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        美國(guó)玉米雜交種分離后代表型的多樣性

        2017-11-30 16:53:38張春宇秦紅珍林鳳
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2017年20期
        關(guān)鍵詞:表型性狀分離遺傳多樣性

        張春宇+秦紅珍+林鳳

        摘要:長(zhǎng)期以來(lái),種質(zhì)資源狹窄是制約我國(guó)玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素,引入外來(lái)優(yōu)良自交系或以雜交種為基礎(chǔ)選育二環(huán)系是玉米種質(zhì)擴(kuò)增的重要途徑。通過表型性狀的變異分析和聚類分析,對(duì)101份美國(guó)玉米雜交種分離后代的表型性狀多樣性水平進(jìn)行研究。結(jié)果表明:供試材料的表型性狀存在不同程度的變異。18個(gè)數(shù)量性狀的變異系數(shù)在3.48%~71.13%之間,禿尖長(zhǎng)的變異幅度最大,達(dá)71.13%;與果穗發(fā)育相關(guān)的表型性狀存在較為豐富的變異。29個(gè)表型性狀的Shannon-Weaver多樣性指數(shù)的平均值較高,為1.238 3;相對(duì)于數(shù)量性狀,質(zhì)量性狀的表型多樣性指數(shù)均較低。聚類分析將101份美國(guó)玉米雜交種分離的高代材料分為6個(gè)組群,且大部分材料聚在1個(gè)組群內(nèi),說(shuō)明供試材料親本的親緣關(guān)系較近。

        關(guān)鍵詞:美國(guó)玉米;雜交種;分離;表型性狀;遺傳多樣性;禿尖長(zhǎng);果穗發(fā)育

        中圖分類號(hào): S513.035.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號(hào):1002-1302(2017)20-0076-04

        種質(zhì)擴(kuò)增、改良和創(chuàng)新是玉米育種研究的物質(zhì)基礎(chǔ)。目前,國(guó)內(nèi)外玉米育種的主要限制因素是遺傳基礎(chǔ)狹窄,對(duì)國(guó)內(nèi)外種質(zhì)資源進(jìn)行有效的整理和分類,有針對(duì)性地進(jìn)行種質(zhì)擴(kuò)增、改良與創(chuàng)新研究是解決這一問題的關(guān)鍵[1-2]。引入國(guó)外優(yōu)良玉米種質(zhì),利用其豐富的遺傳變異及優(yōu)良的農(nóng)藝性狀,改良我國(guó)玉米自交系的遺傳基礎(chǔ),是解決我國(guó)目前玉米產(chǎn)業(yè)化過程中新品種遺傳基礎(chǔ)狹窄的一個(gè)重要途徑[3-6]。利用國(guó)外雜交種分離二環(huán)系,是國(guó)內(nèi)解決生產(chǎn)用玉米種質(zhì)基礎(chǔ)狹窄、快速提升育種水平的常用途徑[7],但利用雜交種分離二環(huán)系時(shí),由于不了解分離后代遺傳基礎(chǔ),缺乏相關(guān)的表型性狀、農(nóng)藝性狀和抗病蟲性等綜合性狀的評(píng)價(jià),給后期的組配工作帶來(lái)很大的困難。

        表型多樣性是指植物外部形態(tài)的差異,是植物基因變異的外在表現(xiàn)。表型性狀的變異是植物遺傳多樣性與環(huán)境互作的結(jié)果,但對(duì)于外界環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定的栽培群體,其表型的變異也是相對(duì)穩(wěn)定的[8]。因此,作物表型差異能夠從一定程度上反映作物基因型的差異,可以利用表型多樣性對(duì)作物進(jìn)行種質(zhì)資源評(píng)價(jià)或遺傳多樣性分析,而表型性狀多樣性的分析主要通過評(píng)價(jià)表型的變異系數(shù)、多樣性指數(shù)等參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)[9-12]。本試驗(yàn)對(duì)101份美國(guó)玉米雜交種分離的高代材料進(jìn)行表型多樣性研究,通過表型性狀的變異幅度、方差和多樣性指數(shù)的分析,評(píng)價(jià)由101份高代材料組成的美國(guó)玉米種質(zhì)群體的表型多樣性水平,通過聚類分析和組群比較,分析自交系的表型性狀的遺傳多樣性。本研究結(jié)果為利用美國(guó)玉米雜交種的育種實(shí)踐奠定了基礎(chǔ)。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        101份美國(guó)玉米高代材料由遼寧省雷奧玉米育種公司提供。材料的來(lái)源是以美國(guó)先鋒玉米雜交種選育二環(huán)系得到的后代改良系,經(jīng)自交至F15代形成性狀穩(wěn)定的自育玉米自交系。

