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作物杂志,2018, 第1期: 41–48 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2018.01.006

• 遗传育种·种质资源·生物技术 • 上一篇    下一篇

玉米自交系性状保持和纯化的分子依据

陆姗姗,吴承来,李岩,张春庆   

  1. 山东农业大学农学院/作物生物学国家重点实验室,271018,山东泰安
  • 收稿日期:2017-11-19 修回日期:2017-12-29 出版日期:2018-02-20 发布日期:2018-08-24
  • 作者简介:陆姗姗,在读硕士,研究方向为种子科学与工程
  • 基金资助:
    公益性行业(农业科技专项201303005);山东省现代农业产业玉米技术体系(SDAIT-02-02);山东农业大学“双一流”科技创新团队项目(SYL2017YSTD02)

The Molecular Basis of Holding the Feature and Genetic Purity for Maize Inbred Lines

Lu Shanshan,Wu Chenglai,Li Yan,Zhang Chunqing   

  1. College of Agronomy, Shandong Agricultural University/State Key Laboratory of Crop Biology, Tai′an 271018, Shandong, China
  • Received:2017-11-19 Revised:2017-12-29 Online:2018-02-20 Published:2018-08-24

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199

摘要：

研究玉米自交系繁殖过程中保种圃建立的理论和株系性状的选择依据对自交系性状的保持、保纯以及杂交种特性保持具有重要意义。利用3个不同纯度水平玉米自交系连续自交3代,在SSR水平上和SNP水平上检测玉米纯合度,并在S2和S3调查田间性状。利用不同初始纯合度的自交系建立保种圃应自交的代数。不同株系在SSR分子检测具有一致性的前提下,在SNP水平上仍然存在较高的杂合度,随初始纯合度升高自交纯合的效率减低,选择初始纯度高的材料有利于后代遗传位点的快速纯合。在田间选择自交系时,根据性状稳定性并结合自交代数依次进行。首先依据较易稳定纯合的群体目测性状;其次,数量性状中,果穗长、果穗直径、雄穗一级侧枝数、穗行数等可作为第二类依据的性状;最后,在自交高代选择穗位高/株高、行粒数、叶长、叶宽等较难稳定的性状。

关键词: 玉米自交系, 性状保持, SSR分子标记, SNP分子标记, 自交系纯合度, 自交系性状

Abstract:

How to hold the features of maize inbred lines and to improve the genetic purity of inbred lines are important to produce high quality parents and to maintain characteristics of hybrids. But so far, there was not any study on the molecular basis for building the breed-conservation nursery and selecting strains in the propagate process of inbred lines. Three samples of different genetic purity of maize inbred lines were used to survey field traits of generation S2 and S3, and to test the genetic homozygosity on the levels of SSR and SNP after successively inbreeding for three generations, to calculate the required generation number of inbreeding, and to set up the breed-conservation nursery by initial genetic allele homozygosity of inbred lines. The strains, which were uniform with the SSR molecular detection, had many heterozygous loci while detected using SNP maker. With the increase of initial homozygosity, the homozygous efficiency of genetic loci in selecting inbred strains declined. The strains with a higher initial genetic purity were helpful for the rapid homozygosis of genetic locus of progenies. While selecting phenotype characteristics, the characteristics belonging to quality traits and being easier to be homozygosis were selected first, some quantitative characters including the ear length, ear diameter, the number of lateral branches of the first-grade tassel, the number of ear row were selected secondly, and the characteristics which were relatively difficult to be steady, such as the ear height or plant height, the number of grains per row, leaf length, leaf width were selected thirdly in high-generation inbred lines.

Key words: Maize inbred lines, Holding characteristics, SSR molecular markers, SNP molecular markers, Gene homozygosis of inbred lines, Inbred lines characteristics

表1

玉米田间调查性状"

