西南部分玉米地方種質資源的遺傳多樣性分析.pdf

1、根據(jù)西南地區(qū)玉米地方品種的主要地域分布，本研究以來自四川、重慶、云南和貴州四省(市)的玉米地方種質群體為材料，對54個玉米地方品種群體做遺傳多樣性的SSR分析和B染色體的細胞學鑒定；并從中選取50個品種群體進行田間實驗，分析玉米地方品種農藝、經(jīng)濟性狀的差異表現(xiàn)；結合室內分析，研究低磷脅迫下玉米地方種質的主要形態(tài)和生理特性，探討耐低磷玉米地方種質的篩選指標。主要結果如下： 1.農藝、經(jīng)濟性狀的差異表現(xiàn)分析結果表明，玉米地方品種在各

2、農藝、經(jīng)濟性狀上存在極顯著差異。分析各性狀的變異幅度，農藝性狀株高、穗位高、總葉片數(shù)、散粉期、抽絲期和全生育期的變幅分別為213.25～322.98、87.30～198.59、15.50～24.38、69.50～94.50、70.50～93.50和114.00～142.00：經(jīng)濟性狀穗長、禿尖長、穗粗、軸粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒重、百粒重和容重的變幅分別是8.40～18.32、0.30～2.28、2.49～4.88、1.5l～2.74、

3、8.70～17.05、16.17～31.39、26.57～161.68、9.00～36.03和245.00～739.00。農藝性狀與經(jīng)濟性狀的變異系數(shù)比較表明，經(jīng)濟性狀的變異程度較農藝性狀的變異程度高。農藝性狀變異程度大小排序為穗位高、總葉數(shù)、抽絲期、散粉期、株高、全生育期；經(jīng)濟性狀變異程度的大小排序為禿尖長、穗粒重、百粒重、行粒數(shù)、穗長、穗行數(shù)、穗粗、容重、軸粗。根據(jù)“主成分”分析結果，結合玉米育種目標，分析各玉米地方品種農藝、經(jīng)濟性

4、狀的分量值，在供試材料中評選出綜合性狀優(yōu)良的地方品種有DP-11、DP-44、DP-42、DP-31、DP-65、DP-19、DP-60、DP-15、DP-57和DP-13。農藝、經(jīng)濟性狀的聚類分析表明，同一產(chǎn)地來源玉米地方品種的農藝、經(jīng)濟性狀存在較大差異，而不同產(chǎn)地來源的玉米地方品種可能具有相似的農藝、經(jīng)濟性狀。 2.基于SSR標記的遺傳多樣性分析結果，均勻覆蓋玉米染色體組的42對SSR引物，在作DNA混合取樣的54個玉米地方

5、品種中檢測到256個等位基因，每個SSR標記的等位基因數(shù)為2～9個，平均6.1個，多態(tài)信息量0.30～0.85，平均0.76，說明玉米地方品種群體遺傳多樣性豐富。根據(jù)遺傳相似系數(shù)矩陣做出的樹狀圖，將54個玉米地方品種大致劃分成4類，來源于同一地區(qū)的多數(shù)玉米地方品種劃分在同一類中，其遺傳相似系數(shù)在0.60以上，表明玉米地方品種的地理分布與其遺傳背景存在內在聯(lián)系。比較SSR聚類與農藝經(jīng)濟性狀聚類結果，2種聚類結果差異很大，這表明SSR分子標

6、記所揭示的DNA的結構差異與“主成分”分析所揭示的表型差異是不一致的。從54個玉米地方品種中選出11個，每個品種隨機抽取15個單株，共165個DNA單株樣品，分析玉米地方品種的遺傳結構及其品種內的遺傳多樣性。對于檢測玉米地方品種的遺傳多樣性，DNA單株樣品分析優(yōu)于DNA混合樣品分析，42對相同的SSR引物在11個玉米地方品種中檢測到330個等位基因，平均等位基因數(shù)A=7.86，有效等位基因數(shù)=3.90，平均期望雜合度He=0.69，實際

7、觀察雜合度H0=0.37。據(jù)遺傳結構分析結果，固定指數(shù)(F)為0.25～0.79，表明玉米地方品種是典型的混合繁育系統(tǒng)；由于雜合體不足，玉米地方品種群體內的遺傳結構偏離了Hardy-Weinberg平衡；雜合性基因多樣度比率(Fst)平均為0.07，表明品種間和品種內的遺傳變異分別占總遺傳變異的7％和93％?！爸鞒煞帧狈治?PCA)結果與品種間遺傳距離分析結果相一致，同一品種群體內的個體以及來源于同一地區(qū)不同品種群體間的個體距離較近，相

