玉米二环系源杂交种亲本选择及其相关系的SSR分子标记分析

【摘要】：国内外玉米育种都大量采用二环系法选育自交系，但有关选育二环系时对源杂交种(即从中选育二环系的基础杂交种)亲本自交系选择方法的报道较少。本文对二环系的源杂交种的亲本以亲本产量GCA(General Combining Ability，即一般配合力)、亲本间产量SCA(Specific Combining Ability，即特殊配合力)为指标来选择的效果进行分析。 本研究采用了4种选择二环系源杂交种亲本的方式，即第1组：选产量GCA高，相互间SCA大小适中的两个自交系，组配成二环系的源杂交种；第2组：选产量GCA适中，相互间SCA大小适中的两个自交系，组配成源杂交种；第3组：选一个产量GCA高，另一个产量GCA中等，相互间SCA很大的两个自交系，组配成源杂交种；第4组：选一个产量GCA高，另一个产量GCA中等，相互间SCA很小的两个自交系，组配成源交种。分别从各组源杂交种连续选株自交，得到9个新的二环系。然后将这9个新二环系与相应的7个原始亲本自交系按Griffing(1956)方法4组配16×16完全双列杂交得到120个杂交组合。对这120个杂交组合按随机区组设计作田间试验，获取各组合每个小区单株的平均产量，估算这16个自交系的GCA、每对自交系间SCA。通过比较4个组二环系之间的GCA差异，4个组二环系GCA与原始亲本自交系GCA的差异，以及通过分析4个组二环系组配高产杂交组合的情况来评估这4种选择二环系源杂交种亲本自交系的效果。 本研究的结果表明4种选择二环系源杂交种亲本方式的效果是不同的。从提高产量GCA的角度看，采用1、3组的方式来选育二环系的效果明显优于2、4组的效果。当用新选二环系与其他来源的自交系组配杂交种时，仍然是1、3组的效果优于2、4组的效果。尽管如此，如果从在本研究涉及的自交系范围内组配出高产杂交组合，即获得最大产量SCA的角度看，采用1、3组的方式选育的二环系应与 采用第2、4组的方式选育的二环系配制杂交组合。这表明采用第2、4组的方式来 选育二环系也是必需的。 本研究的结果还表明，大部份新选出的二环系GCA效应值比原始亲本系的GCA 效应值明显增加。新选出的二环系中绝大多数与其源杂交种双亲之一聚在同一 类。 此外，本研究做了16X16双列杂交有关16个亲本的SSR分子标记试验，试图 寻找SSR分子标记与产量性状的关系。针对目前的QTL研究采用的材料、群体一般 不适合研究QTL间的各种互作，并且往往将一个个体的标记基因型与该个体待研 究的数量性状值对应起来使用，可能造成因标记基因型数据是间断的，而数量性 状数据是连续的而引起的数据上不匹配的问题，又因现有的有关方法对试验数据 的要求与本文的数据(双列杂交F1杂交组合产量、有关亲本自交系SSR标记数据) 不适用，于是笔者在Michelm二e等(1991)提出的分离群体分组分析法和 LebowitS(1987)的方法的基础上提出了3组概率比较法，试图寻找SSR分子标记 与F1杂交组合产量性状、自交系间产量SCA、自交系产量GCA的关系。在本文讨论 部分对得出的有关初步结果进行了讨论。3组概率比较法简介如下: 目前建立DNA分子标一记与数量性状之间的相互关联关系最常用的方法是以标 记为基础的MB法(Marker一Based Method)，此外还有较少见的以性状为基础的TB 法(Trait一Based Method)。本研究采用TB法来检测与数量性状关联的SSR标记。 将上述16个自交系和它们按Griffing(1956)方法4组配16x16完全双列杂交 得到的120个杂交组合作为研究材料。对杂交组合按随机区组设计作田间试验， 调查了穗粒重的小区单株均值数据。用Kolmogorov一Smirnov测验，检测杂交组 合穗粒重是否服从正态分布;用Bar七lett氏方差同质性检验方法，检测各杂交组 合各重复间的方差是否同质。检测结果表明杂交组合穗粒重服从正态分布，且方 差同质。然后计算了各个杂交组合的均值，估算了各个自交系的GCA，各对自交 系间的SCA。用国际玉米小麦改良中心分析玉米种质的85对SSR核心引物对上述16 个自交系进行了SSR标记分析。 根据各个杂交组合穗粒重均值，各个自交系穗粒重GCA、各对自交系间穗粒 重SCA的效应值与相应的总均数(即杂交组合总均数，O，0。注:GCA总均数为零、 SCA总均数也为零)之间差异的显著性，分别将显著大于总均数的分到大值组、将 显著小于总均数的分到小值组，将与总均数差异不显著的分到中值组。然后统计 各组包含的自交系或杂交组合的个数，统计各组包含的自交系或杂交组合中的某 个单位点SSR标记或多位点SSR标记组合(2一3位点)出现的次数。采用二项分布的 方法，分析某个单位点SSR标记或多位点SSR标记组合在杂交组合穗粒重均值、 SCA、自交系穗粒重GCA效应值各自的大、中、小3组中是否按平均概率遵循二项 分布。当某个单位点SSR标记或多位点SSR标记组合不按平均概率遵循二项分布 时，进一步比较任2组单位点SSR标记或多位点SSR标记组合的观察概率之间的差 异是否显著。当差异显著时，就检测到了相应杂交组合穗粒重均值、SCA、自交 系穗粒重GCA效应值与该单位点SSR标记或多位点SSR标记组合关联。 为了验证3组概率比较法，对另一套糯玉米双列杂交组合穗粒重数据和相应 13个自交系的SSR标记数据进行验算;此?