劉俊等

摘要：從80對玉米（Zea mays L.）SSR引物中篩選出26對擴增帶型穩(wěn)定性較高的引物，利用這些SSR引物對70份國內外收集引進的玉米自交系和6個國內標準測驗種進行遺傳多樣性分析。結果表明，26對引物在76份玉米材料中共檢測到80個等位基因位點，每對引物檢測出2～6個等位基因，平均3.08個；每個位點的多態(tài)性信息含量變化范圍為0.18～0.80，平均為 0.45。UPGMA聚類結果表明，70份玉米自交系可劃分為PA、Lancaster、旅大紅骨、四平頭、PB、BSSS 6個雜種優(yōu)勢類群。

關鍵詞：玉米（Zea mays L.）自交系；SSR標記；遺傳多樣性；雜種優(yōu)勢群

中圖分類號：S513；Q789 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）06-1256-04

Genetic Diversities and Heterotic Groups of 70 Maize Inbred Lines

with SSR Markers

LIU Jun1，YIN Xiao-hong1，GUO Zhi-fu2，LIU Jun1，LIU Xu1，LI Hui1，JING Xi-qiang1

（1.Maize Institute， Dandong Academy of Agricultural Sciences， Fengcheng 118109， Liaoning， China；

2.Biological Science and Technology College， Shenyang Agricultural University， Shenyang 110161， China）

Abstract： The genetic diversities of 70 maize inbred lines and 6 domestic standard testers were analyzed with SSR markers. 26 polymorphic SSR primes were screened from 80 SSR primers. The results showed that 80 alleles were detected in 26 primers among 76 maize inbred lines. The number of alleles per SSR locus was ranged from 2 to 6 with an average of 3.08. The value of polymorphism information content（PIC） for each SSR locus varied from 0.18 to 0.80 with an average of 0.45. The results of UPGMA analysis showed that 70 maize inbred lines were classified into 6 heterotic groups （i. e. PA， Lancaster， Lvda Red Cob， Sipingtou， PB and BSSS）.

Key words： maize（Zea mays L.） inbred lines； SSR （simple sequence repeats marker）； genetic diversity； heterotic group

雜種優(yōu)勢利用是大幅度提高玉米（Zea mays L.）產(chǎn)量和改良品質的有效途徑。解析自交系群體遺傳結構，分析自交系類群遺傳多樣性和類群間遺傳關系是改良自交系和確定雜種優(yōu)勢模式的基礎，對提高玉米育種效率具有重要指導意義。

玉米不僅是中國重要的糧食作物，同時在飼料、化工、醫(yī)藥、輕工和經(jīng)貿等行業(yè)都是重要的產(chǎn)品和原料。隨著人們生活水平的逐步提高和膳食結構的不斷改善， 中國玉米消費呈明顯的剛性增長趨勢，消費結構逐漸由過去的口糧消費為主轉向飼料、工業(yè)加工為主的多方向、多領域、多層次消費[1]。然而，由于中國不是玉米的起源中心，種質資源十分匱乏，所以引進種質源并與中國當前所擁有的玉米種質資源進行整合和分析就顯得更加重要[2]。

近年來，隨著DNA分子標記技術特別是SSR標記的發(fā)展和應用，為種質資源遺傳多樣性的研究提供了新的手段。SSR等分子標記可以分析玉米自交系間的遺傳差異，并能迅速把來源不明的自交系劃到相應的類群。目前，SSR標記已廣泛應用于玉米種質資源的遺傳多樣性研究。李新海等[3]利用SSR標記分析了70份玉米自交系的遺傳多樣性，并用UPGMA（Unweighted pair-group method with arithmetic means）法將70份玉米自交系劃分為四平頭、旅大紅骨、PA、PB、BSSS和Lancaster 6個類群。孫友位等[4]利用SSR標記的基于模型的聚類方法將85個自交系分為6個亞群，并提出6個亞群可以合并成A（Reid、熱帶種質、旅大紅骨）和B（Lancaster、塘四平頭、農(nóng)家種）兩大種質類群。Xie等[5]根據(jù)SSR標記數(shù)據(jù)，利用基于混合模型的聚類法將中國常用的187個玉米自交系劃分為6個亞群，并分析了類群間的遺傳關系，將6個亞群合并成A（Lancaster、BSSS、PA）、B（PB）和C（塘四平頭、旅大紅骨）3組。Smith等[6]用113對SSR引物對58份玉米自交系進行了遺傳多樣性分析，認為運用SSR技術進行遺傳多樣性分析更為優(yōu)越，并與系譜來源基本一致。Senior等[7]用70對SSR標記對94份玉米自交系進行分析，共檢測到365個等位基因，用SSR標記對其進行聚類分析，其結果與系譜吻合。這些研究表明，SSR標記在遺傳多樣性分析方面更具優(yōu)勢。

本研究利用26對SSR引物對70份國內外收集引進的玉米自交系進行了遺傳多樣性分析，以期快速對外引玉米種質資源進行雜種優(yōu)勢群分類，為提高玉米育種效率和進行玉米種質資源改良與利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為丹東市農(nóng)業(yè)科學院從國內外收集引進的70份玉米自交系和6份國內標準測驗種（掖478、黃早四、齊319、Mo17、B73和丹340）。