编号
Number		 群体目测性状
Population visual trait		 编号
Number		 数量性状（个体）
Quantitative trait (individual)
T1 第一叶鞘花青甙显色 T21 子粒顶端颜色
T2 第一叶顶端形状 T22 子粒背面颜色
T3 叶片弯曲程度 T23 子粒形状
T4 叶片绿色程度 T24 雄穗最低位侧枝以上主轴长度
T5 叶鞘花青甙显色 T25 雄穗最高位侧枝以上主轴长度
T6 雄穗颖片基部花青甙显色 T26 雄穗一级侧枝数目
T7 雄穗颖片除基部外花青甙显色 T27 雄穗侧枝长度
T8 雄穗花药花青甙显色 T28 雄穗侧枝与主轴夹角
T9 雄穗小穗密度 T29 叶片宽度
T10 雄穗侧枝弯曲程度 T30 植株穗位高度
T11 雌穗花丝花青甙显色 T31 植株高度
T12 茎秆“之”字形程度 T32 穗位高与株高比率
T13 茎秆支持根花青甙显色 T33 植株上部叶片与茎秆夹角
T14 抽雄期 T34 植株下部叶片与茎秆夹角
T15 散粉期 T35 果穗长
T16 吐丝期 T36 果穗直径
T17 果穗形状 T37 穗行数
T18 穗轴色 T38 行粒数
T19 果穗子粒颜色数量 T39 叶长
T20 子粒类型

表2

自交系不同类型、不同世代遗传纯合度"

自交系
Inbred line		 差异位点数
Different loci number		 纯合度Homozygosity (%) S3多态位点(%)
S3 polymorphism loci
S0 S1 S2 S3
昌7-2 Chang7-2 0 98.80 99.02 99.07 99.10 0.86
1 97.92 98.70 98.92 99.09 1.64
郑58 Zheng58 0 99.00 99.02 99.16 99.21 0.10
1 98.93 99.02 99.03 99.16 1.18
2 98.87 98.98 99.05 99.13 0.65
LX9801 0 95.60 97.83 98.32 98.79 4.93
1 96.65 97.69 98.51 98.88 7.99
2 94.43 96.18 98.34 98.57 8.20
3 92.94 96.06 97.02 97.53 11.53
4 82.45 92.88 95.62 95.71 27.65

表3

不同纯合度的自交系后代（S2）数量性状的一致性程度"

自交系
Inbred line		 差异位点数
Different loci number		 调查穗行数
Spike rows		 T24 T25 T26 T27 T29 T30 T31 T32 T33 T34 T28 平均
Average
昌7-2 0 115 91.88 91.30 95.36 88.12 93.22 92.17 92.52 89.04 96.09 91.74 92.75 92.20
Chang7-2 1 38 93.86 97.37 99.12 91.23 93.16 87.37 93.68 85.26 98.68 100.00 96.49 94.20
郑58 0 344 94.09 93.99 97.67 92.15 93.55 99.77 98.95 90.17 94.91 95.20 96.41 95.17
Zheng58 1 81 92.18 93.83 96.71 86.42 93.09 100.00 99.26 90.37 91.36 97.53 97.94 94.43
2 11 93.94 93.94 100.00 84.85 94.55 100.00 100.00 89.09 100.00 100.00 96.97 95.76
LX9801 0 223 91.03 92.38 95.37 90.58 92.20 92.11 90.04 91.12 93.87 94.47 94.32 92.50
1 255 88.37 83.40 93.07 88.10 91.84 89.18 91.22 90.75 93.59 99.48 94.25 91.20
2 108 85.49 86.73 88.89 91.98 89.63 88.89 90.74 87.59 89.20 99.38 97.53 90.55
3 23 76.81 78.26 89.86 79.71 93.91 86.09 92.17 82.61 94.20 100.00 94.20 87.98
4 18 88.89 90.74 79.63 87.04 64.44 92.22 81.11 87.78 77.78 100.00 85.19 84.98

表4

不同世代自交系后代数量性状的一致性程度比较"

