基于形态学与SSR标记的糯玉米审定品种遗传多样性分析

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中国已成为世界上重要的糯玉米生产、加工和消费国,糯玉米审定品种的数量随着居民生活水平的提升逐年增多。因此,有必要对糯玉米审定品种进行多角度地遗传多样性分析,这对今后糯玉米品种改良和杂优模式创新有重要指导作用。本研究基于13个形态学标记和40个SSR标记,从时间和空间维度对308个糯玉米审定品种进行遗传多样性分析,以期了解我国近十年来糯玉米审定品种的发展趋势。主要结果如下:(1)308个糯玉米审定品种具有较高的农艺与品质性状多样性。13个农艺及品质性状的变异系数变化区间为2.98%~77.61%。相关性分析表明,产量与生育期、株高、穗位高、穗长、穗粗、行粒数、千粒重均成极显著正相关;品质品尝分与蛋白质含量呈极显著正相关,与生育期、直链淀粉含量成显著负相关。聚类分析将308个糯玉米审定品种分为3组群,生育期、株高、穗位高、穗粗、穗行数、行粒数、千粒重和直链淀粉含量在组间存在显著性差异。MⅠ组表现为生育期短和品质优的特点,MⅡ组表现为产量高和品质较优的特点,MⅢ组表现为产量偏低和品质劣的特点。(2)40个SSR标记分析表明,308个糯玉米审定品种表现出丰富的遗传多样性。40个SSR标记共检测出529个等位基因、1480种基因型;PIC值变化区间为0.226~0.890,平均为0.684,其中>0.5的高多态标记有36个,占全部标记的90%。UPGMA聚类结果表明,308份材料分成5个组群,且9个参照品种(苏玉糯2号、渝糯7号、苏玉糯5号、郑黄糯2号、彩糯1号、京科糯123、京科糯120、京科糯2000、粤彩糯2号)均匀分布在5个组群中。进化树分析中参照品种京科糯2000、苏玉糯5号处于各自分组中的根部,表明这些优良品种的出现及其杂优模式的推广,丰富和拓宽了近10年糯玉米品种的遗传背景多样性。对不同遗传背景的各个组群进行方差分析,发现Ⅲ组具有较高的株高、穗位高、穗行数和千粒鲜重;Ⅳ组具有较高的穗行数,较低的直链淀粉含量。(3)从时间维度来看,各年代间糯玉米审定品种的形态学标记存在差异,其中2015年审定品种的产量、蛋白质和品质品尝分均显著高于其他年份,2018年审定品种生育期和蛋白质含量显著低于其他年份。分子标记方面,近10年来糯玉米审定品种SSR标记遗传多样性波动较小,PIC值变化区间是0.646~0.690,平均杂合度介于0.648~0.700之间,基因多样性在0.684~0.720之间。(4)从空间维度来看,308个糯玉米审定品种分布在4个适宜种植区,在形态学标记与分子标记上各种植区均具有鲜明的地域特色。形态学聚类表明,东南区审定品种主要聚于MⅠ组,东华北(北方)区审定品种主要聚于MⅡ、MⅢ组,黄淮海区和西南区审定品种在各个聚类分组中均匀分布。分子标记聚类表明,Ⅱ组中19个为西南区审定品种,占该组总数的86.4%;Ⅲ组内东南区审定品种数量最多,占该组总数的59.0%;Ⅳ组以东华北(北方)区和东南区审定品种为主。分析各个适宜种植区内审定品种的SSR标记遗传多样性发现,西南区审定品种表现出最高的基因多样性且在聚类分析中独自成组,该区域内的种质开发可能成为未来糯玉米品种改良的重点。
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