浙江省玉米地方种质的SSR聚类分析

吕学高，赵军华，卢华兵，朱正梅

(浙江省东阳玉米研究所，浙江 东阳 322106)

浙江省玉米地方种质的SSR聚类分析

吕学高，赵军华，卢华兵，朱正梅

(浙江省东阳玉米研究所，浙江 东阳 322106)

以代表我国温带玉米主要杂种优势群的4个标准测验种为对照，利用40对玉米SSR核心引物，对浙江省90份玉米地方种质资源开展聚类分析。结果表明，SSR分子标记共检测221个等位基因变异，等位基因变异为3～11个，平均为5.5个，多态性信息量(PIC)为0.37～0.89，平均为0.69，充分展现浙江省玉米地方种质资源较为丰富的遗传变异。SSR标记分析表明，保安山玉米等16份玉米地方种质与黄早四划分为塘四平头类群；常山九十日等21份玉米地方种质与掖478划分为Reid类群；杭县一百二十日等19份玉米地方种质与丹340划分为旅大红骨类群；白岩旱地品种等20份玉米地方种质与Mo17划分为Lancaster类群。SSR分子标记分析结果为浙江省玉米地方种质的改良创新和育种利用提供参考。

玉米； 浙江； 地方种质； SSR分子标记； 聚类分析

种质资源亦称遗传资源，是决定各种遗传性状的基因资源，是作物育种、生物科学和农业生产的物质基础[1]。玉米地方种质资源是经过长时间自然选择和人工选择所形成的一种资源类型，对当地的生态环境与栽培制度具有良好的适应性，其多样的遗传变异为玉米种质创新和利用提供物质基础[2]。因此，玉米地方种质资源日益受到研究者的广泛关注，报道结果显示，我国不同来源的玉米地方种质，在表型与DNA水平上都呈现出水平较高、范围较宽的变异特性；并且在聚类结果上也与这些种质的来源显示出高度的一致性[3-4]。随着现代分子生物学的发展，DNA分子标记技术在遗传资源分析上显示出优越性和有效性，广泛应用于遗传图谱构建、遗传多样性分析、聚类分析和基因鉴定等领域[5-6]。

本研究选用浙江省内广泛搜集的玉米地方种质资源90份，以代表我国温带玉米主要杂种优势群的4个标准测验种为对照[7-9]，利用SSR分子标记技术，开展浙江省玉米地方种质的SSR聚类分析，以期为玉米地方种质的挖掘和利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

选用90份玉米地方种质资源，均搜集自浙江省内各地方县市，从浙东北平原向浙中丘陵到浙西南山区，其中，以浙中杭州、绍兴、金华与浙西衢州、丽水等丘陵和山区玉米地方种质居多，大部分已保存于国家玉米种质资源库。

浙江省玉米地方种质，从生育期、株高、穗位高、花丝颜色、果穗长度、穗粗、籽粒颜色、穗轴颜色等表型农艺性状，均表现出丰富多样的遗传变异[2]。其中4份代表我国温带玉米主要杂种优势群的标准测验种，黄早四代表塘四平头类群；掖478代表Reid类群；丹340代表旅大红骨类群；Mo17代表Lancaster类群[7-9]。所有试验材料编号及名称详见表1。

1.2 DNA提取与SSR检测

试验材料于25 ℃培养箱种子发苗至三叶一心期，每份材料取10株同一心叶等量混合，选用生工生物工程(上海)股份有限公司的植物基因组DNA抽提试剂盒SK8232、BS9298试剂盒完成DNA抽提和PCR扩增，利用电泳仪(DYY-6C型)进行4S Green琼脂糖凝胶电泳检测，BIO-RAD Molecular Imager Gel DocTMXR+Imaging System成像系统显带，Image Lab软件统计带型。SSR检测采用北京农林科学院玉米研究中心针对中国玉米种质开发的40个核心SSR标记[10-12]，引物均由生工生物工程(上海)股份有限公司合成[13]。

表1 浙江省玉米地方种质与测验种自交系编号及名称

1.3 数据统计与分析

根据PCR扩增结果，建立Excel数据库。标记位点的多态性信息量(PIC)按公式PIC=1-∑fi计算，其中，fi表示某标记位点第i等位基因的基因频率[13-15]。利用NTSYS-pc 2.1软件中的Similarity和Clustering模块对试验材料进行SSR聚类分析。