自交系
Inbred line		 世代
Generation		 差异位点数
Different loci number		 调查穗行数
Spike rows		 T13 T14 T15 T16 T20 T25 T26 T27 T23 T24 T11
昌7-2 S2 0 288 91.29 90.94 89.54 90.59 90.24 86.41 93.73 95.82 98.61 95.82 93.03
Chang7-2 1 70 95.65 94.20 82.61 89.86 92.75 88.84 92.75 92.75 98.55 94.20 91.30
S3 0 115 91.88 91.30 95.36 88.12 93.22 92.17 92.52 89.04 96.09 91.74 92.75
1 38 93.86 97.37 99.12 91.23 93.16 87.37 93.68 85.26 98.68 100.00 96.49
郑58 S2 0 587 92.00 90.98 90.48 92.86 100.00 92.86 93.88 99.83 97.45 99.15 100.00
Zheng58 1 136 96.30 93.33 91.11 92.59 100.00 92.59 96.30 100.00 88.15 95.56 93.33
2 75 100.00 92.00 92.00 92.00 100.00 100.00 96.00 100.00 84.00 88.00 88.00
S3 0 344 94.09 93.99 97.67 92.15 93.55 99.77 98.95 90.17 94.91 95.20 96.41
1 81 92.18 93.83 96.71 86.42 93.09 100.00 99.26 90.37 91.36 97.53 97.94
2 11 93.94 93.94 100.00 84.85 94.55 100.00 100.00 89.09 100.00 100.00 96.97
LX9801 S2 0 438 91.06 91.06 90.83 91.74 90.37 94.95 91.74 96.79 94.72 93.81 93.58
1 491 95.11 93.48 65.38 92.26 73.73 98.57 78.00 96.95 91.24 80.86 86.56
2 422 95.26 91.00 26.54 93.36 38.86 100.00 45.97 98.58 92.89 99.53 96.68
3 72 97.22 97.22 41.67 100.00 38.89 94.44 61.11 88.89 97.22 100.00 99.05
4 58 86.21 96.55 13.79 100.00 44.83 100.00 48.28 100.00 89.66 100.00 91.67
S3 0 223 91.03 92.38 95.37 90.58 92.20 92.11 90.04 91.12 93.87 94.47 94.32
1 255 88.37 83.40 93.07 88.10 91.84 89.18 91.22 90.75 93.59 99.48 94.25
2 108 85.49 86.73 88.89 91.98 89.63 88.89 90.74 87.59 89.20 99.38 97.53
3 23 76.81 78.26 89.86 79.71 93.91 86.09 92.17 82.61 94.20 100.00 94.20
4 18 88.89 90.74 79.63 87.04 64.44 92.22 81.11 87.78 77.78 100.00 85.19

图1

SNP位点实际值和理论值"

表5

SSR一致的株系田间性状调查结果"

群体目测性状
Population visual trait		 自交系 Inbred line 群体目测性状
Population visual trait		 自交系 Inbred line 数量性状
Quantitative trait		 自交系 Inbred line
昌7-2
Chang7-2		 郑58
Zheng58		 昌7-2
Chang7-2		 郑58
Zheng58		 昌7-2
Chang7-2		 郑58
Zheng58
T1 √ √ T4 √ √ T31 × √
T2 √ √ T5 √ √ T30 × √
T14 √ √ T10 √ √ T32 × ×
T15 √ √ T11 √ √ T29 × ×
T16 √ √ T17 √ √ T24 × ×
T6 √ √ T19 √ √ T25 × ×
T7 √ √ T20 √ √ T27 × ×
T8 √ √ T21 √ √ T26 √ √
T9 √ √ T22 √ √ T33 √ √
T12 √ √ T23 √ √ T34 × √
T13 √ √ T18 √ √ T28 × √
T3 √ √

表6

S3数量性状田间调查结果"

