陳建軍，陳澤輝，郭向陽，王安貴，祝云芳，蘭琴英，王安康，劉鵬飛

(1.貴州大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，貴州 貴陽 550025；2.貴州省旱糧研究所，貴州 貴陽 550006；3.德江縣農(nóng)牧科技局種子管理站，貴州 德江 565200)

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配子選擇法對(duì)玉米自交系QB506的遺傳改良效果

陳建軍1,2，陳澤輝2*，郭向陽2，王安貴2，祝云芳2，蘭琴英1,2，王安康3，劉鵬飛2

(1.貴州大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，貴州 貴陽 550025；2.貴州省旱糧研究所，貴州 貴陽 550006；3.德江縣農(nóng)牧科技局種子管理站，貴州 德江 565200)

為選育出抗逆性強(qiáng)及配合力高的玉米改良系，以4個(gè)優(yōu)良玉米雜交種和優(yōu)良玉米自交系PH6WC為供體分別改良優(yōu)良玉米新品種金玉506的母本QB506，選育出一批優(yōu)異的自交系?；谔镩g試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和SSR分子標(biāo)記的遺傳多樣性分析5個(gè)供體對(duì)玉米自交系QR273改良效應(yīng)。結(jié)果表明：產(chǎn)量高于對(duì)照金玉506(QB506×QR273)10 %的測(cè)交組合為供體PH6WC、黔興201和順單6號(hào)所改良系組配的組合，改良效果明顯。從146對(duì)引物中篩選出清晰穩(wěn)定的引物42對(duì)，對(duì)32份供試材料同源性位點(diǎn)擴(kuò)增，共檢測(cè)到243個(gè)等位基因變異，每個(gè)點(diǎn)檢測(cè)到等位基因數(shù)2～9個(gè)，平均5.8個(gè)，。每個(gè)位點(diǎn)的多態(tài)性信息量為0.2122～0.8836，平均為0.6883。供試自交系劃為4個(gè)類群：第Ⅰ類群包括QB506及其改良系、PH6WC和掖478，為Reid種質(zhì)群；第Ⅱ類群為YA8201、Mo17、黃早四和18599；第Ⅲ類群丹340為旅大紅骨群；第Ⅳ類群為QR273、QB48、QB2164、QB572、QB576和T32為Suwan類群。在選準(zhǔn)供體的基礎(chǔ)上改良玉米自交系，可提高育種效率。

玉米；供體；自交系；SSR標(biāo)記；改良效果

目前，我國玉米種質(zhì)資源狹窄，優(yōu)質(zhì)、抗逆、高配合力和適應(yīng)性廣的新種質(zhì)嚴(yán)重匱乏，造成選育豐產(chǎn)、高效的突破性品種困難加大，同時(shí)，遺傳基礎(chǔ)狹窄加大了遺傳的脆弱性，解決這一問題的關(guān)鍵是對(duì)種質(zhì)資源進(jìn)行擴(kuò)增、改良和創(chuàng)新[1]。溫帶種質(zhì)早熟性對(duì)外來的熱帶種質(zhì)晚熟性表現(xiàn)為顯性或部分顯性一致，分析熱帶、亞熱帶自交系與中國溫帶玉米種質(zhì)雜交種，總結(jié)溫?zé)峤M合在溫帶地區(qū)生長的特點(diǎn)，指出溫?zé)峤M合有一定的增產(chǎn)潛力，溫帶材料對(duì)雜交種的不同性狀有一定的調(diào)節(jié)作用[2]。玉米自交系QB506是貴州省旱糧研究所2005年以國內(nèi)優(yōu)良玉米雜交種遼丹933通過多代自交分離，于2008年選育而成，2012年以QB506和QR273審定國審玉米新品種金玉506。該系具有一般配合力高、抗逆性強(qiáng)、品質(zhì)優(yōu)和熟期適中等特點(diǎn)。但QB506存在籽粒含水量偏高、出籽率低等缺點(diǎn)。配子選擇法是一種目的性較強(qiáng)、效果明顯的自交系改良方法[3]。為了改良QB506自身缺點(diǎn)并探討不同供體對(duì)其遺傳改良的效果。貴州省旱糧所選擇具有Reid血緣且與QB506互補(bǔ)的優(yōu)良雜交種(自交系)作為供體材料對(duì)其改良，經(jīng)過7代自交、測(cè)交選育得到一批性狀優(yōu)良的QB506改良系，為QB506的利用提供一定的理論和實(shí)踐依據(jù)。

