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作物杂志,2022, 第4期: 54–61 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2022.04.008

• 遗传育种·种质资源·生物技术 • 上一篇    下一篇

基于产量相关性状SSR分子标记的大豆杂种优势群划分

雷蕾1,2(), 关哲允2, 曹士亮3, 王玉民2, 林春晶2, 彭宝2, 刘鹏1, 赵丽梅2, 李志刚1, 张春宝1,2()   

  1. 1内蒙古民族大学农学院,028042,内蒙古通辽
    2吉林省农业科学院大豆研究所/农业农村部杂交大豆育种重点实验室,130033,吉林长春
    3黑龙江省农业科学院玉米研究所,150086,黑龙江哈尔滨
  • 收稿日期:2022-03-18 修回日期:2022-04-11 出版日期:2022-08-15 发布日期:2022-08-22
  • 通讯作者: 张春宝
  • 作者简介:雷蕾,研究方向为大豆杂种优势利用,E-mail： 957569131@qq.com
  • 基金资助:
    吉林省农业科技创新工程重大项目(CXGC2021ZD002);国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-04)

Classification of Soybean Heterotic Groups Based on SSR Molecular Markers for Yield-Related Traits

Lei Lei1,2(), Guan Zheyun2, Cao Shiliang3, Wang Yumin2, Lin Chunjing2, Peng Bao2, Liu Peng1, Zhao Limei2, Li Zhigang1, Zhang Chunbao1,2()   

  1. 1College of Agriculture, Inner Mongolia University for Nationalities, Tongliao 028042, Inner Mongolia, China
    2Soybean Research Institute, Jilin Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Hybrid Soybean Breeding of the Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Changchun 130033, Jilin, China
    3Maize Research Institute, Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Harbin 150086, Heilongjiang, China
  • Received:2022-03-18 Revised:2022-04-11 Online:2022-08-15 Published:2022-08-22
  • Contact: Zhang Chunbao

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8

PDF (PC)

301

摘要：

利用杂种优势可显著提高大豆单产,但亲本的创制及杂交组合的配制缺乏有效的理论指导,导致杂交种组配工作存在盲目性,强优势大豆杂交种的产出周期较长。针对上述问题,以中国东北部和国外的43份亲本为材料,利用经过筛选的14个大豆产量性状相关SSR分子标记进行遗传多样性分析和杂种优势类群划分。结果发现,所用SSR标记共扩增出31个等位变异位点,平均每个标记检测到2.2143个等位变异位点,变幅为2.0000~4.0000;主效基因频率为0.4419~0.9302,平均为0.6817;基因遗传多样性指数为0.1298~0.6101,平均为0.4043;多态性信息含量为0.1214~0.5272,平均为0.3280。根据遗传距离将43份亲本材料划分为2个类群;25个杂交种的35份亲本材料分属于2个类群;且27个杂交种的39份亲本材料为国内和国外材料之间配制的杂交组合,反映出中国东北与国外材料之间存在较强的杂种优势。对本研究所用的杂交种亲本间遗传距离分析发现,遗传距离在0.4~0.6时杂种优势利用效率较高。上述结果为优异亲本的选育方向和强优势杂交种亲本的合理组配提供参考。

关键词: 大豆, 杂种优势, SSR分子标记, 杂种优势群, 遗传多样性

Abstract:

The utilization of heterosis can significantly improve soybean yield, but the creation of parents and the preparation of hybrid combinations lack effective theoretical guidance, resulting in blindness in the preparation of hybrid combinations and long production cycle of strong soybean hybrids. In response to the above problems, the genetic diversity analysis and heterotic group classification of 43 parents in Northeast China and abroad as materials using 14 SSR molecular markers related to soybean yield traits. The results showed that the SSR markers amplified a total of 31 allelic variation sites, with an average of 2.2143 allelic variation sites for each marker, with a variation range of 2.0000-4.0000; the main gene frequency was 0.4419-0.9302, with an average of 0.6817. The genetic diversity indexes ranged from 0.1298 to 0.6101, with an average of 0.4043. The polymorphism information content ranged from 0.1214 to 0.5272, with an average of 0.3280. According to genetic distance, 43 parental materials were divided into two groups; 35 parental materials of 25 hybrids were divided into two groups; and 39 parental materials of 27 hybrids were hybrid combinations prepared from domestic and foreign materials, highlighting the strong heterosis between Northeast China materials and foreign materials.The analysis of the genetic distance between the parents of the hybrids used in this study showed that when the genetic distance was between 0.4 and 0.6, the utilization efficiency of heterosis was higher. The results provides references for the breeding direction of excellent parents and the rational combination of parents of strong dominant hybrids.