性状
Trait		 昌7-2 Chang7-2 郑58 Zheng58
H837 H853 H861 H891 H912 H1026 H1047 H1093 H1131 H1171
T31 × × × √ √ × × √ × ×
T30 × × √ √ √ √ × √ × ×
T32 √ √ √ √ √ √ × √ × ×
T39 √ √ × × √ √ √ √ √ √
T29 √ × √ √ √ √ √ √ √ ×
T26 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √
T35 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √
T36 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √
T37 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √
T38 √ √ √ √ √ √ √ × × ×
[1] 张全志 . 种子管理全书. 北京: 北京科学技术出版社, 2004: 121-124.
[2] Cross J, Jewell D C, Deutsch J A , et al. Gene action and the bottleneck effect in relation to sample size for maintenance of cross-pollinated populations. Field Crops Research, 1992,29(3):225-239.
doi: 10.1016/0378-4290(92)90027-7
[3] 张国范, 刘述锡, 刘晓 , 等. 海湾扇贝自交家系的建立和自交效应. 中国水产科学, 2003,10(6):441-445.
[4] 徐雁飞, 陈发棣, 滕年军 , 等. 菊花自交衰退现象初步研究. 植物资源与环境学报, 2009,18(4):28-32.
[5] 杨廷奎, 刘建新, 梁顺忠 . SC-704玉米双亲混杂退化的原因及对策. 新疆农业科技, 2002(1):32.
doi: 10.3969/j.issn.1007-3574.2002.01.025
[6] 李发民, 毛建昌, 杨金慧 . 玉米自交系K12原种的保纯与创新. 中国种业, 2005(6):41-42.
[7] 李文霞, 徐东, 马占山 , 等. 玉米自交系3081在繁殖中存在的问题及对策. 内蒙古农业科技, 2006(4):64.
[8] 赵亚丽 . 玉米昌7-2近缘系的遗传多样性及其杂交后代的性状比较分析. 郑州:河南农业大学, 2006.
doi: 10.7666/d.y962537
[9] 王小星 . 优良玉米杂交种亲本株系选择及其遗传效应. 郑州:河南农业大学, 2007.
[10] 马俊峰 . 交替选择技术在玉米自交系改良中的应用研究. 郑州:河南农业大学, 2012.
doi: 10.7666/d.y1728553
[11] 董朋飞 . 郑单958双亲近缘系的生育差异及其在F1中的遗传表现. 郑州:河南农业大学, 2008.
doi: 10.7666/d.y1336443
[12] Suszka J, Plitta B P, Michalak M , et al. Optimal seed water content and storage temperature for preservation of Populus nigra L. germplasm. Annals of Forest Science, 2014,7(1):543-549.
[13] Prokopiev I A, Filippova G V, Shein A A . Effect of different conditions of welsh onion seed storage on germination and cytogenic characteristics of its seedlings. Russian Journal of Genetics Applied Research, 2014,4(6):614-617.
doi: 10.1134/S2079059714060173
[14] Stanwood P C. Cryopreservation of seed germplasm for genetic conservation//Kartha K K. Cryopreservation of Plant Cells and Organs. Boca Raton Florida: CRC Press, 1985: 199-226.
[15] 陈晓玲 . 植物种质资源超低温保存现状及其研究进展. 植物遗传资源学报, 2013,14(3):414-427.
[16] 陆作楣, 承泓良, 焦达仁 . 棉花“自交混繁法”原种生产技术研究. 南京农业大学学报, 1990(4):14-20.
doi: 10.7685/j.issn.1000-2030.1990.04.003
[17] 陆作楣, 陶瑾 . 稻麦良种繁育新技术—株系循环法. 种子世界, 1992(10):18-19.
[18] 章元明, 盖钧镒 . 大豆地方品种种质保持中适宜样本容量的研究. 中国农业科学, 1995(A01):70-75.
[19] 马缘生, 范传珠, 王述民 , 等. 五种作物基因库种子繁殖更新技术研究. 植物遗传资源学报, 2002,3(2):1-7.
doi: 10.3969/j.issn.1672-1810.2002.02.001
[20] 马倩 . 玉米种质更新过程中遗传完整性变化的影响因素研究. 北京:中国农业科学院, 2005.
[21] 张春庆 . 玉米水稻杂交种子生产技术. 济南: 山东科学出版社, 2015: 51-66.
[22] 赵自仙, 高祥扩, 杨克昌 , 等. 玉米自交系选育的方法综述. 种子, 2002(3):42-44.
[23] 中华人民共和国农业部, NY/T 2232-2012 植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南玉米, 2012.
