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广东是我国甜玉米主产区,种植面积大约占全国面积的1/2。在过去10多年,我国甜玉米育种取得了明显的进步,育成了许多新品种,但由于我国不是甜玉米起源中心,育种的亲本资源多数来源于国外,特别是美国。目前对美国杂交种与中国育成的杂交种的遗传多样性还知之甚少。本试验对28份来自全国各地参加华南地区区域试验的甜玉米杂交种和30份来自美国的甜玉米杂交种进行杂交种资源遗传多样性分析及评价,其中包括主要农艺性状(如植株高、穗位高和产量等)、品质性状(如还原糖、蔗糖和水溶性多糖等)及通过SSR分子标记反映的遗传背景差异这三个水平的评价和分析,综合评价出国内外甜玉米种质资源差异,以其为合理利用其中的优异种质资源进行亲本选配培育新品种打下基础,并为优质的国外甜玉米种质资源应用于我国甜玉米的品种改良和创新提供理论依据。
本研究的主要结果如下:
1.根据12个农艺性状的平均表现进行聚类分析,可将28份国内甜玉米杂交种划分为4个类群,其中第Ⅱ类的农艺性状平均表现最好,它们分别是渝甜306、金银粟2号、金甜688、黄金1号、田蜜2号;将30份国外甜玉米杂交种划分为4个类群,其中第Ⅰ类的15个杂交种农艺性状平均表现最好,产量最高;同时将28份国内甜玉米杂交种和30份国外甜玉米杂交种进行合并聚类,可将合并的这58份国内外甜玉米杂交种划分为4个类群,从合并聚类结果看出,国内和国外甜玉米杂交种在农艺性状水平上存在显著的差异,从第Ⅱ类和第Ⅳ类的农艺性状平均表现比较可以看出,国外甜玉米杂交种无论是在株型、穗部特征方面还是产量方面都比国内的优异。
2.根据5个品质性状的平均表现进行聚类分析,可将28份国内甜玉米杂交种划分为4个类群,其中综合表现最好的是第Ⅳ类,可溶性总糖含量为11.75%;将30份国外甜玉米杂交种划分为4个类群,其中综合表现最好的是第Ⅳ类,可溶性总糖含量为13.89%;同时,将28份国内甜玉米杂交种和30份国外甜玉米杂交种进行合并聚类,可将合并的这58份国内外甜玉米杂交种划分为4个类型群,从合并聚类结果可以看出,国内甜玉米杂交种和国外甜玉米杂交种在品质表现上存在很大差异。
3.根据32对引物的SSR分子标记扩增产物多态性构建SSR指纹矩阵进行聚类分析,可将28份国内甜玉米杂交种划分为12个类群,将30份国外甜玉米杂交种划分为10个类群,通过聚类结果得知,无论是国内还是国外的甜玉米杂交种在基因型上都有着非常丰富的遗传多样性;同时,将28份国内甜玉米杂交种和30份国外甜玉米杂交种进行合并聚类,可将合并的这58份国内外甜玉米杂交种划分为2个类群,其中国内的归为一类,国外的归为另一类,由此可见,国内和国外的甜玉米杂交种遗传背景的差异很大。
4.比较这三种不同水平的聚类分析结果可知,通过农艺性状和品质性状所反应的遗传变异都很低,通过SSR标记则表现出很高的遗传多样性。同时通过合并聚类结果发现,在农艺性状和品质性状这两个水平上无法显示出国内和国外的甜玉米杂交种的差异,但是在SSR分子标记水平上,国内和国外的甜玉米杂交种是截然不同,说明了国内和国外的甜玉米杂交种的遗传背景是不同。这一结果为我国近年来开展的引进国外优质甜玉米种质资源计划提供有力的依据。