四川盆地及盆周山区部分玉米地方种质的育种潜势分析

论文摘要

以来自四川盆地及盆周山区的22个玉米地方种质群体为供试材料,对主要农艺经济性状进行了鉴定和耐低磷胁迫研究;对主要品质性状进行了测试分析;对供试材料遗传多样性进行了SSR分析;对其中13个中晚熟地方种质进行了配合力分析及杂优类群划分和强优势组合模式探讨。结果表明:1.农艺、经济、品质性状的差异性分析结果表明,供试玉米地方种质主要农艺、经济、品质性状基因型间存在显著或极显著差异。农艺性状株高、穗位高、总叶片数和全生育期的变幅分别为213.23～305.65、82.46～178.24、15.50～23.50和117.00～142.00;经济性状穗长、秃尖、穗行数、行粒数、籽粒深度、单株产量、百粒重和容重的变幅分别是8.40～15.18、0.30～1.80、8.70～17.05、16.70～31.39、0.79～1.84、26.57～108.91、9.00～27.93和245.00～705.00;品质性状油份、蛋白质和淀粉的变幅分别为4.47～5.86、9.34～12.11和67.74～70.60。农艺性状与经济性状的变异系数比较表明,经济性状的变异程度较农艺性状的变异程度高,其遗传差异相应地较大;农艺性状与品质性状的变异系数比较表明,农艺性状的变异程度较品质性状的变异程度高,其遗传差异相应较大。其中,农艺、经济性状表现较好的有青神大寨包谷、屏山大黄和大竹鱼嘴包谷;品质性状中油份、蛋白质和淀粉含量最高的分别是雷波糯玉米、丹巴绒寨玉米和邻水大督督。2.对供试玉米地方种质低磷胁迫的研究表明,苗期低磷区玉米种质表现出不同程度的缺磷状态。其中,汉源红包谷、汉源白包谷、汶川二白及崇庆大板牙的苗期耐低磷性较强;巴塘金皇后、大竹鱼嘴包谷、南充秋子、仪陇大广元、广元冷风乌、筠连大白马牙、筠连红玉米、筠连乌耳、筠连血丝、叙永大坝白、青神大寨包谷和甘孜二白的苗期耐低磷能力中等;屏山小白、屏山大黄、巫山大子黄、丹巴绒寨玉米、雷波糯玉米及邻水大督督苗期耐低磷性较弱。成熟期的主要农艺、经济性状也表现出受低磷胁迫影响基因型间显著的差异,且以单株产量受低磷胁迫影响最大。综合苗期和成熟期的表现,发现不同玉米地方种质在生长发育的不同时期对低磷胁迫的反应不同。各性状耐低磷系数与单株产量耐低磷系数之间的相关分析表明不同性状耐低磷胁迫对单株产量的影响也不同,其中以行粒数耐低磷胁迫和苗期耐低磷胁迫对单株产量的影响最大。根据以上结果,笔者认为采用（缺磷症状耐低磷系数+单株产量耐低磷系数）/2作为综合指数评价不同玉米地方种质对低磷胁迫的忍耐程度较为恰当,根据综合指数可将供试的22个玉米地方种质聚为3类,其中对磷胁迫不敏感型为汉源红包谷、汉源白包谷、汶川二白和崇庆大板牙;磷胁迫中间型为南充秋子、广元冷风乌、筠连血丝和叙永大坝白;磷胁迫敏感型为巴塘金皇后、大竹鱼嘴包谷、仪陇大广元、巫山大子黄、筠连大白马牙、屏山小白、屏山大黄、青神大寨包谷、丹巴绒寨玉米、雷波糯玉米、筠连红玉米、甘孜二白、筠连乌耳和邻水大督督。3.SSR分析表明,筛选出的41对SSR引物能均匀覆盖玉米染色体组,在220个样品中共检测到284个等位基因,每个SSR标记的等位基因数为4～15个,平均6.93个;多态信息量为0.52～0.93,平均值为0.78;群体内遗传相似系数变幅为0.62～0.72,平均值为0.69;群体间遗传相似系数变幅为0.68～0.80,平均值为0.74。根据群体间遗传相似系数进行聚类,可将供试的22个玉米地方种质大致划分成4类,第1类包括汉源红包谷、汉源白包谷、巴塘金皇后及汶川二白4个地方种质,占供试材料的18.2%;第2类包括邻水大督督、大竹鱼嘴包谷、南充秋子、仪陇大广元、广元冷风乌、筠连大白马牙、筠连红玉米和筠连乌耳8个地方种质,占供试材料的36.4%;第3类包括筠连血丝、屏山大黄、屏山小白、叙永大坝白、青神大寨包谷、崇庆大板牙、甘孜二白和巫山大子黄8个地方种质,占供试材料的36.4%;第4类包括丹巴绒寨玉米和雷波糯玉米2个地方种质,占供试材料的9.1%。聚类结果表明,玉米地方种质类群的划分既与种质来源地区有一定的关系更与生态环境的异同关系密切。4.对13个中晚熟地方种质的配合力分析表明,从农艺、经济性状GCA的综合表现看,筠连大白马牙、筠连血丝和青神大寨包谷具有较大的利用潜势。以单株产量SCA效应值进行标准化数据转换后计算卡方距离,采用离差平方和对13个地方种质聚类,结合产量SCA效应及聚类分析,对供试地方材料进行杂优类群划分。