论文题目: 温带玉米核心种质与27个国内外玉米群体间的遗传关系研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 作物栽培学与耕作学
作者: 段运平
导师: 李炳林,张世煌
关键词: 玉米群体,标记,配合力,杂种优势群,杂种优势模式
文献来源: 山西农业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 种质遗传基础狭窄是我国玉米(Zea mays L.)育种难以取得突破性进展的重要原因。种质扩增、改良与创新是解决玉米种质基础狭窄问题的唯一途径。经过改良的热带、亚热带玉米群体,特别是CIMMYT种质具有丰富的遗传变异和特殊的抗逆性,与温带种质地理远缘,基因交流少,遗传差异大。我国地方品种遗传基础丰富,对环境适应性强。根据杂种优势群和杂种优势模式的概念研究代表温带玉米核心种质的4个标准测验种与27个国内、外玉米群体间的遗传关系,获得关于热带和温带玉米种质间统一的杂种优势模式信息,有助于提高种质改良和种质创新研究的效率。而将热带、亚热带种质用于温带育种研究的首要问题是在弄清它们与国内核心种质遗传关系的基础上,建立统一的杂种优势群和杂种优势模式,而不应只根据表型性状和生态类型判断热带、亚热带种质的利用价值和改良方法。本研究利用SSR分子标记分析了国内外27个玉米群体的遗传多样性及其遗传关系。在此基础上,根据NCII设计,用代表我国主要杂种优势群的四个标准测验种(丹340、Mo17、掖478和黄早四)与群体测配108个组合,采用不完全区组设计(α-Lattice Design),在昆明、沈阳、太原和运城四个生态区进行了田间试验,通过田间主要农艺性状和产量配合力效应分析,全面评价了27个群体的应用价值和利用潜力;同时,以标准测验种为媒介,揭示了在我国华北春播区(Mo17×丹340)和黄淮海夏播区(掖478×黄早四)两种杂种优势模式背景下,27个群体与我国核心种质间的杂种优势关系,再结合产量特殊配合力效应(SCA)和系谱追踪对27个群体进行了杂种优势类群划分。主要研究结果如下: (1)从27个群体中各取4个混合样本,每个样本由10个单株混合叶片的DNA组成,通过SSR标记分析结果显示,27个群体的遗传基础和遗传变异都比较丰富。CIMMYT群体的SSR多态性位点数(370)高于国内群体的多态性位点数(329),CIMMYT群体特有的等位基因(52个)比国内群体所特有的等位基因(13个)多。 (2)根据SSR多态性计算的遗传相似系数(GS)聚类分析,27个群体内四个混合样本之间的遗传相似系数为0.86-0.96,平均0.91,而且每个群体的4个样本高密集聚在一起。表明用4个混合样本描述群体的遗传多样性具有可信的代表性。 (3)根据遗传相似系数(GS)平均值和聚类分析结果,国内群体间的GS(0.81)大于国外群体的GS(0.78),国内群体和国外群体之间的GS(0.71)最小,表明国外群体之间以及国外群体与国内适应群体间的遗传差异较大,存在很高的异质性,这也说明导入热带、亚热带玉米种质,对扩大温带玉米种质基础的必要性。
论文目录:
摘要
Abstract
第一部分 文献综述
1 玉米在农业生产和经济中的作用与地位
2 玉米种质资源的研究利用现状及种质改良的紧迫性
2.1 国外玉米种质资源研究现状
2.2 我国玉米种质资源的研究利用现状
2.3 种质基础狭窄的危害
2.4 种质扩增、改良的必要性和可行性
3 杂种优势群和杂种优势模式
3.1 杂种优势群和杂种优势模式的概念
3.2 杂种优势模式在育种中的作用
3.3 划分杂种优势群的方法
3.4 杂种优势模式的研究进展
3.4.1 国外研究进展
3.4.2 我国玉米杂种优势模式研究进展
4 玉米群体改良
4.1 群体改良的作用
4.2 国内外玉米群体改良的现状
4.2.1 国外玉米群体改良现状
4.2.2 我国玉米群体改良现状
4.2.3 群体改良研究中存在的问题
4.3 群体改良的方法
4.4 应用轮回选择改良群体的局限性及分子标记在群体改良中的应用
