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甜玉米籽粒柔嫩度是甜玉米重要品质性状之一,是当前国产甜玉米品种与国外优质品种的主要差距所在,是当前制约我国甜玉米产业竞争力的瓶颈。柔嫩度是一个复合性状,目前尚无准确、快捷、客观的定量测定方法,形成机理也不清,制约了我国甜玉米产业的发展。国内甜玉米种质资源大多由国外引进或由普通玉米转育而成,来源不清、遗传基础狭窄,需要对育种资源进行科学的遗传多样性鉴定、划分出遗传类群,为甜玉米育种有效组配杂交组合提供理论依据。
本研究针对上述问题,在摸索甜玉米籽粒柔嫩度测定方法的基础上,分析了籽粒果皮主要化学成分对柔嫩度的影响,并用SSR标记法对本课题组选育的主要甜玉米自交系进行遗传多样性分析和聚类,得到主要试验结果如下:
1.本试验比较了品尝法和果实硬度计法测定38个超甜玉米自交系(sh2sh2)籽粒柔嫩度的结果。结果表明,两种方法均能检测到38个自交系籽粒柔嫩度存在极显著差异,可见二者均能较好的区分出柔嫩度不同的甜玉米;无论鲜测还是熟测,硬度计所测的硬度值和品尝分级值呈极显著负相关(r鲜测硬度,鲜尝嫩度=-0.6969**,r热测硬度,热尝嫩度=-0.5437**),说明用果实硬度计所测籽粒硬度值能够较准确、客观、快速、定量的反映不同甜玉米的柔嫩度趋势;品尝分出的5级之间自交系的硬度均值有显著差异,说明硬度计可以较客观的检测区分出甜玉米柔嫩度差异。据此认为,可以用果实硬度计初步间接地定量测定甜玉米柔嫩度。
2.测定了38个超甜玉米自交系果皮的成分--纤维素、木质素、腊质含量。38个自交系果皮的纤维素含量6.80~11.58%、平均含量9.31%、变异系数0.23,木质素含量0.292~0.401 A280、平均值0.335 A280、变异系数0.33,腊质含量1.68~11.47%、平均值5.34%、变异系数0.80。不同自交系之间纤维素、木质素和蜡质含量均存在极显著差异。
3.分析甜玉米果皮中纤维素、木质素、蜡质含量与柔嫩度的相关性。结果显示,木质素含量与鲜测硬度有0.1显著水平的正相关(r本质素,鲜测硬度=0.2923)、与鲜尝嫩度有0.1显著水平的负相关(r木质素,鲜尝嫩度=-O.2780),腊质含量与熟测硬度有0.05显著水平的正相关(r膳质,热测硬度=0.3817*)、与熟尝嫩度有0.1显著水平的负相关(r腊质,热尝嫩度=-0.2851),纤维素含量与柔嫩度和硬度的相关未达显著水平(r纤维素,鲜测硬度=0.1090,r纤蜼素,热测硬度=0.2054,r纤维素,鲜尝嫩度=-0.1067,r纤维素,热尝嫩度=-0.1901)。可见甜玉米籽粒柔嫩度与果皮的主要化学成分有较大关系,其中果皮的木质素对鲜苞柔嫩度影响显著,果皮的腊质对熟苞柔嫩度影响显著,纤维素对柔嫩度有一定影响,但暂未检测到显著水平。
4.分析38个甜玉米自交系籽粒可溶性糖含量与柔嫩度的关系,不同自交系间可溶性糖含量差异极显著;籽粒可溶性糖含量与柔嫩度的相关性较低(r糖,鲜测硬度=-0.1093,r糖,热测硬度=-0.1435,r糖,鲜尝嫩度=0.0910,r糖,热尝嫩度=0.2313),说明籽粒可溶性糖含量与柔嫩度是两个较独立的性状,育种中可以同时对甜度、柔嫩度进行选择。
5.筛选出32对SSR引物,对38份超甜玉米自交系进行遗传多样性分析。32对引物在甜玉米中有差异的检测到117个等位变异,PIC值变幅0.05~0.64,遗传相似系数范围为0.59~0.99,38个自交系遗传相似系数较高,说明自交系间遗传差异不大。按UPGMA方法对38个自交系进行聚类分析,以0.67为阈值可以划分为5个类群,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类群分别含有14、12、8、3、1个自交系,其中68.4%的自交系归入到Ⅰ、Ⅱ类中,显示本课题组现有超甜玉米种质资源基础相对狭窄、扩大种质资源是甜玉米育种的重要任务之一。