我国南方区玉米地方品种遗传多样性研究与群体结构分析

论文摘要

种质基础狭窄是限制我国玉米育种水平进一步提高的一大瓶颈因素。我国玉米育种过分依赖于几个骨干自交系使我国玉米的种质基础变得非常狭窄,但我国却有着十分丰富的玉米地方种质资源,这些地方品种中含有许多优异的基因资源。所以利用遗传基础丰富的地方品种,是进行玉米的种质扩增、改良和创新的有效途径。本研究利用TP-M13-SSR（SSRs with Tailed Primer M13）自动荧光检测技术,调查了来自中国国家种质库（CNG）南方玉米区的核心玉米地方品种的遗传多样性水平,并在此基础上分析了我国南方区玉米地方品种的群体结构。主要试验结果如下:1.54对均匀分布于玉米基因组的SSR引物在194份玉米地方品种中共检测到549个等位变异,每个位点检测到的等位变异数不同,变幅为5～23个,平均检测到10.17个;平均基因多样性为0.6148,变幅为0.2117～0.8754;平均多态性信息含量（PIC）为0.5738,变幅为0.2072～0.8651。本区玉米地方品种表现出了较高的遗传多样性水平。2.在194份玉米地方品种中共检测到122个特异等位变异,占总等位变异数的22.22%,可见我国南方区玉米地方品种中含有较高的特异等位变异。其中,在来自广东的材料中发现了22个特异等位变异,占18.03%,最少的是来自安徽的材料,只占总特异等位变异的3.28%。说明来自广东的材料的遗传基础较为丰富。3.地区间地方品种的遗传多样性比较显示,来自广东、福建、江西等东南沿海地区的玉米地方品种遗传多样性水平较高,而来自安徽、江苏和湖南等内陆各省的玉米地方品种遗传多样性水平较低。综合来看,本研究认为广东是我国南方区玉米地方品种的多样性富集中心。4.分子变异分析（AMOVA）显示,59.02%的遗传变异来自群体间,40.98%的遗传变异来自群体内部。地区间成对比较Fst检验揭示,广西和浙江、海南和江苏的材料遗传分化较大,Fst值分别为0.1549和0.1456;安徽和浙江、广西和湖南、江苏和上海的材料的遗传分化程度较低,Fst值分别只有0.0097、0.0078和0.0062。5.本研究采用了基于遗传距离和基于模型两种聚类方法进行群体结构分析,两种方法所得的聚类结果基本一致。将我国南方区194份玉米地方品种划分为三个类群,类群Ⅰ的材料最多,包括88份玉米地方品种,主要来自安徽、福建、江苏、上海、浙江和江西六个地区;类群Ⅱ包括49份玉米地方品种,全部来自广西、湖南和湖北三省;类群Ⅲ共57份玉米地方品种,主要来自广东、江西和海南三省。本研究对三个基于模型聚类的类群进行了遗传多样性比较,结果显示,类群Ⅰ的多样性水平最高,其次是类群Ⅲ,类群Ⅱ的遗传多样性水平相对较低。6.通过分析我国南方区玉米地方品种的群体结构,本研究对我国南方区玉米的引进及传播做出以下推论:我国南方区玉米分别从三条不同的途径传播至我国境内。一条是经西南陆路传入我国,再传到广西和湖南境内;一条是直接从海路传播至广东境内,再由广东传至海南和江西;第三条是从海陆传播至福建境内,再由福建传播至周围各地区,甚至深入到我国华北地区,这条途径应该是我国南方区玉米的主要传播途径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 我国玉米地方品种的形成及种植区域规划
• 1.1.1 玉米在我国境内的传播
• 1.1.2 我国玉米地方品种的形成
• 1.1.3 我国玉米种植区域划分
• 1.2 我国玉米的生产和育种状况
• 1.2.1 我国玉米生产现状
• 1.2.2 我国玉米育种面临的问题
• 1.3 我国玉米地方品种的收集与整理
• 1.3.1 我国玉米地方品种的收集情况
• 1.3.2 玉米地方品种在我国玉米育种中的作用
• 1.3.3 我国玉米地方品种核心种质的构建
• 1.4 遗传多样性概述及在玉米地方品种中的研究进展
• 1.4.1 遗传多样性概述
• 1.4.2 遗传多样性研究常用的遗传标记
• 1.4.3 玉米地方品种遗传多样性研究进展
• 1.4.3.1 玉米地方品种的表型多样性研究进展
• 1.4.3.2 玉米地方品种同工酶水平上的多样性研究进展
• 1.4.3.3 玉米地方品种在DNA分子水平的多样性研究进展
• 2.本研究的目的和意义
• 3.材料和方法
• 3.1 供试材料
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 DNA提取、纯化和检测
• 3.2.2 SSR引物的合成
• 3.2.3 PCR扩增和产物纯化
• 3.2.4 PCR产物的荧光检测及数据提取
• 3.3 数据分析
• 3.3.1 遗传多样性分析
• 3.3.2 分子变异分析（AMOVA）及Fst统计检验
• 3.3.3 基于遗传距离的聚类分析
• 3.3.4 群体结构分析
• 4.结果分析
• 4.1 遗传多样性分析
• 4.1.1 194份玉米地方品种的遗传多样性
• 4.1.2 不同地区来源的材料的遗传多样性比较
• 4.1.3 不同类型SSR标记的遗传多样性比较
• 4.2 分子变异分析及Fst检验
• 4.3 基于遗传距离的聚类分析
• 4.3.1 194份地方品种的聚类分析
• 4.3.2 地区间材料的聚类分析
• 4.4 群体结构分析
• 4.4.1 K值的确定
• 4.4.2 不同遗传相似性比例的划分结果比较
• 4.4.3 南方区玉米地方品种的群体结构
• 4.4.4 类群间的遗传多样性比较
• 5.讨论
• 5.1 我国南方区地方品种的遗传多样性评价
• 5.2 地区间材料遗传多样性比较及遗传关系
• 5.3 两种聚类方法在本研究中的结果比较
• 5.4 南方区玉米地方品种的群体结构及群体分化动力
• 5.5 从群体结构看我国南方区玉米的起源
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文