有100多年的种植和生产历史^[3,4] ...

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... 20世纪60年代我国的甜玉米育种工作才起步,通过从国外引进甜玉米材料和自主选育相结合的方法,相继育成了一批普通型甜玉米、超甜型甜玉米和加强型甜玉米^[5,6,7] ...

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2018

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... 这些品种表现出产量高、适应性强、品质好、种皮薄、渣质少,既可作水果鲜食,又可速冻加工,深受农民的欢迎^[8] ...

2008

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... 温州市农业科学研究院作物研究所甜玉米育种团队长期从事甜玉米的引选和培育工作,从国内外收集了大量的甜玉米种质资源,通过多年套袋自交和定向选择,形成了一批适宜浙南地区的甜玉米自交系,并成功育成了国家审定甜玉米品种金玉甜1号^[9]和浙江省审定甜玉米新品种金玉甜2号^[10] ...

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RFLPs,SSRs,AFLPs and RAPDs were used to detect the genetic diversity among 15 maize inbred lines.A total of 56 probe enzyme combinations, 66 SSR prim ers, 20 RAPD primers and 9 RFLP primer combinations were identified with polymorphism among the entries, which produced 167, 201, 180 and 87 alleles respectively. SSR markers have the highest polymorphism information content (PIC, 0.47) and AFLP markers have the lowest value (0.36),while AFLP markers possess the highest assay efficiency index (Ai, 32.4). A comparison of genetic similarity matrices revealed that the estimates of correlation coefficients based on RFLPs,SSRs,AFLPs and RAPDs were significantly correlated, but the correlation of RAPD marker data with other markers was lower. These inbred lines were classified into five groups based on four molecular markers data, which are Tangsipingtou,Luda Red Cob,Lancaster, Reid, and PN group. They are consistent with the grouping based on the available pedigree data. Based on the results, we recommend RFLPs and SSRs for genetic diversity analysis among maize germplasm.

1:Institute of Crop Breeding and Cultiivation,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Crop Genetics and Breeding,Ministry of Agriculture Key Laboratory ,Beijing 100081 China 2:Applied Biotechnology Center,CIMMYT,Mexice,D.F.,06600,Mexico

利用RFLP、SSR、AFLP和RAPD 4种分子标记方法研究了15个玉米(Zea ma ys L.)自交系的遗传多样性,同时对4种标记系统进行比较。在供试材料中筛选到具多态性的RFLP探针酶组合56个,66对SSR引物,20个RAPD引物和9个AFLP引物组合,分别检测到多态性带167、201、87和108条。SSR标记位点的平均多态性信息量(PIC)最大(0.54),AFLP标记位点最小(0.36),但AFLP标记具有最高的多态性检测效率(Ai,32.2)。4种分子标记所得遗传相似系数相关性显著,比较相关系数表明RAPD可靠性较低。依据4种分子标记结果将15个供试自交系划分为塘四平头、旅大红骨、兰卡斯特、瑞德和PN共5个类群,与系谱分析基本一致。认为SSR和RFLP两种分子标记方法适合进行玉米种质遗传多样性的研究。

... 分子标记技术已广泛应用于各种玉米材料的遗传多样性研究中^{[11,12,13,14]},尤其是SSR标记,因其多态性丰富、重复性稳定、共显性、选择中性、操作简便等优点,常被用来分析甜玉米自交系的遗传多样性^[15,16] ...

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... 李锐等^[12]以SSR标记对144份甜玉米群体进行遗传多样性分析,40个SSR位点共检测出343个等位变异,每对引物平均检测出8 ...

... 82,平均等位基因位点数高于黄君等^[24]和张姿丽等^[15]的实验结果,多态性信息含量PIC值均高于上述研究^[12,15,23]结果,表明供试甜玉米自交系间的遗传差异较大,所筛选的引物代表性较好,能够检测出自交系丰富的遗传多样性 ...

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本文介绍了一套简单快速的DNA银染以及胶保存的方法，整个过程仅需10~15分钟，而且背景浅，条带清楚，灵敏度高，稳定性好。胶保存采用双层玻璃纸夹心法，可长久地保存胶显色时的原貌。以常规PAG胶检测和HLA的SSCP分型为例，利用该套方法进行了银染以及胶的保存，均得到了满意的结果。该方法具有推广价值。 Abstract:This paper introduced the simple and rapid methods of silver staining and gel preservation.It was taken only about 10 and 15 minutes to stain a gel.The background of gel was light,the bands were clear,the sensibility was high and the stabilization was well by the method of silver staining.The gel preservation adopted a method named two-layer transparent plastic paper "Sandwich" which could keep the gel with primitive colors for a long time.The methods were used on PAG checking and SSCP typing of HLA and the results were satisfactory.The set of methods are expected to be widely used in laboratories.

... 扩增产物在6%的聚丙烯酰胺凝胶上电泳分离,然后用简易银染法显色^[18] ...

2018

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... 11软件分析每对引物扩增位点的多态性信息量(polymorphism information content,PIC)^[19]和遗传相似系数^[20],按照非加权组平均法(unweighted pair-group method with arithmetic means,UPGMA)对这37份玉米自交系进行聚类分析,构建聚类分析树状图 ...

... SSR分子标记因其广泛分布于全基因组,具有稳定性高、重现性佳、等位基因多态性丰富等优点,被广泛用于各种农作物的遗传多样性分析^{[19,20,21,22]} ...

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育种家根据玉米自交系的遗传背景来选择血缘关系相近的自交系作为新系选育的基础种质,选择血缘关系较远的自交系来配制新的杂交种.本文介绍一些杂交玉米起源的历史.Holden第1个培育出了自交系并做了杂交.East和Shull研究了自交系和杂交种.East、Jones、Duddleston、Richey、Hayes和Wallace培育出第1批可利用的自交系和杂交种.本文涉及到许多老的自交系,它们是后来若干代自交系的亲本.还特别提到在中国曾发挥了作用的38-11、B37、B73、C103、Oh43、VA35、W20、W24、W59E、W153R和WF9等自交系.在美国的杂交玉米时代,尽管玉米种植面积减少了20%,产量却提高了3倍.自2001年以来,由于玉米具有较高的产量,已成为世界第1大粮食作物.综合这些信息并加以评述,旨在能以史为鉴,使这个粮食短缺的世界能够养活自己.

... 玉米自交系之间的遗传多样性差异越大,可表现出越强的适应性,杂交种亲本间的遗传差异性直接决定了是否能够得到杂种优势潜力大的杂交种后代^[24] ...