Key words: Soybean, Heterosis, SSR molecular markers, Heterotic group, Genetic diversity

表1

14个SSR标记信息

SSR标记
SSR marker		 所在染色体
Chromosome		 引物序列
Primer sequence (5′-3′)		 关联性状
Associated trait		 参考文献
Reference
BARCSOYSSR_02_1667 2 F：TCGTGTTAGATTTTTACTGTCACATT 籽粒大小 [17]
R：AACTGCATACCCTTTGTTTGAA
BARCSOYSSR_04_0034 4 F：GCGCCCGGAACTTGTAATAACCTAAT 籽粒大小 [17]
R：GCGCTCTCTTATGATGTTCATAATAA
BARCSOYSSR_06_0778 6 F：GCGCATGGTTTACAGATTACTTTATTTTCTA 单株粒重 [18]
R：GCGGCAATCATTTAAATTTATAATGATATAT
BARCSOYSSR_12_1142 12 F：GCGAACTGTAGTTTACTAAAAATAAGTG 单株粒重 [19]
R：GCGGACTGAATTAATATTGGTGTTGAATT
BARCSOYSSR_13_0272 13 F：GCGAATTTGGATTAATTAAATTTATG 每荚粒数 [20]
R：GCGCTCGGTCCTCTCAAATAAGGTCTC
BARCSOYSSR_13_0340 13 F：GCGTGCCAGGTAGAAAAATATTAG 每荚粒数 [20]
R：GCGGTTTTTCACTTTTCAAAATTC
BARCSOYSSR_07_0109 7 F：GCGTTGATACTTTCCTAAGACAAT 单株荚数 [21]
R：GGGAGAGAAGGCAATCTAA
BARCSOYSSR_11_0482 11 F：CACTGCTTTTTCCCCTCTCT 单株荚数 [22]
R：AAGATACCCCCAACATTATTTGTAA
BARCSOYSSR_11_0342 11 F：GCGCTACCGTGTGGTGGTGTGCTACCT 分枝数 [23]
R：GCGCAAGTGGCCAGCTCATCTATT
BARCSOYSSR_19_1071 19 F：CGCACCCCTCATCCTATGTA 分枝数 [24]
R：CCAACTAATCCCAGGGACTTACTT
BARCSOYSSR_06_1581 6 F：GCGCTGGCCTTTAGAAC 百粒重 [25]
R：GCGTTGTAGGAAATTTGAGTAGTAAG
BARCSOYSSR_13_1098 13 F：GCGTTAAGAATGCATTTATGTTTAGTC 百粒重 [26]
R：GCGAGTTTTTGGTTGGATTGAGTTG
BARCSOYSSR_01_1571 1 F：GCGCATGATAACCTATAATGAGAT 主茎节数 [27]
R：CCAGCAAGCAATGCTCGGTCTACT
BARCSOYSSR_13_1271 13 F：CAAGCTCAAGCCTCACACAT 主茎节数 [28]
R：TGACCAGAGTCCAAAGTTCATC