        1.2 田間管理

        分別于2012、2013、2014年連續(xù)3年種植供試材料。試驗(yàn)采取完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),每份試驗(yàn)材料每年隨機(jī)區(qū)組種植,每個(gè)區(qū)組內(nèi)材料隨機(jī)排列。每份材料播種1行,行長(zhǎng)15 m,行距0.6 m,株距0.35 m。

        1.3 數(shù)據(jù)采集與整理

        參考《玉米種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[13]和《中國(guó)玉米DUS測(cè)試國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》,調(diào)查29個(gè)表型性狀(含11個(gè)質(zhì)量性狀、18個(gè)數(shù)量性狀)。供試玉米種質(zhì)表型性狀重復(fù)測(cè)定3次,取平均值。調(diào)查的表型性狀種類和調(diào)查時(shí)期見表1。

        1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

        對(duì)所調(diào)查記錄的質(zhì)量性狀賦值后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,賦值方法參考張婷婷等的方法[14]。利用SPSS軟件,對(duì)101份玉米自交系的表型性狀進(jìn)行方差、極值、平均值和變異系數(shù)分析。通過多樣性指數(shù)分析確定表型性狀的多樣性,多樣性指數(shù)采用Shannon-Weaver多樣性指數(shù)的平均值,其公式如下:

        平均Shannon-Weaver多樣性指數(shù):I1=-∑∑P ijlnP ij。

        聚類分析在NTSYS-pc Version 2.10e軟件進(jìn)行,利用該軟件下的順序?qū)哟吻短拙垲悾╯equential hierarchal and nested clustering,SAHN)程序進(jìn)行聚類分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 數(shù)量性狀的變異解析

        變異系數(shù)表示性狀離散程度,可用于不同表型性狀間分析比較,變異系數(shù)越大,則表明性狀間的變異程度越大[15]。

        分別對(duì)101份美國(guó)玉米雜交種分離后代的18個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行變異系數(shù)、方差等統(tǒng)計(jì)分析,發(fā)現(xiàn)供試玉米材料間表型變異存在顯著差異。18個(gè)數(shù)量性狀(表2)中,變異幅度最大的性狀為禿尖長(zhǎng),變異系數(shù)達(dá)到71.1%;抽雄期、散粉期、吐絲期變異系數(shù)分別為3.51%、4.27%、3.48%,變異幅度相對(duì)較小,說(shuō)明供試玉米種質(zhì)與花器官發(fā)育相關(guān)的表型性狀相對(duì)較為穩(wěn)定。穗柄長(zhǎng)和穗柄角度變異系數(shù)分別為34.83%和2819%,另外,表型性狀中與果穗發(fā)育相關(guān)的數(shù)量性狀(分別為果穗長(zhǎng)、果穗直徑、穗行數(shù)、行粒數(shù)、軸粗和百粒質(zhì)量)的變異幅度都較高,說(shuō)明供試的101份材料與果穗發(fā)育相關(guān)的9個(gè)數(shù)量性狀存在較為豐富的表型變異。

        2.2 表型性狀多樣性指數(shù)分析

        供試101份美國(guó)玉米雜交種分離后代表型性狀的Shannoa-Weaver多樣性指數(shù)列于表3,不同表型的遺傳多樣性有明顯的差異,調(diào)查的所有表型性狀多樣性指數(shù)平均值為1.238 3。百粒質(zhì)量在29個(gè)表型性狀中多樣性指數(shù)最高,達(dá)到1.886 5;抽雄期、穗位高、莖粗、穗柄長(zhǎng)、果穗長(zhǎng)、禿尖長(zhǎng)這6個(gè)表型性狀的多樣性指數(shù)也在1.7以上,分別為1.712 8、1.735 7、1.789 7、1.708 3、1.739 2、1.789 7;在所有數(shù)量性狀中,只有吐絲期的多樣性指數(shù)低于1.0。18個(gè)數(shù)量性狀的平均遺傳多樣性指數(shù)為1.398 7,而質(zhì)量性狀的表型多樣性指數(shù)均較低,11個(gè)質(zhì)量性狀的平均遺傳多樣性指數(shù)為0.776 6,最高的花藥顏色多樣性指數(shù)也只達(dá)到1.294 7。表型性狀的變異系數(shù)和多樣性指數(shù)在不同的性狀上的表現(xiàn)并不一致,如抽雄期和散粉期的變異系數(shù)較小,分別為3.51和4.27,但是其多樣性指數(shù)卻分別達(dá)1.712 8和1.084 6。endprint

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