利用SSR分子标记选育低氰含量高丹草新品系的研究

【摘要】：为培育氢氰酸含量低、综合农艺性状优良的高丹草新品种,本研究将Z3A、V4A等高粱雄不育系与黑壳、白壳、棕壳、红壳4种苏丹草组配进行人工授粉杂交,获得了种间杂种F1代。从F2代分离群体中选出低氢氰酸含量和高氢氰酸含量的植株建立基因池,筛选出与低氢氰酸含量相关的SSR特征片段,对其进行克隆与序列分析,将SSR标记与系谱法相结合进行了高丹草低氢氰酸含量优良新品系的选育研究。主要结果如下: 1.高粱雄不育系Z3A、V4A与4种苏丹草杂种F1植株高大,生长势强,超亲优势13.86%～39.42%;穗型均呈双亲中间型,分蘖能力强,育性高,PMC MⅠ染色体配对行为规则;鲜草茎叶氢氰酸含量为9.38～42.01mg/kg,花期主茎糖锤度值为8.89%～9.46%。 2.试验获得与低氢氰酸含量相关的SSR特征片段TZ1、TZ2和TZ3,其序列全长分别为281bp、220bp和650bp,可用于高丹草低氢氰酸含量株系选择。经同源性比对发现,片段TZ1与高粱生物活性炭88M4克隆全序列同源性为95%,与香附子Cyr_350 SSR标记的基因组序列同源性为90%;片段TZ2与高粱推测受体蛋白激酶基因组序列同源性为75%,与水稻微卫星MRG2713基因序列同源性为88%;片段TZ3与高粱假想蛋白基因序列同源性为96%。开放阅读框分析表明,片段TZ1含有1个126bp的假定开放阅读框,可编码41个氨基酸;片段TZ3含有1个294bp的假定开放阅读框,可编码97个氨基酸;TZ2中没有完整的开放阅读框。 3.选育出的高丹草新品系SLCN01、SLCN02和SLCN08,株高387.6～414.8cm,生育期127～138d,单株分蘖数6.16～6.92个,鲜草茎叶氢氰酸含量低至6.12～7.06mg/kg ,鲜草产量139935.03～151345.33kg/hm~2 ,种子产量5662.80～5838.75kg/hm~2,拔节期粗蛋白质含量14.45%～15.68%,粗纤维含量低至24.50%左右,开花期主茎糖锤度值10.88%～12.01%,赖氨酸含量0.422%～0.468%,新品系育性高,染色体遗传稳定。 4.用9对SSR适宜引物扩增11个高丹草材料基因组DNA,得到332个SSR位点,多态性位点比率高达95.78%。每对引物扩增的SSR指纹图谱差异明显,可用于11个高丹草新品系(种)的分子鉴定。以GD值0.61为基准,将11份高丹草材料划分为3类:SLCN01、SLCN02、SLCN03、SLCN09、SLCN10、蒙农3号为一类, SLCN04、SLCN05、SLCN06、SLCN08为另一类,SLCN07单独为一类。