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甜玉米种质资源的遗传多样性评价及种质间遗传关系的研究是甜玉米育种研究的重要内容。对甜玉米遗传多样性进行研究并用于指导甜玉米育种,可以减少甜玉米杂交组合组配的盲目性,提高甜玉米育种的效率。对甜玉米新品种的选育具有重要的理论指导和现实意义。
本研究以华南农业大学甜玉米课题组引进和选育的54份甜玉米自交系为材料,利用了2009年秋季、2010年春季两个季节的农艺性状数据和SSR分子标记技术,分别分析了54份甜玉米自交系的遗传多样性水平和群体遗传结构,主要结果如下:
1.对2009年秋季和2010年春季两个季节的16个表型性状的方差分析表明除粒深外其余15个性状均在自交系间表现出显著差异,而茎粗、穗长、穗行数、粒深及百粒重受季节之间影响较小。对不同季节间表型性状基于欧式距离的聚类分析结果表明:2009年秋季以欧式距离0.95为标准可将其划分为八个类群,2010年春季以欧式距离0.95为标准可以划分为六个类群,而对不同季节划分结果结合系谱分析表明自交系间形态标记的聚类结果与系谱来源吻合程度较低,只在很大程度上说明了自交系间的形态差异,且受季节之间环境、气候差异的影响较大。不能准确地反映自交系间的亲缘关系。
2.利用覆盖玉米染色体组的56对SSR引物对54份甜玉米自交系进行了遗传多样性分析,共检测到155个等位基因变异,平均每个SSR位点为2.77个,基因多样性指数平均为0.49,多态性信息含量(PIC)平均为0.42,表现出了一定的遗传多样性。
3.在其中的50个SSR位点重复序列中,二核苷酸重复序列在等位基因变异的检测效率上明显高于其他重复级数的SSR位点,同样在遗传多样性的检测效率上也高于其他重复级数的SSR位点。
4.对54份甜玉米自交系进行基于遗传相似系数的聚类分析结果表明:以遗传相似系数0.59为标准,可以将54份甜玉米自交系划分为三大类群,其中第一类群包含15份甜玉米自交系,主要为国内和台湾甜玉米品种选育的二环系;第二类群包含33份甜玉米自交系,主要包含美国甜玉米品种选育的二环系以及先甜血统自交系的一些改良系;第三类群主要包含6份引自先正达SSH系列甜玉米自交系。
5.群体结构分析表明:以遗传相似性比例80%为标准,可以将研究材料分为三大类群,各类群占所研究材料的比例分别为42.8%、17.4%及12.0%。另外,还有15份自交系与任何类群的遗传相似性比例均小于80%,将这些材料划分入混合亚群,占所研究材料的27.8%。
总体来说,综合形态标记、基于SSR标记的遗传相似系数、群体结构分析的聚类分析结果来看,表型聚类容易受环境条件的影响,且与系谱吻合程度较差;而基于SSR标记的遗传相似系数与群体结构分析所得出的聚类结果与系谱具有较高的吻合程度,基本能反映自交系间的血缘关系。