2 结果与分析

2.1 基于SSR标记的多样性

40个SSR标记在90份玉米地方种质中共检测到221个等位基因变异，每个SSR检测到的等位基因变异为3～11个，平均为5.5个，多态性信息量(polymorphism information content，PIC)为0.37～0.89，平均为0.69(表2)，其中，phi072k4、umc1999y3、umc1429y7、umc2163w3均表现出较高的多态性。

上述结果显示出浙江省玉米地方种质资源存在较为丰富的遗传变异。

表2 SSR检测的等位基因与多态性信息量

2.2 聚类分析

参照我国温带玉米主要杂种优势群的4个标准测验种，将90份地方种质中的76份供试材料划分到塘四平头群、Reid群、旅大红骨群、Lancaster群四大类群中。其中，16份地方种质与黄早四(P91)划为塘四平头类群；21份地方种质与掖478(P92)划为Reid类群；19份地方种质与丹340(P93)划为旅大红骨类群；20份地方种质与Mo17(P94)划为Lancaster类群(表3)。其余14份地方种质与4个类群的遗传距离较远。

表3 浙江省玉米地方种质的SSR聚类结果

3 小结与讨论

3.1 浙江省玉米地方种质的研究与利用

我国长江流域及西南地区具有十分丰富的玉米地方种质资源，这些地方的玉米资源具有很大的利用潜力[16]。浙江地处长江下游、濒临东海，属于典型的亚热带季风气候区，地形地貌丰富多样，既有东部沿海平原与滨海岛屿，又有西南的丘陵山峰，河流众多、水资源充沛，春、夏、秋季均可种植玉米，经过悠久的玉米种植历史保留了丰富的玉米地方种质资源。20世纪60年代，浙江省农业科学院农艺所、浙江省东阳玉米研究所承担农业部农作物品种资源征集、整理和农艺性状研究项目，完成系统征集、整理浙江省玉米地方种质资源，形成本省玉米种质资源库，丰富国家玉米种质资源[17]。浙江省玉米地方种质资源在玉米育种上也发挥过重大作用，20世纪60年代，利用浙江著名的地方品种满蒲金和外省引进的金皇后杂交，育成品种间杂交种浙杂1号；在种质资源创新利用上，选育出一批较优自交系，如金糯、壳、磐、余、半、壳、旅回等字号的自交系均源于地方品种资源，并利用这些自交系与其他材料杂交育成浙单一号和壳黄玉米杂交种，其他省份利用上述自交系育成虎单系列和皖系等[18]。

从SSR聚类分析的结果看，浙江省内种质库保存和新搜集玉米地方种质的遗传基础较宽，分别与塘四平头、Reid、旅大红骨、Lancaster等类群具有一定的同源性，同时，又有小部分玉米种质资源表现出相对较远的遗传距离，这小部分种质资源一方面可以开展更高密度的分子标记分析，另一方面需加强与其他优势群的杂优模式探讨。结合常用的杂种优势模式，可以有选择地在群间进行杂交组配，在群内开展二环系选育或综合种合成，进行种质扩增、改良和创新研究，可以更快、更高效地为玉米育种服务[16]。

3.2 玉米地方种质的挖掘与利用

诸多研究表明，我国玉米种质资源遗传基础相对比较狭窄，能有效利用的种质资源相当贫乏，已成为阻碍玉米育种的一个瓶颈。地方品种资源的发掘利用，在我国玉米杂交育种史上发挥过重要的作用，但在目前的育种实践中却利用得越来越少。究其原因：一是玉米地方种质资源系谱关系不清，直接利用的工作量庞大而繁琐；二是玉米地方种质资源自身配合力不高，部分优异性状须经遗传改良基因聚合后才能加以利用[16]。我国玉米育种每前进一步，均与地方品种的挖掘利用密不可分，因而，在目前大量利用外引群体和基因库进行全国性的种质扩增、改良和创新研究的同时，摸清我国自身地方种质的系谱关系与优异性状的定向改良，充分挖掘和利用我国的玉米地方种质资源，对我国今后玉米育种的发展具有重要作用[19]。

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(责任编辑：张 韵)

2017-05-18

浙江省公益技术研究农业项目(2015C32068)；浙江省农业厅“省级现代种业发展工程”项目

吕学高(1982—)，男，山东青岛人，助理研究员，硕士，研究方向为玉米遗传育种，E-mail: lxg-909@163.com。

10.16178/j.issn.0528-9017.20170808

S513

A

0528-9017(2017)08-1318-04

文献著录格式：吕学高，赵军华，卢华兵，等. 浙江省玉米地方种质的SSR聚类分析[J].浙江农业科学，2017，58(8)：1318-1321.