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鲜食玉米是一种新型的果蔬食品,其凭借独特的风味,丰富的营养,而倍受消费者青睐。优质鲜食玉米品种的选育成为玉米育种家的重要研究任务,科学先进的选育技术能够显著提高鲜食玉米的选育效率,因此甜糯玉米种质资源的遗传多样性以及鲜食玉米分子标记辅助选择逐渐成为鲜食玉米育种工作的研究热点。本研究利用SSR与SNP两种分子标记对83份甜、糯玉米自交系进行了遗传多样性分析和聚类分析;利用普通PCR与hiTAIL-PCR相结合的技术手段,分段克隆甜玉米突变体的sh2基因,将其序列进行BLAST分析,并真对其序列突变位点开发InDel标记;利用所设计的InDel标记对wxwxsh2sh2双隐性自交系进行辅助选择,并利用双隐性亲本进行杂交组配,主要研究结果如下:
1.SSR引物检测结果显示,20对SSR分子标记共检测出84个等位基因位点,每对引物检测到的等位基因为2~6个,平均每个SSR位点检测出的等位基因数为4.2个;83份鲜食玉米自交系材料的遗传相似系数范围为0.57~1,平均遗传相似系数为0.78;PIC指数变化范围为0.24~0.87,平均PIC指数为0.71;UPGMA聚类分析显示,当遗传相似度为0.51时,可将83份鲜食玉米自交系分为6个类群。
2.SNP引物检测结果显示,鲜食玉米自交系中,9个SNP关键位点存在较大的遗传分化,对不同的SNP突变类型进行遗传相似度分析结果显示,83份鲜食玉米自交系的遗传相似度系数范围为0.42~1,平均遗传相似系数为0.71;PIC指数变化范围为0.54~0.74,平均PIC指数为0.69;UPGMA聚类分析显示,在相似系数为0.74处,可将83份鲜食玉米自交系分为6个类群。
3.利用普通PCR对突变体sh2基因进行分段克隆,分别获得2819bp,1010bp,1118bp,1919bp目标片段,将分段序列进行拼接,经比对后总共覆盖sh2基因的83.4%;利用hiTAIL-PCR技术扩增未知区域并测序,检测到sh2基因起始位点下游的795bp处存在插入突变,PCR扩增不能得到完整的插入序列,将突变位点附近的插入序列进行BLAST分析,发现其序列与Gypsy和Copia转座子家族存在同源性。
4.开发InDel标记并对突变体F2分离果穗的籽粒进行检测,共496粒籽粒,其中基因型为SH2SH2的121粒,基因型为SH2sh2的253粒,基因型为sh2sh2的122粒,经x2检验在显著水平P>0.05时,其比例符合1∶2∶1分离比,与理论比值相符,验证了该标记与sh2基因共分离;利用该引物鉴定供试的38份甜玉米自交系以对其适用性进行检测,在38份自交系中617、M52、M58等18份甜玉米自交系检测到该类型突变,占供试样本的47.4%。
5.通过亲缘关系划分利用与郑黄糯04亲缘关系近的黄海甜作供体亲本,郑黄糯作轮回亲本,回交选育wxwxsh2sh2双隐性亲本。对回交世代中wxwxSH2sh2基因型个体利用所设计的InDel标记进行辅助选择,并于BC3F2中获得wxwxsh2sh2双隐性自交系—ZS618。
6.将选育的wxwxsh2sh2双隐性亲本ZS618与郑黄糯03组配出河农黄甜糯杂交种,2017年产量测定显示:河农黄甜糯亩产981kg,较对照增产2%,鲜籽粒亩产639.6kg,出籽率为65.2%较对照增加3%;粗淀粉含量较对照高1.08%,支链淀粉略高于对照,皮渣率较对照高0.41%;品尝评分评分较对照高0.8分。
鲜食玉米自交系的遗传变异较为丰富,InDel标记能够辅助选育双隐性亲本并组配出综合表现良好的甜糯型玉米杂交种,对鲜食玉米新品种的开发具有较强的现实意义。
1.SSR引物检测结果显示,20对SSR分子标记共检测出84个等位基因位点,每对引物检测到的等位基因为2~6个,平均每个SSR位点检测出的等位基因数为4.2个;83份鲜食玉米自交系材料的遗传相似系数范围为0.57~1,平均遗传相似系数为0.78;PIC指数变化范围为0.24~0.87,平均PIC指数为0.71;UPGMA聚类分析显示,当遗传相似度为0.51时,可将83份鲜食玉米自交系分为6个类群。
2.SNP引物检测结果显示,鲜食玉米自交系中,9个SNP关键位点存在较大的遗传分化,对不同的SNP突变类型进行遗传相似度分析结果显示,83份鲜食玉米自交系的遗传相似度系数范围为0.42~1,平均遗传相似系数为0.71;PIC指数变化范围为0.54~0.74,平均PIC指数为0.69;UPGMA聚类分析显示,在相似系数为0.74处,可将83份鲜食玉米自交系分为6个类群。
3.利用普通PCR对突变体sh2基因进行分段克隆,分别获得2819bp,1010bp,1118bp,1919bp目标片段,将分段序列进行拼接,经比对后总共覆盖sh2基因的83.4%;利用hiTAIL-PCR技术扩增未知区域并测序,检测到sh2基因起始位点下游的795bp处存在插入突变,PCR扩增不能得到完整的插入序列,将突变位点附近的插入序列进行BLAST分析,发现其序列与Gypsy和Copia转座子家族存在同源性。
4.开发InDel标记并对突变体F2分离果穗的籽粒进行检测,共496粒籽粒,其中基因型为SH2SH2的121粒,基因型为SH2sh2的253粒,基因型为sh2sh2的122粒,经x2检验在显著水平P>0.05时,其比例符合1∶2∶1分离比,与理论比值相符,验证了该标记与sh2基因共分离;利用该引物鉴定供试的38份甜玉米自交系以对其适用性进行检测,在38份自交系中617、M52、M58等18份甜玉米自交系检测到该类型突变,占供试样本的47.4%。
5.通过亲缘关系划分利用与郑黄糯04亲缘关系近的黄海甜作供体亲本,郑黄糯作轮回亲本,回交选育wxwxsh2sh2双隐性亲本。对回交世代中wxwxSH2sh2基因型个体利用所设计的InDel标记进行辅助选择,并于BC3F2中获得wxwxsh2sh2双隐性自交系—ZS618。
6.将选育的wxwxsh2sh2双隐性亲本ZS618与郑黄糯03组配出河农黄甜糯杂交种,2017年产量测定显示:河农黄甜糯亩产981kg,较对照增产2%,鲜籽粒亩产639.6kg,出籽率为65.2%较对照增加3%;粗淀粉含量较对照高1.08%,支链淀粉略高于对照,皮渣率较对照高0.41%;品尝评分评分较对照高0.8分。
鲜食玉米自交系的遗传变异较为丰富,InDel标记能够辅助选育双隐性亲本并组配出综合表现良好的甜糯型玉米杂交种,对鲜食玉米新品种的开发具有较强的现实意义。