吉農(nóng)糯系列玉米自交系遺傳基礎(chǔ)

王薪淇，周旭東，周德龍，鄭淑波，高 嵩，董亞琳，路 明

(1.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春130033； 2.吉林吉農(nóng)高新技術(shù)發(fā)展股份有限公司，吉林 公主嶺136100)

0 引言

吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院于2000年開(kāi)始，根據(jù)特用玉米市場(chǎng)需求及產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展方向，采用“母高抗、父高質(zhì)”的組配思路進(jìn)行雜交組配，以“一高兩優(yōu)三抗”，即產(chǎn)量高、商品性優(yōu)、品質(zhì)優(yōu)、抗病蟲(chóng)、抗低溫和抗藥害為篩選原則，開(kāi)展了吉農(nóng)糯系列玉米種質(zhì)創(chuàng)新及新品種選育工作。創(chuàng)制了JNX系列(JNX6、JNX1102、BNSS、JNX1201和JNX2402等)糯玉米骨干自交系，育成吉農(nóng)糯4號(hào)、吉農(nóng)糯14號(hào)和吉農(nóng)糯24號(hào)等加工型糯玉米品種和吉農(nóng)糯7號(hào)、吉農(nóng)糯8號(hào)、吉農(nóng)糯16號(hào)和吉農(nóng)糯26號(hào)等鮮食糯玉米品種[1-5]。

近年來(lái)，分子標(biāo)記技術(shù)輔助作物種質(zhì)類群劃分的研究工作取得突破進(jìn)展，相比于傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)分群法，基于分子標(biāo)記技術(shù)的類群劃分和遺傳基礎(chǔ)解析更為準(zhǔn)確和高效[6-8]。研究通過(guò)SNP分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)吉農(nóng)糯系列糯玉米自交系進(jìn)行基因分型，以期明確各骨干系間遺傳基礎(chǔ)差異，劃分類群并建立吉農(nóng)糯系列玉米自交系背景標(biāo)記庫(kù)。

1 材料與方法

1.1供試材料

研究選取吉農(nóng)糯系列糯玉米骨干系及京科糯2000和墾粘1號(hào)父母本在內(nèi)的15份糯玉米自交系作為參試材料，名稱及來(lái)源如表1所示。

1.2基因分型

DNA提?。?～4期取樣本葉片，采用CTAB法提取基因組DNA用于基因分型[9]。

基因分型：研究應(yīng)用石家莊市博瑞迪生物技術(shù)有限公司GTBS基因分型技術(shù)，采取基于GenoPlexs多重PCR手段的1K SNP進(jìn)行基因分型[10]。

表1 15份糯玉米自交系名稱及血緣

1.3統(tǒng)計(jì)方法

PCA分析采用GAPTI軟件進(jìn)行分析，聚類分析采用MEGA軟件進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用EXCEL軟件進(jìn)行[11-12]。

2 結(jié)果與分析

2.1聚類分析

對(duì)15個(gè)糯玉米自交系進(jìn)行聚類分析，如圖1所示。結(jié)果表明，京科糯2000父本BN2和吉農(nóng)糯14號(hào)母本JNX1201單獨(dú)劃分為A類群；吉農(nóng)糯24號(hào)母本JNX2487和吉農(nóng)糯4號(hào)父本BNSS被歸類至B類群；其余自交系包含在C類群中。

2.2主成分分析

主成分分析(PCA)結(jié)果如圖2所示。結(jié)果表明，鮮食糯玉米品種吉農(nóng)糯7號(hào)和吉農(nóng)糯8號(hào)母本集中于A類群中；聚類分析中的A、B兩類群中的4個(gè)自交系(BN2、JNX1201、JNX2487和BNSS)被劃分至B群中；吉農(nóng)糯8號(hào)母本與京科糯2000母本JN6(京糯6)及墾粘1號(hào)父本Nuo2(糯2)相對(duì)距離較近，歸為C群；墾粘1母本Nuo1、吉農(nóng)糯7父本和加工型糯玉米父本系(JNX1202、JNX2402)等黃色大粒型自交系被劃分至D類群。由主成分分析結(jié)果可知，吉農(nóng)糯系列鮮食糯玉米母本系衍生為一類種質(zhì)，吉農(nóng)糯系列加工型糯玉米自交系趨于兩個(gè)衍生方向，一類是近墾粘1號(hào)母本Nuo1的父本群，一類是趨近于BN2的母本群，兩群間遺傳距離較遠(yuǎn)。A、B、C和D類群間除A群×B群外，其余類群組合方式均有代表品種出現(xiàn)，如C群×B群(京科糯2000)、A群×C群(吉農(nóng)糯8)等，說(shuō)明該劃分結(jié)果具有代表性和準(zhǔn)確性。

2.3基因型差異分析

對(duì)6個(gè)糯玉米品種(吉農(nóng)糯7號(hào)、吉農(nóng)糯8號(hào)、吉農(nóng)糯14號(hào)、吉農(nóng)糯24號(hào)、京科糯2000及墾粘1號(hào))的親本間基因型差異進(jìn)行分析，如圖3所示，結(jié)果如表2所示。由表2結(jié)果可知，6個(gè)品種平均基因型差異比例為0.340，兩個(gè)加工型糯玉米品種吉農(nóng)糯14號(hào)和吉農(nóng)糯24號(hào)基因型差異均大于其余4個(gè)鮮食玉米品種，說(shuō)明加工型糯玉米需要更大的雜種優(yōu)勢(shì)來(lái)滿足其對(duì)產(chǎn)量的需求。相比而言，鮮食糯玉米吉農(nóng)糯7號(hào)和吉農(nóng)糯8號(hào)親本間基因型差異略小于京科糯2000和墾粘1號(hào)，吉農(nóng)糯8號(hào)親本差異最小，為0.314。

3 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前，借助分子標(biāo)記技術(shù)，糯玉米種質(zhì)的遺傳基

表2 6個(gè)糯玉米品種親本間基因型差異

礎(chǔ)得以解析，分子標(biāo)記類型也由SSR過(guò)渡至高密度SNP[13-18]?；诙嘀豍CR的1K SNP分型技術(shù)可實(shí)現(xiàn)單管內(nèi)2 000重以上高度均一的PCR擴(kuò)增反應(yīng)，適用于單樣本50～5 000位點(diǎn)的基因分型檢測(cè)，成本低且效率高，在種質(zhì)遺傳基礎(chǔ)解析及類群劃分中性價(jià)比突出[9]。

研究結(jié)果表明近年來(lái)吉農(nóng)糯系列糯玉米品種親本的選育方向及衍化趨勢(shì)；吉農(nóng)糯鮮食母本群×墾粘1母本衍生群和吉農(nóng)糯加工型母本群×墾粘1母本衍生群是吉農(nóng)糯系列品種主要應(yīng)用的雜優(yōu)模式，進(jìn)一步驗(yàn)證了通過(guò)觀察田間表型和分析選育經(jīng)過(guò)來(lái)判斷育種材料類群歸屬的準(zhǔn)確性，為高效利用吉農(nóng)糯系列糯玉米自交系雜種優(yōu)勢(shì)規(guī)律、理清雜交選育思路提供理論支撐。此外，本研究基于SNP標(biāo)記的基因分型結(jié)果可作為后期分子標(biāo)記輔助選擇、群體改良、輪回選擇等育種工作的背景指紋，用以評(píng)判和界定分離后代的遺傳背景及變異幅度。