8、鄰分布；來源于不同地區(qū)品種群體間的個體距離較遠，產(chǎn)生明顯分離。品種群體內遺傳多樣性分析結果表明，四川玉米地方品種的遺傳變異水平、等位基因頻率以及基因雜臺度均為最高，貴州玉米地方品種的最低，表明在我國西南地區(qū)的四省(市)中，四川的玉米地方品種具有最豐富的遺傳變異。 3.B染色體細胞學鑒定結果表明，玉米地方品種的B染色體具有常見B染色體的基本特征，B染色體在地方品種細胞中的異常分布是細胞和植株個體存在B染色體數(shù)目變化的主要原因。在檢

9、測的54個玉米地方品種中有9個存在B染色體，B染色體數(shù)目在品種間發(fā)生0B～7B的數(shù)目變化，在同一品種的不同細胞間發(fā)生0B～3B的變化；具有1B、2B和3B染色體的地方品種分別占玉米地方品種總數(shù)的12.96％、5.56％和3.70％；在對每個玉米地方品種所檢測的30個細胞中，具有0B、1B、2B和3B染色體的細胞比例分別為86.81％、5.42％、4.44％和3.33％。分析含B染色體玉米地方品種的地理分布，四川的東南部地區(qū)是玉米地方品種

10、B染色體的集中分布區(qū)。盡管本研究未發(fā)現(xiàn)B染色體與基于SSR的DNA多態(tài)性的相關關系。然而，綜合分析B染色體的地理分布和玉米地方品種群體的遺傳多樣性，支持西南地區(qū)玉米地方品種的地理演變途徑為最早引進到四川的假說。 4.分析低磷脅迫在苗期對玉米地方品種的主要生物學效應，結果表明，低磷脅迫下各地方品種的根體積、總葉面積、根干重和地上部干重均顯著降低，而根冠比和根毛密度明顯增加；同樣，土壤缺磷誘導植株體內磷利用率、酸性磷酸酯酶活性、過氧

11、化氫酶活性、過氧化物歧化酶活性以及丙二醛和脯氨酸含量的顯著提高，但顯著降低磷含量和可溶性蛋白質含量。不同玉米地方品種的耐低磷性存在明顯的基因型差異，與低磷敏感玉米地方品種DP-36和DP-27比，低磷脅迫對耐低磷玉米地方品種DP-60、DP-02和DP-40影響較小。分析低磷脅迫下各生物學性狀的變化，干物重和植株吸磷量的變化較大，表明干物重和吸磷量是苗期篩選玉米地方品種耐低磷種質的可靠指標。此外，酸性磷酸酯酶活性可作為篩選耐低磷種質的生

12、化指標。低磷脅迫下干物重與缺磷癥狀的顯著相關表明以植株缺磷癥狀為依據(jù)對玉米地方品種耐低磷等級的劃分是可行的?；谏鲜鼋Y果，結合低磷脅迫下玉米地方品種后期的經(jīng)濟性狀表現(xiàn)，在供試的50個玉米地方品種中，篩選出3個耐低磷地方品種DP-60、DP-02和DP-41，5個中耐低磷地方品種DP-12、DP-48、DP-54、DP-59和DP-65。 5.綜合分析供試玉米地方品種的農藝、經(jīng)濟性狀，遺傳多樣性及其耐低磷營養(yǎng)特性。西南地區(qū)玉米地方

13、品種抗病力強，多數(shù)地方品種高抗大、小斑病和銹?。蝗后w遺傳變異水平高，42個SSR標記在54個品種群體中共檢測到256個等位位點，在11個群體內的165個個體中檢測到330個等位位點，有效基因雜合度達0.67；品種類型豐富多樣，生育期從早熟(114d)到晚熟(142d)，粒型有硬粒、馬齒和半馬齒，粒色有黃、白、紅、藍；耐低磷種質豐富。從供試的50個玉米地方品種中篩選到與育種目標相關、主要農藝經(jīng)濟性狀優(yōu)良的品種10個，品種群體內遺傳變異豐富