玉米自交系大斑病抗性及出苗率的回交改良研究

论文摘要

本研究以西南地区骨干玉米自交系R08为轮回亲本,18个优良自交系为供体亲本,采用不同回交和自交次数选育出遗传背景与R08相近,但相互之间又存在一定差异的BC1F3和BC2F2各18个R08回交改良选系。2008年,以上述选系及其与R08已组配出审定杂交种的另一亲本为测验种,按不完全双列杂交设计配制的测交组合为供试材料,采用田间试验与SSR分子标记相结合的方法,对回交改良选系的遗传变异、大斑病抗性、田间出苗率和主要农艺性状的配合力进行分析；2009年,以继续自交所得BC1F5和BC2F4回交改良选系为供试材料,对其大斑病抗性和田间出苗率进行再次鉴定。通过两年两地点试验,探讨了不同回交次数和不同供体对R08的改良效果。主要结果如下：1、SSR分析表明,筛选出的40个SSR分子标记在玉米10条染色体上分布比较均匀,在供试材料中共检测到136个多态性等位基因位点,其中有93个在回交后代单株中出现而在轮回亲本R08中缺失,这些位点在改良后代中出现的频率为0.065～0.889,平均0.284,而且在BC1F3选系出现的平均频率（0.280）与BC2F2选系（0.289）基本相当；不同供体相同回交次数选系与R08的遗传相似系数在BC1F3选系中变幅为0.773-0.920,平均0.842,在BC2F2选系中变幅为0.738～0.899,平均0.835。分析结果表明,相同供体不同回交次数所创造的遗传变异没有明显的差异,相同回交次数不同供体选系间存在较大的差异。与大斑病抗性基因Ht2和Ht3紧密连锁的4个SSR分子标记对17个参试供体的区分能力差别较大,这4对SSR引物在大斑病抗性明显不同的改良系中扩增出与轮回亲本R08相同的条带,且同一引物在与R08大斑病抗性相同的改良系中也可扩增出与R08相同的条带,表明所得这些条带并非大斑病抗性特异性条带,无法利用这些标记对本研究的供试材料进行大斑病抗性基因的辅助选择。2、回交改良选系大斑病抗性的研究表明,不同供体对R08大斑病抗性有显著的影响,不同回交次数在低代和高代表现有一定差异。36个BC1F3和BC2F2改良系中,有29个选系表现为抗或高抗大斑病,26个BC1F5和BC2F4改良系中,有16个选系表现为中抗大斑病；相同供体不同回交次数选系的比较显示,对大斑病抗性的改良,在低代时回交1次选系（BC1F3）优于回交2次选系（BC2F2）,在高代时回交1次选系（BC1F5）与回交2次选系（BC2F4）差异不显著；相同回交次数不同供体选系的比较表明,供体不同回交后代选系大斑病抗性存在显著的差异,综合分析低代和高代回交改良系的大斑病抗性表现,供体鲁原92、川321、313、双741、835和齐319对R08的大斑病抗性改良作用较大,它们可能是改良玉米自交系大斑病抗性的优良供体,但在利用这些供体时,需要注意把握回交的次数。3、回交改良选系田间出苗率研究表明,不同供体及不同回交次数对R08的出苗率有显著的影响。在36个BC1F3和BC2F2改良系中,有28个选系的田间出苗率显著或极显著高于R08,26个BC1F5和BC2F4改良系中,有10个选系的田间出苗率显著或极显著高于R08；相同供体不同回交次数选系的比较显示,对出苗率的改良,在低代时回交1次选系（BC1F3）优于回交2次选系（BC2F2）,在高代时回交1次选系（BC1F5）比回交2次选系（BC2F4）稍差；相同回交次数不同供体选系的比较表明,供体不同回交后代选系出苗率存在显著的差异,综合分析低代和高代回交改良系的田间出苗率表现,供体沈137、齐319、双741、黄野四、313、CAL73、获唐黄和K14对提高R08出苗率有较好的影响,它们可能是改良玉米自交系田间出苗率的优良供体。4、BC1F3和BC2F2选系的一般配合力（GCA）分析表明,R08经不同供体及不同回交次数改良后,各改良系GCA表现存在差异。从总体水平看,大部分改良系多数产量性状的GCA与R08相比并无下降或有所提高；相同供体不同回交次数选系的比较显示,BC1F3和BC2F2选系各产量性状GCA表现大体相当；相同回交次数不同供体选系的比较表明,不同供体对产量性状GCA改良有较大的影响,其中以供体川321、昌7-2和K14表现为优,它们的回交后代选系不仅单株产量GCA效应值显著或极显著高于R08,且多数产量构成性状的GCA效应值为正。5、185个组合单株产量特殊配合力（SCA）和杂种优势分析表明,由BC1F3和BC2F2选系所配组合SCA效应值显著或极显著高于分类对照的分别有9个和7个,显著或极显著低于分类对照的分别有8个和12个,说明BC1F3和BC2F2选系与各测验种所配组合的SCA表现差异不明显；单株产量分类对照优势分析表明,有49个组合超分类对照8%,其中BC1F3选系所配组合23个,BC2F2选系所配组合26个,两者差异不大；统一对照优势分析表明,改良系与测验种ES40、975-12和18-599组配易出现高产组合,就强优势组合的父本而言,BC1F3选系出现9次,BC2F2选系出现11次。