[24] 王丽霞, 王立新, 季伟 , 等. 小麦F4代株系的DNA位点纯合率和农艺性状变异幅度. 分子植物育种, 2009,7(4):703-708.
doi: 10.3969/mpb.007.000703
[25] 谭龙涛, 喻春明, 陈平 , 等. 苎麻纯合进度研究. 中国农业科学, 2014,47(22):4371-4379.
[26] 王永强, 刘建光, 赵俊丽 . 利用SSR分子标记辅助棉花提纯选育的研究. 分子植物育种, 2014(3):492-498.
[27] 王立新, 季伟, 李宏博 , 等. 以DNA位点纯合率评价小麦品种的一致性和稳定性. 作物学报, 2009,35(12):2197-2204.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2009.02197
[28] 彭定祥 . 苎麻自交纯化的选择方法. 华中农业大学学报, 1993,12(2):106-111.
[29] 付小琼 . 利用SSR分子标记开展棉花辅助育种的研究//中国棉花学会2012年年会暨第八次代表大会, 2012.
[1] 张帅,庞玉辉,王征宏,王黎明,陈春燕,曾占奎,王春平. 小麦种质资源农艺性状变异及其遗传多样性分析[J]. 作物杂志, 2018, (2): 44–51
[2] 徐艳霞, 李旭业, 杨伟光, 等. 基于主成分分析和聚类分析的玉米自交系芽苗期抗旱指标的研究[J]. 作物杂志, 2014, (3): 54–57
[3] 徐振华, 金正勋, 张忠臣, 等. 黑龙江省粳稻种质资源遗传结构分析[J]. 作物杂志, 2014, (1): 38–44
[4] 李玥, 王汉宁, 王爱听, 等. 利用SSR标记对126份玉米自交系种质类群划分的初探[J]. 作物杂志, 2013, (4): 38–42
[5] 袁文娅, 关淑艳, 马红丹, 等. 玉米自交系H99与齐319幼胚愈伤组织诱导条件的优化[J]. 作物杂志, 2013, (4): 48–51
[6] 裴志超, 王海波, 董志强, 宋慧欣, 郎书文. 膦酸胆碱合剂对玉米自交系形态及产量影响[J]. 作物杂志, 2012, (6): 61–64
[7] 李伟忠, 安英辉, 许崇香, 孙梅, 闵丽, 姜森, 陈庆山, 胡国华. 玉米自交系表型性状与产量的灰色关联分析[J]. 作物杂志, 2012, (5): 105–108
[8] 王一, 曹敏建, 李春红, 王德权, 张立楠. 模拟干旱对不同耐性玉米自交系幼苗根系和水分利用效率的影响[J]. 作物杂志, 2011, (6): 50–52
[9] 梁黔云, 付业春, 范厚明, 等. 高产广适杂交玉米新品种毕单15号的选育及栽培技术[J]. 作物杂志, 2009, (3): 96–97
[10] 付业春, 罗仕文, 范厚明, 等. 高产优质杂交玉米新品种毕单18号的选育及应用[J]. 作物杂志, 2009, (2): 99–100
[11] 李石初, 唐照磊, 张培坤. 广西玉米自交系纹枯病抗病性鉴定[J]. 作物杂志, 2006, (2): 69–70
[12] 黄开健, 杨华铨, 吴永升, 谭华, 陈品娘, 陈国品, 郑德波. 优质高产早熟糯玉米品种玉美头601的选育[J]. 作物杂志, 2004, (2): 57–58
[13] 卜俊周, 彭海成. 高产优质多抗玉米新品种衡单10号[J]. 作物杂志, 2003, (5): 46–46
[14] 夏德君, 汤国民, 龙丽萍, 等. 玉米冬季南繁育种的技术措施[J]. 作物杂志, 2002, (3): 41–42
[15] 吴景锋, 田志国, 于香云, 等. 玉米优良自交系中74-106的选育和应用[J]. 作物杂志, 2001, (2): 43–43
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[1] 赵广才,常旭虹,王德梅,陶志强,王艳杰,杨玉双,朱英杰. 小麦生产概况及其发展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 1 –7 .
[2] 权宝全,白冬梅,田跃霞,薛云云. 不同源库关系对花生光合特性及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 102 –105 .
[3] 黄学芳,黄明镜,刘化涛,赵聪,王娟玲. 覆膜穴播条件下降水年型和群体密度对张杂谷5号分蘖成穗及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 106 –113 .
[4] 黄文辉, 王会, 梅德圣. 农作物抗倒性研究进展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 13 –19 .
[5] 赵云,徐彩龙,杨旭,李素真,周静,李继存,韩天富,吴存祥. 不同播种方式对麦茬夏大豆保苗和生产效益的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 114 –120 .
[6] 陆梅,孙敏,任爱霞,雷妙妙,薛玲珠,高志强. 喷施叶面肥对旱地小麦生长的影响及与产量的关系[J]. 作物杂志, 2018, (4): 121 –125 .
[7] 王晓飞,徐海军,郭梦桥,肖宇,程薪宇,刘淑霞,关向军,吴耀坤,赵伟华,魏国江. 播期、密度及施肥对寒地油用型紫苏产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 126 –130 .
[8] 朱鹏锦,庞新华,梁春,谭秦亮,严霖,周全光,欧克维. 低温胁迫对甘蔗幼苗活性氧代谢和抗氧化酶的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 131 –137 .
[9] 高杰,李青风,彭秋,焦晓燕,王劲松. 不同养分配比对糯高粱物质生产及氮磷钾利用效率的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 138 –142 .
[10] 商娜,杨中旭,李秋芝,尹会会,王士红,李海涛,李彤,张晗. 鲁西地区常规棉聊棉6号留叶枝栽培的适宜密度研究[J]. 作物杂志, 2018, (4): 143 –148 .