表1 SSR分子試驗(yàn)材料名稱及來源

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2009年春，貴州省旱糧研究所將優(yōu)良雜交種鄂玉10號(hào)、黔興201、雅玉889、順單6號(hào)和自交系PH6WC作供體，分別導(dǎo)入優(yōu)良自交系QB506(受體)，通過自交、測(cè)交法選擇，經(jīng)4年南繁北育，選458份穩(wěn)定的QB506改良系，從中篩選9個(gè)改良系作為母試驗(yàn)材料。從458份QB506改良系中選擇19份；另外用QB506、QR273、PH6WC、T32、QB572、QB576和QB48及6份代表不同類群的國內(nèi)骨干自交系YA8201、Mo17、掖478、丹340、黃早四和18599，共32份玉米自交系作SSR分子試驗(yàn)材料，各材料的遺傳背景見表1。

1.2 試驗(yàn)方法與設(shè)計(jì)

2009年春在貴州貴陽用供體與QB506雜交，當(dāng)年冬天在海南三亞崖城用F1植株自交，同時(shí)用F1和QB506的花粉與測(cè)驗(yàn)種測(cè)交。2010年春在貴陽用測(cè)交種進(jìn)行重復(fù)產(chǎn)量比較試驗(yàn)，根據(jù)結(jié)果找出測(cè)驗(yàn)組合產(chǎn)量高于QB506與測(cè)驗(yàn)種的雜交組合，再找出該F1植株自交果穗種成穗行，繼續(xù)自交選擇，按系譜法選出穩(wěn)定自交系。

2013年冬，在海南三亞崖城用QR273作父本，QB506和9個(gè)改良系(表2)分別作母本，組配10個(gè)雜交組合，收獲種子；2014春，分別在貴州貴陽、貴州德江和云南羅平進(jìn)行雜交組合的田間鑒定，田間組合鑒定采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，以金玉506(QB506×QR273)為對(duì)照(CK)，2行區(qū)，3次重復(fù)，行長3 m，行距70 m，株距0.25 m，每行12株，小區(qū)面積4.9 m2。

1.3 序列來源及SSR分子標(biāo)記

玉米SSR引物序列信息來自MaizeGDB (http://www.maizegdb.org)，選擇均勻覆蓋玉米全基因組的146對(duì)玉米SSR引物，引物由上海生物工程公司(Sangon)合成。用從146對(duì)引物中篩選清晰穩(wěn)定的引物42對(duì)，對(duì)32份供試自交系進(jìn)行同源性位點(diǎn)擴(kuò)增。應(yīng)用UPGMA對(duì)32份玉米自交系的SSR分子標(biāo)記結(jié)果的原始矩陣進(jìn)行聚類分析和主坐標(biāo)分析。

表2 QB506改良系名稱

表3 雜交組合10個(gè)農(nóng)藝性狀及測(cè)定方法

1.4 農(nóng)藝性狀調(diào)查與測(cè)定方法

田間調(diào)查和室內(nèi)考種以小區(qū)為單位，雜交組合的田間農(nóng)藝性狀，共調(diào)查了10個(gè)農(nóng)藝性狀(表3)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

按照UPGMA方法對(duì)各材料進(jìn)行聚類分析和主坐標(biāo)分析，數(shù)據(jù)處理由NTSYS-pc2.10e軟件完成；采用Excel 2007和DPS7.05數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行輸入和統(tǒng)計(jì)分析。

圖1 32份玉米自交系的UPGMA聚類圖Fig.1 UPGMA clustering chart of 32 maize inbred lines

圖2 32份自交系主坐標(biāo)的二維圖Fig.2 Principal coordinates analysis of 32 maize inbred lines-2D

2 結(jié)果與分析

2.1 QB506改良系的遺傳多樣性

2.1.1 SSR標(biāo)記的擴(kuò)增 供試材料具有不同的SSR帶型，多態(tài)性檢出率較高。42對(duì)引物分布于玉米的10條染色體上，共檢測(cè)到243個(gè)等位基因變異，每個(gè)點(diǎn)檢測(cè)到等位基因數(shù)2～9個(gè)，平均5.8個(gè)。每個(gè)位點(diǎn)的多態(tài)性信息量(polymorphism information content，簡稱PIC值)為0.2122～0.8836，平均為0.6883。QB506與其改良系間的GD變幅為0.1344～0.3661，平均0.2388。其中，與QB1495 的GD最小為0.1344，與QB2380間的GD最大為0.3661。QB506與用PH6WC導(dǎo)入QB506的改良系間的GD均大于其他供體導(dǎo)入的QB506的改良系。說明，PH6WC與QB506間的親緣關(guān)系比其他供體較遠(yuǎn)。QB506改良系之間的GD為0.0716～0.5089，平均0.3186。其中，GD最小的是QB1636與QB2115間，為0.1203；最大的是QB1636與QB2380間的GD為0.5089。