图1

SSR标记对亲本材料的UPGMA聚类分析

表2

杂交种亲本分群结果

杂交种名称
Hybrid name		 母本Female parent 父本Male parent 亲本间遗传距离
GD between parents
同型保持系
Homotypic maintainers		 来源地
Place of origin		 所在群
Group		 名称
Name		 来源地
Place of origin		 所在群
Group
杂交豆1号 JLCMS9B 中国黑龙江 Ⅰ JLR1 美国 Ⅱ 0.6153
杂交豆2号 JLCMS47B 中国吉林 Ⅰ JLR2 美国 Ⅱ 0.6428
杂交豆3号 JLCMS8B 中国黑龙江 Ⅰ JLR9 美国 Ⅱ 0.5000
杂交豆4号 JLCMS47B 中国吉林 Ⅰ JLR83 意大利 Ⅰ 0.5384
杂交豆5号 JLCMS84B 中国黑龙江 Ⅰ JLR1 美国 Ⅱ 0.4285
吉育606 JLCMS47B 中国吉林 Ⅰ JLR100 美国 Ⅱ 0.5000
吉育607 JLCMS14B 中国黑龙江 Ⅰ JLR83 意大利 Ⅰ 0.2307
吉育608 JLCMS84B 中国黑龙江 Ⅰ JLR113 美国 Ⅱ 0.5000
吉育609 JLCMS103B 中国黑龙江 Ⅰ JLR102 美国 Ⅱ 0.2076
吉育610 JLCMS128B 中国吉林 Ⅰ JLR98 美国 Ⅱ 0.5714
吉育611 JLCMS147B 中国黑龙江 Ⅰ JLR113 美国 Ⅱ 0.3571
吉育612 JLCMS57B 美国 Ⅱ JLR9 美国 Ⅱ 0.3846
吉育626 JLCMS230B 中国吉林 Ⅰ JLR9 美国 Ⅱ 0.3571
吉育627 JLCMS179B 美国 Ⅰ JLR9 美国 Ⅱ 0.5000
吉育633 JLCMS204B 美国 Ⅱ JLR230 中国吉林 Ⅰ 0.4285
吉育635 JLCMS34B 中国黑龙江 Ⅰ JLR300 中国黑龙江 Ⅰ 0.4285
吉育637 JLCMS210B 美国 Ⅱ JLR209 中国吉林 Ⅰ 0.5714
吉育639 JLCMS178B 中国吉林 Ⅰ JLR97 美国 Ⅱ 0.4285
吉育641 JLCMS191B 美国 Ⅱ JLR158 中国黑龙江 Ⅰ 0.5000
杂交种名称
Hybrid name		 母本Female parent 父本Male parent 亲本间遗传距离
GD between parents
同型保持系
Homotypic maintainers		 来源地
Place of origin		 所在群
Group		 名称
Name		 来源地
Place of origin		 所在群
Group
吉育643 JLCMS212B 美国 Ⅱ JLR346 中国吉林 Ⅰ 0.6666
吉育645 JLCMS234B 中国黑龙江 Ⅰ JLR9 美国 Ⅱ 0.5000
吉育647 JLCMS5B 中国黑龙江 Ⅰ JLR2 美国 Ⅱ 0.4285
吉育649 JLCMS209B 美国 Ⅱ JLR158 中国黑龙江 Ⅰ 0.6428
吉育653 JLCMS242B 中国吉林 Ⅰ JLR300 中国黑龙江 Ⅰ 0.3571
吉育654 JLCMS234B 中国黑龙江 Ⅰ JLR13 美国 Ⅱ 0.2857
吉育660 JLCMS204B 美国 Ⅱ JLR419 中国吉林 Ⅰ 0.4285
吉育667 JLCMS164B 美国 Ⅰ JLR227 中国吉林 Ⅰ 0.3076
佳吉1号 JLCMS178B 中国吉林 Ⅰ JLR124 美国 Ⅱ 0.5714
吉农H1 JLCMS254B 美国 Ⅰ JLR192 中国黑龙江 Ⅰ 0.5000
吉农H2 JLCMS212B 美国 Ⅱ JLR414 中国吉林 Ⅰ 0.5714

图2

SSR标记分析杂交种亲本遗传距离分布

表3

SSR标记对不同群试验材料的遗传多样性分析

来源Origin MAF Na GI PIC
总群Total group 均值 0.6871 2.2143 0.4043 0.3280
范围 （0.4419~0.9302） （2.0000~4.0000） （0.1298~0.6101） （0.1214~0.5272）
类群Ⅰ GroupⅠ 均值 0.7233 2.0714 0.3449 0.2801
范围 （0.4074~1.0000） （1.0000~4.0000） （0.0000~0.6475） （0.0000~0.5720）
类群Ⅱ GroupⅡ 均值 0.7622 1.9286 0.3243 0.2612
范围 （0.5000~1.0000） （1.0000~2.0000） （0.0000~0.5000） （0.0000~0.3750）

图3

SSR标记对群体间的遗传多样性分析

图4

基于SSR标记检测基因型及分群结果的PcoA散点图

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