进一步验证了BC1F3和BC2F2选系间多数产量性状配合力表现差异不明显,且均有可能出现比R08更优异的选系。6、综合分析表明,不同供体及不同回交次数对R08的改良效应存在一定的差异,回交1次选系（BC1F3）与回交2次选系（BC2F2）多数产量性状的GCA大体相当,且SSR分子标记研究结果表明,相同供体的BC1F3和BC2F2选系在遗传变异方面没有明显的差异,从低代（BC1F3、BC2F2）和高代（BC1F5、BC2F4）选系大斑病抗性及出苗率的表现来看,杂合效应对其有一定的影响,且以对出苗率的影响较大；SSR分析表明,相同回交次数不同供体选系间存在较大的差异,且供体不同,回交后代选系大斑病抗性、出苗率、多数产量性状GCA也存在较大的差异；供体川321和昌7-2对改良R08田间出苗率、大斑病抗性及配合力作用较大,属优良供体亲本,其回交改良系属回交改良优系。因此,利用回交法改良玉米自交系的个别性状时,在选准供体亲本的基础上,回交1次后,在自交过程中按目标性状要求,加强对改良系低代和高代的鉴定选择及配合力测定,可能有利于提高回交改良的育种效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 文献综述
• 1.1 玉米种质资源研究
• 1.1.1 玉米种质资源现状
• 1.1.2 种质资源遗传多样性研究方法
• 1.1.3 种质资源研究进展
• 1.2 玉米种质的改良创新
• 1.2.1 玉米种质改良创新的重要性
• 1.2.2 玉米种质改良创新的主要途径
• 1.2.3 玉米种质回交改良研究进展
• 1.3 分子标记辅助育种
• 1.3.1 分子标记技术
• 1.3.2 分子标记应用
• 1.3.3 分子标记辅助育种研究
• 1.4 玉米大斑病研究
• 1.4.1 玉米大斑病发生及危害
• 1.4.2 玉米大斑病研究进展
• 1.4.3 玉米大斑病抗性遗传
• 1.4.4 玉米大斑病抗性育种
• 1.5 玉米出苗率研究
• 1.5.1 种子发芽出苗研究
• 1.5.2 影响玉米出苗率的主要因素
• 1.5.3 提高玉米出苗率的措施
• 2. 立题意义与技术路线
• 2.1 立题意义
• 2.2 技术路线
• 2.2.1 回交改良系构建和测交组合配制
• 2.2.2 改良效果研究设计
• 3 材料与方法
• 3.1 田间试验
• 3.1.1 供试材料
• 3.1.2 试验设计
• 3.1.3 玉米大斑病接种鉴定
• 3.1.4 性状考查
• 3.2 SSR标记分析
• 3.2.1 供试材料
• 3.2.2 主要仪器设备
• 3.2.3 DNA提取与检测
• 3.2.4 扩增反应和变性聚丙烯酰胺凝胶电泳
• 3.3 数据分析
• 3.3.1 田间试验资料的统计分析
• 3.3.2 SSR数据分析
• 4 结果与分析
• 4.1 回交改良系大斑病抗性分析
• 1F₃和BC₂F₂选系大斑病抗性分析'>4.1.1 BC₁F₃和BC₂F₂选系大斑病抗性分析
• 1F₅和BC₂F₄选系大斑病抗性分析'>4.1.2 BC₁F₅和BC₂F₄选系大斑病抗性分析
• 4.2 回交改良系田间出苗率分析
• 1F₃和BC₂F₂选系田间出苗率分析'>4.2.1 BC₁F₃和BC₂F₂选系田间出苗率分析
• 1F₅和BC₂F₄选系田间出苗率分析'>4.2.2 BC₁F₅和BC₂F₄选系田间出苗率分析
• 4.3 配合力分析
• 4.3.1 测交组合间差异显著性检验
• 4.3.2 配合力方差分析
• 4.3.3 一般配合力分析
• 4.3.4 特殊配合力分析
• 4.4 杂种优势分析
• 4.4.1 分类对照优势分析
• 4.4.2 统一对照优势分析
• 4.5 核心SSR标记分析
• 4.5.1 位点多样性分析
• 4.5.2 遗传变异分析
• 4.5.3 回交改良系遗传结构与聚类
• 4.5.4 供受体遗传多样性分析
• 4.6 抗大斑病连锁SSR标记分析
• 5 讨论
• 5.1 回交改良选系的遗传变异
• 5.2 玉米大斑病抗性及出苗率的回交改良效果
• 5.3 大斑病抗性连锁SSR标记辅助选择问题
• 5.4 回交改良选系的配合力及杂种优势表现
• 5.5 回交改良选系的应用及改良方案探讨
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 附图