1.2 方法

1.2.1 DNA的提取與檢測 采用Saghai-Maroof等[8]提出的CTAB法提取玉米葉片總DNA。并用紫外分光光度計測量DNA濃度和相對純度，用去離子水將DNA稀釋至20 ng/μL，置于4 ℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 引物篩選 結合CIMMYT公布的玉米核心SSR引物，選取位于玉米10條染色體上的80對引物，并從中篩選出26對帶型清晰穩(wěn)定性好的引物進行SSR分析。

1.2.3 PCR擴增 PCR擴增在DNA Engie-PTC-200反應儀上進行，反應體系為20 μL，其中10×PCR Buffer 2.00 μL，30 mmol/L Mg2+1.68 μL，25 mmol/L dNTPs 0.32 μL，5U/μL Tag酶0.20 μL，30 ng/μL的引物各1.00 μL，20 ng/μL DNA 2.50 μL，ddH2O 11.30 μL。

1.2.4 聚丙烯酰胺凝膠電泳 擴增產(chǎn)物用質量分數(shù)為6%的聚丙烯酰胺變性凝膠電泳進行檢測，記錄結果并照相。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析 根據(jù)SSR產(chǎn)物銀染結果，有帶記為1，無帶記為0，數(shù)據(jù)缺失記為9，建立數(shù)據(jù)庫。采用Nei等的公式計算各自的遺傳相似系數(shù)（Genetic similarity，GS）和遺傳距離（Genetic distance，GD）。GS=2Nij/（Ni+Nj）； GD=1-GS。式中，Nij為第i個材料和第j個基因型間共有的條帶數(shù)；Ni和Nj分別為第i個材料和第j個材料各自的特有條帶數(shù)。然后按照UPGMA方法，采用NTsys 2.10e軟件對各個自交系進行聚類。每一個多態(tài)性位點的多態(tài)性信息含量（PIC） 按Smith等[6]的公式計算，PIC=1，式中，fi為i位點的基因頻率，數(shù)據(jù)處理由統(tǒng)計分析軟件PowerMarker V3.25完成。

2 結果與分析

2.1 SSR標記多態(tài)性分析

從80對玉米SSR引物中篩選出26對擴增帶型穩(wěn)定性較高的引物進行SSR分析，由表1可知，在70份玉米自交系及6份國內標準測試種中共檢測到80個等位基因位點，每對引物檢測出2～6個等位基因，平均每對引物檢測出3.08個等位基因。80個SSR位點檢測出76份玉米材料的平均多態(tài)信息含量為0.45，變化范圍為0.18～0.80。

2.2 70份玉米自交系的類群劃分

根據(jù)76份玉米材料遺傳相似系數(shù)矩陣，利用UPGMA方法對供試自交系進行聚類分析。根據(jù)聚類分析樹狀圖（圖1），在遺傳相似系數(shù)為0.73時，可將70份玉米自交系和6份國內標準測試種分為6大類，第Ⅰ類包括掖478在內的34份自交系，屬于PA類群；第Ⅱ類包括Mo17在內的21份自交系，屬Lancaster類群；第Ⅲ類包括丹340在內的8份自交系，屬旅大紅骨類群；第Ⅳ類包括黃早四在內的3份自交系，屬四平頭類群；第Ⅴ類是包括齊319在內的5份自交系，屬PB類群；第Ⅵ類是包括B73在內的5份自交系，屬BSSS類群。

3 結論

玉米育種的前提是擁有豐富的種質資源，對此必須以雜種優(yōu)勢群的形式將其分類、鑒定和加以改良，然后建立相應的雜種優(yōu)勢模式，才能有的放矢地選配雜交組合，大大減少育種的盲目性，從總體上提高育種水平和工作效率。本研究利用26對SSR引物對70份國內外收集引進的玉米自交系及6份國內標準測試種進行了遺傳多樣性研究，其多態(tài)性信息含量為0.18～0.80，變異范圍較大，表明玉米自交系遺傳多樣性較高。利用UPGMA對70份玉米自交系進行聚類，在遺傳相似系數(shù)為0.73時，可將70份玉米自交系劃分為6大類。

本研究中，26對SSR引物在70份玉米自交系及6份國內標準測試種中共檢測到80個等位基因位點，每對引物檢測到2～6個等位基因，平均每對引物檢測到3.08個等位基因，這相對于國內外普通玉米以及糯玉米自交系研究而言較低。陳婧等[9]用32對SSR引物對40份糯玉米自交系進行遺傳多樣性分析，共檢測出152個等位基因變異，平均為4.75個；Lu等[10]用83對SSR引物分析了40份美國溫帶普通玉米自交系，檢測到的平均等位基因變異（4.9個）也高于本研究，這可能與玉米材料的來源不夠廣泛以及SSR引物的篩選不夠合理有關，在以后的育種過程中應該注重自身擁有資源的研究和整理，加強玉米育種的種質資源庫建設。

利用SSR標記技術對玉米自交系間遺傳關系的分析可以克服常規(guī)系譜分析法的不足，對于玉米種質資源的改良、擴增和進一步提高雜交組合的組配效率具有十分重要的參考價值。在本研究中，70份自交系材料的系譜信息未知，但是用SSR標記可以將其與國內的6個標準測驗種進行較好的聚類，說明本研究所選擇的SSR標記可以較好地區(qū)分6個測驗種，而將外引材料劃歸到我國廣泛采用的6大雜種優(yōu)勢群，為更好地利用這70份玉米自交系材料打下了基礎。

參考文獻：

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