2.1.2 聚類圖 根據(jù)42個(gè)SSR標(biāo)記分析數(shù)據(jù)，以0.65為閾值，供試自交系被劃為4個(gè)類群：第Ⅰ類群包括QB506及其改良系、PH6WC和掖478；第Ⅱ類群為YA8201、Mo17、黃早四和18599；第Ⅲ類群丹340為旅大紅骨群；第Ⅳ類群為QR273、QB48、QB2164、QB572、QB576和T32為Suwan類群。

2.1.3 主坐標(biāo) 由圖2可見，QB1579劃歸為QB506改良系一類；共劃分成4個(gè)類群，這與UPGMA圖差別較小。

2.2 組合的農(nóng)藝性狀及對(duì)照優(yōu)勢(shì)

2.2.1 改良系與原系的組合性狀均值方差 由表4可見，試點(diǎn)內(nèi)區(qū)組間的方差分析除小區(qū)產(chǎn)量、穗長、穗行數(shù)、行粒數(shù)和禿尖長無顯著差異，其他性狀均達(dá)顯著或極顯著水平。組合間的方差分析，小區(qū)產(chǎn)量和百粒重未達(dá)顯著水平，其他性狀均達(dá)到極顯著水平，即各組合間性狀差異明顯，說明組合間存在真實(shí)的遺傳差異。試點(diǎn)間方差分析，小區(qū)產(chǎn)量不顯著，禿尖長達(dá)顯著水平，其他性狀均達(dá)到極顯著水平。在組合×地點(diǎn)互作方差分析中所有性狀均未達(dá)顯著水平，表明QB506及其改良系和QR273的測(cè)交組合的株高、穗位高、穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、禿尖長、出籽率、百粒重和小區(qū)產(chǎn)量等表現(xiàn)不僅有基因型效應(yīng)，而且受生態(tài)條件和氣候條件等環(huán)境因素的影響。

表4 各雜交組合10個(gè)農(nóng)藝性狀的方差

注：*和**分別表示在0.05和0.01水平顯著。表中的數(shù)值為MS值。

Note：* and ** indicated the significance at 0.05 and 0.01 levels, respectively. Data in the table were MS values.

表5 雜交組合小區(qū)產(chǎn)量對(duì)照優(yōu)勢(shì)

2.2.2 組合產(chǎn)量的對(duì)照優(yōu)勢(shì) 對(duì)照優(yōu)勢(shì)指某參數(shù)超過對(duì)照的百分?jǐn)?shù)，由表5可見，該值>15 %的測(cè)交組合為QB1579×QR273；其次，>10 %為QB1540、QB2383和QB2398所配組合；進(jìn)一步表明改良系QB2383和QB2398來源于同一供體PH6WC；QB1579來源于供體黔興201；QB1540來源于供體順單6號(hào)；說明供體PH6WC、黔興201和順單6號(hào)對(duì)玉米自交系QB506改良效果較好。

3 結(jié)論與討論

對(duì)現(xiàn)有玉米自交系的改良是提高自交系水平的重要途徑之一[4]。對(duì)育種而言，衡量自交系改良成功與否的關(guān)鍵是評(píng)價(jià)其改良后組合在產(chǎn)量以及抗逆性方面是否有所提高。供體與受體的性狀具有明顯的差異性和互補(bǔ)性，能克服其受體的缺點(diǎn)。供體必需具備2個(gè)基本條件：第一，具備明顯的、可以彌補(bǔ)被改良系某些缺點(diǎn)的優(yōu)良性狀；第二，具有較高配合力，較多的優(yōu)良性狀無嚴(yán)重且難以克服的缺點(diǎn)[5-6]。鄂玉10 號(hào)、黔興201、雅玉889和順單6號(hào)具有適應(yīng)性廣、抗逆性強(qiáng)、豐產(chǎn)性好和出籽率高等優(yōu)點(diǎn)，PH6WC具有果穗子粒脫水快、出籽率高、子粒容重高和一般配合力高等突出的優(yōu)點(diǎn)。本研究利用這些供體的優(yōu)點(diǎn)來克服QB506的不足，進(jìn)而達(dá)到改良QB506的目的。

不同供體對(duì)QB506農(nóng)藝性狀及測(cè)交組合效應(yīng)存在較大差異，組合QB1579×QB273增產(chǎn)15.89 %；組合QB1540×QB273增產(chǎn)12.53 %；QB2383和QB2398組配組合分別增產(chǎn)10.98 %和10.58 %。綜合分析結(jié)果顯示供體PH6WC、黔興201和順單6號(hào)對(duì)玉米自交系QB506改良效果較好。說明，供體材料背景不同，其改良效果存在一定的差異，這與前人的研究結(jié)果較為一致。因此，用配子選擇法改良玉米自交系時(shí)，可利用多個(gè)遺傳背景不同的優(yōu)良雜交種或自交系作為供體。

