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        玉米超多穗行數(shù)DH系15D969的發(fā)現(xiàn)

        2018-03-06 10:54:33李忠南王越人鄔生輝曲海濤許正學(xué)李光發(fā)
        中國種業(yè) 2018年2期

        李忠南 王越人 鄔生輝 曲海濤 許正學(xué) 李光發(fā)

        (1吉林省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站,長春 130033;2吉林省通化市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,梅河口 135007)

        玉米穗行數(shù)是重要的產(chǎn)量構(gòu)成因素,其數(shù)量性狀的表型分布一般呈連續(xù)型變化,為正態(tài)分布,具有加性和部分顯性遺傳效應(yīng),廣義遺傳力較高[1]。近年來對(duì)玉米穗行數(shù)主效QTL研究較多,其所用自交系群體穗行數(shù)多為8~22行,能夠檢測(cè)出的穗行數(shù)QTL有100個(gè)以上,10條染色體均存在,能夠檢測(cè)到主效QTL甚少[2-8],發(fā)掘穗行數(shù)優(yōu)異等位基因,對(duì)于提高玉米穗行數(shù)具有重要意義。

        2011-2017年吉林省單倍體育種雙十攻關(guān)項(xiàng) 目 中(11ZDGG002),利 用 通 育 99(PH6WC×A6)和先玉696(PH6WC×PHB1M)的父本A6和PHB1M雜交F1為基礎(chǔ)材料進(jìn)行單倍體育種實(shí)踐,意外獲得了種植1代穗行數(shù)為30、株型及產(chǎn)量要素優(yōu)良的DH系15D969(國家發(fā)明專利號(hào):201610726826.5)。該材料的發(fā)掘,無疑豐富了玉米基因庫,對(duì)于玉米種質(zhì)改良與創(chuàng)新具有重要意義。

        本文就DH系15D969的發(fā)掘、穗行數(shù)變化特征進(jìn)行初步分析,為玉米遺傳育種工作提供參考。

        1 材料與方法

        1.1 材料15D969為通化市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院于2015年育成的DH系。A6為自育系,PHB1M為外引系(表 1)。

        表1 自交系的血緣及對(duì)應(yīng)品種

        1.2 方法2013年組配A6×PHB1M組合種子。2014年該組合雜交種種植80行,行長5m;誘導(dǎo)系為吉誘SM6278-2,種植80行,行長2m。壟距60cm,株距25cm,進(jìn)行雜交誘導(dǎo)。近成熟后挑出準(zhǔn)單倍體粒5238粒,同年冬在海南三亞南濱農(nóng)場(chǎng)通化市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)基地種植自然加倍,去雜后剩有2516株單倍體,共收獲單倍體結(jié)實(shí)穗77穗,加倍率為3.1%。

        2015年種植DH系77穗行,單行區(qū),行長2m,壟距60cm,株距25cm。經(jīng)田間抗逆性和株型綜合選擇評(píng)價(jià)出26份DH系,其中969號(hào)穗行數(shù)為30,7穗均為30行,為一種新型極罕見的超多穗行數(shù)玉米DH系。2016年種植D969及雙親A6與PHB1M各20行,開放授粉,行長5m,壟距60cm,株距25cm,考察100穗。2017年種植D969及雙親A6與PHB1M各20行,開放授粉,行長5m,壟距60cm,株距25cm,考察100穗。

        數(shù)據(jù)處理采用DPS v14.10數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 DH系15D969的來源將2015年經(jīng)田間綜合性狀選擇出源于A6×PHB1M基礎(chǔ)材料的26份DH系的5個(gè)主要農(nóng)藝性狀列于表2,將各性狀的基本參數(shù)估計(jì)列于表3,將A6、PHB1M 2份自交系和雜交種(A6×PHB1M)5個(gè)主要農(nóng)藝性狀列于表4。

        由表2可以看出,DH系編號(hào)969,穗行數(shù)30行,穗長13cm,百粒重28.8g,株高、穗位合理,是一個(gè)罕見的超多穗行數(shù)DH系。

        表2 來源于A6×PHB1M的26份DH系主要農(nóng)藝性狀

        表3 DH系主要農(nóng)藝性狀的基本參數(shù)估計(jì)