结果表明,13个地方种质大致可以划分为五个杂种优势群,第一群包括汉源红包谷、青神大寨包谷、屏山小白和巫山大子黄,属热带种质群;第二群包括邻水大督督和筠连乌耳,属PA亚群;第三群包括雷波糯玉米、屏山大黄、大竹鱼嘴包谷和广元冷风乌,属兰卡斯特群;第四群为筠连大白马牙,可以划入四平头或旅大红骨群;第五群包括筠连血丝和崇庆大板牙,属旅大红骨群。分析单株产量大于对照10%以上的组合模式,得出旅大红骨×地方种质、热带种质×地方种质与PA亚群×地方种质可能是地方种质组配的强优势组合模式。5.对利用产量SCA效应和分子遗传距离进行玉米地方种质聚类结果的比较,可以看出,屏山小白和巫山大子黄,邻水大督督和筠连乌耳,大竹鱼嘴包谷和广元冷风乌,筠连血丝和崇庆大板牙在两种聚类中,均分别聚在同一类群。由此表明,两种聚类结果的相似性较高,证明本研究结果可靠。比较供试玉米地方种质自身经济性状和配合力分析的结果,发现玉米地方种质自身经济性状的优劣与其GCA的高低有较为密切的关系。如单株产量、穗长和穗行数3个性状的自身表现值较高,其GCA也较高等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 种质资源的类型及其特点
• 1.2 种质资源的研究内容和方法
• 1.2.1 种质资源的研究内容
• 1.2.2 种质资源的研究方法
• 1.3 国内外玉米种质资源的利用现状及种质资源拓展、改良、创新的必要性
• 1.3.1 国外玉米种质利用现状
• 1.3.2 我国玉米种质利用现状
• 1.3.3 四川玉米地方种质利用现状
• 1.3.4 种质资源拓展、改良、创新的必要性
• 1.4 拓宽玉米种质资源的途径和方法
• 1.4.1 引进热带、亚热带种质资源
• 1.4.2 充分利用地方种质资源
• 1.4.3 利用玉米野生近缘种等特异基因
• 1.4.4 群体改良
• 1.4.5 其他途径和方法
• 1.5 玉米地方品种研究概况
• 1.5.1 玉米地方品种利用现状
• 1.5.2 玉米地方品种的利用途径
• 2 目的与意义
• 3 材料与方法
• 3.1 田间试验
• 3.1.1 供试材料
• 3.1.2 田间试验设计
• 3.1.3 田间调查及室内考察性状
• 3.2 室内分析
• 3.2.1 DNA的提取
• 3.2.2 微卫星DNA的扩增
• 3.2.3 PCR扩增产物的电泳检测
• 3.3 统计分析
• 3.3.1 田间资料的统计分析
• 3.3.2 耐低磷系数计算
• 3.3.3 室内实验资料统计分析
• 3.3.4 配合力分析
• 3.3.5 杂优类群及强优势组合模式分析
• 4 结果与分析
• 4.1 玉米地方种质农艺、经济、品质性状基因型间的差异分析
• 4.1.1 农艺经济、品质性状方差分析
• 4.1.2 农艺性状差异表现
• 4.1.3 经济性状差异表现
• 4.1.4 品质性状差异表现
• 4.1.5 农艺、经济、品质性状变异程度分析
• 4.2 玉米地方种质耐低磷胁迫差异分析
• 4.2.1 低磷胁迫下不同玉米地方种质苗期缺磷症状表现
• 4.2.2 低磷胁迫下不同玉米地方种质主要农艺、经济性状差异分析
• 4.2.3 低磷胁迫下不同玉米地方种质苗期缺磷症状与后期主要农艺、经济性状差异的比较分析
• 4.2.4 耐低磷胁迫的遗传变异
• 4.2.5 性状间耐低磷系数的相关分析
• 4.2.6 耐低磷玉米地方种质的筛选
• 4.3 玉米地方品种群体遗传多样性的SSR分析
• 4.3.1 引物扩增结果
• 4.3.2 群体内的遗传多样性
• 4.3.3 群体间的遗传多样性
• 4.4 配合力及杂优类群分析
• 4.4.1 组合间差异显著性检验
• 4.4.2 配合力分析
• 4.4.3 13个供试群体的杂种优势类群分析
• 4.4.4 各组合的产量杂种优势表现和强优势组合模式的分析
• 4.5 聚类结果比较
• 5 讨论与结论
• 5.1 供试地方种质耐低磷胁迫表现及耐低磷种质筛选
• 5.2 供试玉米地方种质自身经济性状优劣与其配合力的关系
• 5.3 供试玉米地方种质的杂优类群及利用途径
• 5.4 供试玉米地方种质的遗传多样性
• 5.4.1 遗传多样性平台构建的技术路线
• 5.4.2 供试玉米地方种质的遗传变异
• 5.4.3 玉米地方种质的遗传差异与地理距离的关系
• 5.5 供试玉米地方种质综合评价及利用方案探讨
• 5.6 存在的问题及改进措施
• 参考文献
• 致谢
• 附录