浙江省玉米地方種質的SSR聚類分析

呂學高，趙軍華，盧華兵，朱正梅

(浙江省東陽玉米研究所，浙江 東陽 322106)

浙江省玉米地方種質的SSR聚類分析

呂學高，趙軍華，盧華兵，朱正梅

(浙江省東陽玉米研究所，浙江 東陽 322106)

以代表我國溫帶玉米主要雜種優勢群的4個標準測驗種為對照，利用40對玉米SSR核心引物，對浙江省90份玉米地方種質資源開展聚類分析。結果表明，SSR分子標記共檢測221個等位基因變異，等位基因變異為3～11個，平均為5.5個，多態性信息量(PIC)為0.37～0.89，平均為0.69，充分展現浙江省玉米地方種質資源較為豐富的遺傳變異。SSR標記分析表明，保安山玉米等16份玉米地方種質與黃早四劃分為塘四平頭類群；常山九十日等21份玉米地方種質與掖478劃分為Reid類群；杭縣一百二十日等19份玉米地方種質與丹340劃分為旅大紅骨類群；白巖旱地品種等20份玉米地方種質與Mo17劃分為Lancaster類群。SSR分子標記分析結果為浙江省玉米地方種質的改良創新和育種利用提供參考。

玉米； 浙江； 地方種質； SSR分子標記； 聚類分析

種質資源亦稱遺傳資源，是決定各種遺傳性狀的基因資源，是作物育種、生物科學和農業生產的物質基礎[1]。玉米地方種質資源是經過長時間自然選擇和人工選擇所形成的一種資源類型，對當地的生態環境與栽培制度具有良好的適應性，其多樣的遺傳變異為玉米種質創新和利用提供物質基礎[2]。因此，玉米地方種質資源日益受到研究者的廣泛關注，報道結果顯示，我國不同來源的玉米地方種質，在表型與DNA水平上都呈現出水平較高、范圍較寬的變異特性；并且在聚類結果上也與這些種質的來源顯示出高度的一致性[3-4]。隨著現代分子生物學的發展，DNA分子標記技術在遺傳資源分析上顯示出優越性和有效性，廣泛應用于遺傳圖譜構建、遺傳多樣性分析、聚類分析和基因鑒定等領域[5-6]。

本研究選用浙江省內廣泛搜集的玉米地方種質資源90份，以代表我國溫帶玉米主要雜種優勢群的4個標準測驗種為對照[7-9]，利用SSR分子標記技術，開展浙江省玉米地方種質的SSR聚類分析，以期為玉米地方種質的挖掘和利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

選用90份玉米地方種質資源，均搜集自浙江省內各地方縣市，從浙東北平原向浙中丘陵到浙西南山區，其中，以浙中杭州、紹興、金華與浙西衢州、麗水等丘陵和山區玉米地方種質居多，大部分已保存于國家玉米種質資源庫。

浙江省玉米地方種質，從生育期、株高、穗位高、花絲顏色、果穗長度、穗粗、籽粒顏色、穗軸顏色等表型農藝性狀，均表現出豐富多樣的遺傳變異[2]。其中4份代表我國溫帶玉米主要雜種優勢群的標準測驗種，黃早四代表塘四平頭類群；掖478代表Reid類群；丹340代表旅大紅骨類群；Mo17代表Lancaster類群[7-9]。所有試驗材料編號及名稱詳見表1。

1.2 DNA提取與SSR檢測

試驗材料于25 ℃培養箱種子發苗至三葉一心期，每份材料取10株同一心葉等量混合，選用生工生物工程(上海)股份有限公司的植物基因組DNA抽提試劑盒SK8232、BS9298試劑盒完成DNA抽提和PCR擴增，利用電泳儀(DYY-6C型)進行4S Green瓊脂糖凝膠電泳檢測，BIO-RAD Molecular Imager Gel DocTMXR+Imaging System成像系統顯帶，Image Lab軟件統計帶型。SSR檢測采用北京農林科學院玉米研究中心針對中國玉米種質開發的40個核心SSR標記[10-12]，引物均由生工生物工程(上海)股份有限公司合成[13]。

表1 浙江省玉米地方種質與測驗種自交系編號及名稱

1.3 數據統計與分析

根據PCR擴增結果，建立Excel數據庫。標記位點的多態性信息量(PIC)按公式PIC=1-∑fi計算，其中，fi表示某標記位點第i等位基因的基因頻率[13-15]。利用NTSYS-pc 2.1軟件中的Similarity和Clustering模塊對試驗材料進行SSR聚類分析。