        表4 DH系15D969的雙親及A6×PHB1M組合F1的主要農(nóng)藝性狀

        由表3的各性狀基本參數(shù)估計(jì)P值可以看出,26份DH系株高、穗位、穗長、百粒重均符合正態(tài)分布,唯有穗行數(shù)不符合正態(tài)分布。經(jīng)田間抗病性、抗倒伏性、株型的選擇后,株高、穗位、穗長、百粒重仍然符合正態(tài)分布,說明由主、多基因控制的這些數(shù)量性狀具有非常大的連續(xù)性。田間選擇不包含穗行數(shù),由于穗行數(shù)不符合正態(tài)分布,說明存在新基因型,也就是說偶然發(fā)掘出了超多穗行數(shù)D969。經(jīng)國內(nèi)同行及專家確認(rèn),尚沒有穗行數(shù)如此多的玉米資源材料。即定名為15D969。

        由表4可以看出,15D969株高低于雙親,穗位介于雙親,穗長短于雙親,百粒重介于雙親,穗行數(shù)超越高親A6 8行,是一個(gè)綜合性狀較好的DH系,就穗行數(shù)講,是典型的超高親遺傳。

        15D969穗行數(shù)30,是A6×PHB1M組合材料F1減數(shù)分裂,控制穗行數(shù)的稀有基因經(jīng)染色體交換與重組,加倍后成為能夠表達(dá)的等位基因型。它的出現(xiàn)極大地豐富了玉米基因庫。

        2.2 DH系15D969種植2、3代的表現(xiàn)將種植2、3代穗行數(shù)參數(shù)列于表5。由表5可以看出,種植2代15D969平均穗行數(shù)為25.3行,變幅為20~32行,其中32行的有2穗,30行的有8穗。穗行數(shù)32為目前玉米穗行數(shù)最高極值,30行以上占總穗數(shù)的10%。變異系數(shù)為10.49%,P值為0.6338,符合正態(tài)分布。

        種植3代15D969平均穗行數(shù)為26.7行,變幅為 22~32行,變異系數(shù)為 8.05%,P值為 0.5257,符合正態(tài)分布。其中穗行數(shù)32行的有1穗、30行的有11穗,30行以上占總穗數(shù)的12%。平均穗行數(shù)比種植2代增加1.4行,極差比種植2代減少2行,變異系數(shù)比種植2代降低2.44%??傮w與種植2代差異不大。

        穗行數(shù)平均值是玉米自交系的穗部特征,其界限幅度一般為2行。玉米祖先大芻草只有2行[9]。而最近分子生物學(xué)研究結(jié)果能夠檢測(cè)出的主效QTL最大效應(yīng)值在2行以內(nèi)[3-4]。說明15D969是具有稀有等位基因的新基因型,有待于進(jìn)一步的分子生物學(xué)探討。DH系15D969及雙親的穗比對(duì)見圖1。

        表5 DH系15D969穗行數(shù)基本參數(shù)估計(jì)

        圖1 DH系15D969及雙親的穗

        3 結(jié)論與討論

        由A6×PHB1M基礎(chǔ)材料進(jìn)行單倍體育種而得到30穗行數(shù)DH系15D969,是一個(gè)意外的收獲。種植2代、3代平均值為26行,最高值32行,極差大,是新發(fā)掘的基因型。

        玉米穗行數(shù)是玉米育種中的標(biāo)靶性狀,玉米在長期馴化和育種實(shí)踐中,穗行數(shù)受到強(qiáng)烈選擇,從只有2行穗行數(shù)的大芻草馴化到具有8~20行的玉米[9]。穗行數(shù)的進(jìn)化過程非常復(fù)雜,而今發(fā)現(xiàn)穗行數(shù)最高極值32行,完全有可能還有更高的穗行數(shù)出現(xiàn),將為分子生物學(xué)玉米穗行數(shù)研究提供一個(gè)新的視野。

        通過初步與Reid系測(cè)配,產(chǎn)比鑒定表明,15D969一般配合力較高,其超多穗行數(shù)導(dǎo)致的穗粒數(shù)超多,是其遺傳優(yōu)勢(shì)所在。

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