4.4.1 轮回选择改良群体的局限性
4.4.2 分子标记在群体改良中的应用
5 今后研究的方向
5.1 根据杂种优势模式扩增育种材料的种质基础
5.2 研究种质的杂种优势关系
5.3 利用地方种质
6 本研究的意义和内容
第二部分 利用SSR分子标记分析国内外27个玉米群体的遗传关系
1 材料与方法
1.1 供试材料
1.2 实验方法
1.2.1 基因组DNA的提取、纯化和检测
1.2.2 PCR扩增
1.2.3 变性聚丙烯酰胺凝胶电泳
1.3 数据统计分析
2 结果与分析
2.1 SSR标记分析
2.2 遗传相似性分析
2.3 聚类分析
2.3.1 12个标准测验种的遗传关系分析
2.3.2 27个供试群体的聚类分析
3 对用SSR标记分析27个供试群体多态性和遗传关系的讨论
3.1 27个国内外玉米群体的杂种优势类群划分
3.2 单株取样与混合抽样
3.3 针对混合样本的引物选择问题
第三部分 不同环境下27个国内外玉米群体与我国4个标准测验种间的杂种优势关系
1 供试材料
2 试验方法与设计
3 统计分析方法：
3.1 方差分析
3.2.一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)估算
3.3 杂种优势分析
3.4 群体与测验种之间的杂种优势关系分析
3.5 研究杂种优势模式和分析数据时的环境背景设置
4 结果与分析
4.1 方差分析结果
4.2 不同测验种背景下供试群体产量和主要农艺性状的GCA效应分析
4.2.1 在三种测验种背景下供试群体的产量GCA效应
4.2.2 在三种测验种背景下供试群体的株高GCA效应
4.2.3 在三种测验种背景下供试群体的穗位高GCA效应
4.2.4 在三种测验种背景下供试群体的果穗长度GCA效应
4.2.5 在三种测验种背景下供试群体的果穗直径GCA效应
4.2.6 在三种测验种背景下供试群体穗行数GCA效应
4.2.7 在三种测验种背景下供试群体行粒数GCA效应
4.2.8 在三种测验种背景下供试群体的百粒重GCA效应
4.2.9 在三种测验种背景下供试群体的出籽率GCA效应
4.3 14个CIMMYT群体与我国温带核心种质标准测验种间的配合力效应与杂种优势分析
4.3.1 14个CIMMYT群体的产量和农艺性状的GCA效应分析
4.3.2 14个CIMMYT群体与4个标准测验种的测交组合的对照优势
4.3.3 14个CIMMYT群体与4个测验种的杂种优势反应
4.3.4 对14个CIMMYT热带亚热带群体的综合利用评价
4.4 13个国内玉米群体与4个标准测验种间的配合力效应与杂种优势关系
4.4.1 13个国内玉米群体的产量和农艺性状的GCA效应分析
4.4.2 13个国内群体与4个测验种的组合的优势分析
4.4.3 13个国内群体与4个测验种的杂种优势反应
4.4.4 对13个国内群体的杂种优势群划分和杂种优势利用评价
5 讨论：
5.1 对CIMMYT提供的两对杂种优势模式群体在我国利用的讨论：
5.2 对四个QPM群体改良利用的讨论：
5.3 一些CIMMYT群体的GCA很高但难以利用的讨论：
5.4 对我国地方种质群体改良和利用的讨论：
5.5 对杂种优势群和杂种优势模式在育种中利用的讨论：
5.6 对研究群体遗传多样性方法的讨论
6 结论：
附录
参考文献
发布时间: 2005-08-31
参考文献
- [1].13个玉米群体的配合力和遗传多样性分析[D]. 李明顺.中国农业科学院2005
- [2].热带玉米群体POB21和POB32在温带改良中遗传多样性的研究[D]. 李向拓.西北农林科技大学2005
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- [7].六个热带亚热带玉米群体适应性改良进展及遗传多样性变化的研究[D]. 张德贵.四川农业大学2010
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