2 結果與分析

2.1 基于SSR標記的多樣性

40個SSR標記在90份玉米地方種質中共檢測到221個等位基因變異，每個SSR檢測到的等位基因變異為3～11個，平均為5.5個，多態性信息量(polymorphism information content，PIC)為0.37～0.89，平均為0.69(表2)，其中，phi072k4、umc1999y3、umc1429y7、umc2163w3均表現出較高的多態性。

上述結果顯示出浙江省玉米地方種質資源存在較為豐富的遺傳變異。

表2 SSR檢測的等位基因與多態性信息量

2.2 聚類分析

參照我國溫帶玉米主要雜種優勢群的4個標準測驗種，將90份地方種質中的76份供試材料劃分到塘四平頭群、Reid群、旅大紅骨群、Lancaster群四大類群中。其中，16份地方種質與黃早四(P91)劃為塘四平頭類群；21份地方種質與掖478(P92)劃為Reid類群；19份地方種質與丹340(P93)劃為旅大紅骨類群；20份地方種質與Mo17(P94)劃為Lancaster類群(表3)。其余14份地方種質與4個類群的遺傳距離較遠。

表3 浙江省玉米地方種質的SSR聚類結果

3 小結與討論

3.1 浙江省玉米地方種質的研究與利用

我國長江流域及西南地區具有十分豐富的玉米地方種質資源，這些地方的玉米資源具有很大的利用潛力[16]。浙江地處長江下游、瀕臨東海，屬于典型的亞熱帶季風氣候區，地形地貌豐富多樣，既有東部沿海平原與濱海島嶼，又有西南的丘陵山峰，河流眾多、水資源充沛，春、夏、秋季均可種植玉米，經過悠久的玉米種植歷史保留了豐富的玉米地方種質資源。20世紀60年代，浙江省農業科學院農藝所、浙江省東陽玉米研究所承擔農業部農作物品種資源征集、整理和農藝性狀研究項目，完成系統征集、整理浙江省玉米地方種質資源，形成本省玉米種質資源庫，豐富國家玉米種質資源[17]。浙江省玉米地方種質資源在玉米育種上也發揮過重大作用，20世紀60年代，利用浙江著名的地方品種滿蒲金和外省引進的金皇后雜交，育成品種間雜交種浙雜1號；在種質資源創新利用上，選育出一批較優自交系，如金糯、殼、磐、余、半、殼、旅回等字號的自交系均源于地方品種資源，并利用這些自交系與其他材料雜交育成浙單一號和殼黃玉米雜交種，其他省份利用上述自交系育成虎單系列和皖系等[18]。

從SSR聚類分析的結果看，浙江省內種質庫保存和新搜集玉米地方種質的遺傳基礎較寬，分別與塘四平頭、Reid、旅大紅骨、Lancaster等類群具有一定的同源性，同時，又有小部分玉米種質資源表現出相對較遠的遺傳距離，這小部分種質資源一方面可以開展更高密度的分子標記分析，另一方面需加強與其他優勢群的雜優模式探討。結合常用的雜種優勢模式，可以有選擇地在群間進行雜交組配，在群內開展二環系選育或綜合種合成，進行種質擴增、改良和創新研究，可以更快、更高效地為玉米育種服務[16]。

3.2 玉米地方種質的挖掘與利用

諸多研究表明，我國玉米種質資源遺傳基礎相對比較狹窄，能有效利用的種質資源相當貧乏，已成為阻礙玉米育種的一個瓶頸。地方品種資源的發掘利用，在我國玉米雜交育種史上發揮過重要的作用，但在目前的育種實踐中卻利用得越來越少。究其原因：一是玉米地方種質資源系譜關系不清，直接利用的工作量龐大而繁瑣；二是玉米地方種質資源自身配合力不高，部分優異性狀須經遺傳改良基因聚合后才能加以利用[16]。我國玉米育種每前進一步，均與地方品種的挖掘利用密不可分，因而，在目前大量利用外引群體和基因庫進行全國性的種質擴增、改良和創新研究的同時，摸清我國自身地方種質的系譜關系與優異性狀的定向改良，充分挖掘和利用我國的玉米地方種質資源，對我國今后玉米育種的發展具有重要作用[19]。

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(責任編輯：張 韻)

2017-05-18

浙江省公益技術研究農業項目(2015C32068)；浙江省農業廳“省級現代種業發展工程”項目

呂學高(1982—)，男，山東青島人，助理研究員，碩士，研究方向為玉米遺傳育種，E-mail: lxg-909@163.com。

10.16178/j.issn.0528-9017.20170808

S513

A

0528-9017(2017)08-1318-04

文獻著錄格式：呂學高，趙軍華，盧華兵，等. 浙江省玉米地方種質的SSR聚類分析[J].浙江農業科學，2017，58(8)：1318-1321.