綜合上述，不同供體對(duì)親本的改良效果存在顯著的差異。因此，利用配子選擇法改良現(xiàn)有玉米自交系,供體的選擇至關(guān)重要。然而，在實(shí)際育種工作中，優(yōu)良配子所攜帶的染色體，經(jīng)過雜交、自交和選擇，必然發(fā)生重組和分離，不可能完全按原有的純合狀態(tài)保存下來[3]。因此，配子選擇法在理論和實(shí)踐上都存在一定的缺陷，同時(shí)育種程序繁瑣。

不同供體對(duì)QB506農(nóng)藝性狀及測(cè)交組合效應(yīng)存在較大差異，同一供體改良得到的改良系組配的雜交種差異較大。改良系QB2383和QB2398來源于同一供體PH6WC；QB1579來源于供體黔興201；QB1540來源于供體順單6號(hào)。說明供體PH6WC、黔興201和順單6號(hào)對(duì)玉米自交系QB506改良效果較好，綜合考慮基礎(chǔ)材料優(yōu)缺點(diǎn)是改良材料的重要因素之一。

SSR分子標(biāo)記在一定程度上揭示不同供體與受體之間的遺傳差異，不同供體所改良系劃分為不同的亞群。通過UPGMA和主坐標(biāo)分析，將供試自交系被劃為3個(gè)類群：第Ⅰ類群包括QB506及其改良系、PH6WC和掖478，為偏Reid種質(zhì)群；第Ⅱ類群包括YA8201、Mo17、黃早四和18599；第Ⅲ類丹340為旅大紅骨群；第Ⅳ類群包括QR273、QB48、QB2164、QB572、QB576和T32為Suwan類群。不同供體與受體之間遺傳差異明顯，相同供體不同改良系之間遺傳差異存在不規(guī)則差異性，進(jìn)一步說明Reid種質(zhì)群遺傳變異豐富；同時(shí)，與人工自交和環(huán)境選擇緊密相關(guān)。參考文獻(xiàn)：

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(責(zé)任編輯 劉忠麗)

Genetic Improvement Effects of Maize Inbred Line QB506 by Gamete Selection Method

CHEN Jian-jun1,2, CHEN Ze-hui2*, GUO Xiang-yang2, WANG An-gui2, ZHU Yun-fang2, LAN Qin-ying1,2, WANG An-kang3, LIU Peng-fei2

(1.Guizhou Institute of Upland Crops, Guizhou Guiyang 550006,China; 2.Institute of Modern Chinese Medicinal Materials, Guizhou Guiyang 550006,China; 3.Seed Control Station, Dejiang Science and Technology Bureau of Agriculture and Animal Husbandry, Guizhou Dejiang 565200, China)

In order to breed a batch of new excellent maize inbred lines, four fine hybrids and inbred line PH6WC were used to improve the female parent QB506 of new variety Jinyu 506. The authors analyzed the improve effects of the five donors on inbred line QR273 by the methods of field experiment and statistics and SSR marker. Results: Yields of those combinations ameliorated by PH6WC, Qianxin 201 and Shundan 6 were 10 % higher than the control Jinyu506(QB506×QR273), it is an obvious improvement. According to SSR marker, 42 pairs distinct and stable primers were chosen from 146 to amplify homologous loci of 32 test materials. There were many variations detected on 243 alleles, on average, 5.8 alleles each locus, ranging from 2 to 9. The polymorphism information content amplitude of variation of all locus was from 0.2122 to 0.8836, the average was 0.6883. Based on UPGMA and principal coordinate analysis, all of the tested inbred lines were divided into four groups: The first group was Reid germplasm, including QB506 and its improved lines, PH6WC, Ye478. The second group was composed of YA8201, Mo17, Huangzaosi and 18599. Qundan 340 constituted the third Lvdahonggu germplasm group. The last group was Suwan germplasm, consisting of QR273, QB48, QB2164, QB572, QB576 and T32. There was a great way to enhance breeding efficiency by improving maize inbred lines based on correct tested materials.

Maize；Tested materials；Inbred lines；SSR marker；Improvement effect

1001-4829(2016)08-1776-06

10.16213/j.cnki.scjas.2016.08.004

2015-12-30

貴州省科技廳農(nóng)業(yè)攻關(guān)項(xiàng)目“優(yōu)良熱帶玉米Suwan群體遺傳潛勢(shì)及種質(zhì)改良創(chuàng)新研究”[黔科合NZ(2013)3004]；貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院自主創(chuàng)新專項(xiàng)“貴州玉米育種核心種質(zhì)的改良與創(chuàng)制”[黔農(nóng)科院自主創(chuàng)新科研專項(xiàng)字(2014)006]；貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新基金項(xiàng)目“玉米籽粒大小QTL初步定位”[黔農(nóng)科合(創(chuàng)新基金)2011017]

陳建軍(1988-)，男，在讀碩士，研究方向：遺傳育種，E-mail:913580104@qq.com， *為通訊作者。

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