中國(guó)甘薯種質(zhì)資源遺傳多樣性分析及高淀粉輪回選擇群體改良研究.pdf

1、“甘薯-2l世紀(jì)人類的健康、能源植物”。優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)多抗專用型甘薯新品種選育是目前和將來眾多的育種工作者主攻方向，而甘薯種質(zhì)資源的發(fā)掘、創(chuàng)新和利用是獲得突破性甘薯新品種的基礎(chǔ)。因此，本研究應(yīng)用農(nóng)藝性狀、農(nóng)藝性狀與形態(tài)特征的合并性狀和RAPD標(biāo)記對(duì)我國(guó)常用甘薯種質(zhì)資源的遺傳多樣性進(jìn)行分析；在國(guó)內(nèi)率先開展了高淀粉甘薯輪回選擇群體改良工作，明確了輪回選擇對(duì)主要農(nóng)藝性狀改良效果，并結(jié)合RAPD標(biāo)記對(duì)基礎(chǔ)群體和輪回選擇群體進(jìn)行遺傳多樣性比較。其主要結(jié)

2、果如下： 1、我國(guó)甘薯種質(zhì)資源的遺傳多樣性 (1)基于農(nóng)藝性狀分析甘薯的遺傳多樣性：對(duì)36份種質(zhì)資源的農(nóng)藝性狀的研究結(jié)果表明引進(jìn)資源的蔓長(zhǎng)、藤葉重、鮮薯重的級(jí)差、標(biāo)準(zhǔn)差大以及變異系數(shù)均最大，而烘干率和淀粉率、莖粗的級(jí)差、標(biāo)準(zhǔn)差小，變異系數(shù)最小，該類型資源存在豐富的遺傳多樣性。主推品種的重要農(nóng)藝性狀如蔓長(zhǎng)、分枝數(shù)、藤葉重和鮮薯重的級(jí)差、標(biāo)準(zhǔn)差，變異系數(shù)均小于引進(jìn)資源和國(guó)內(nèi)資源。從農(nóng)藝性狀的角度講，引進(jìn)資源的遺傳多樣性(特別

3、是與蔓長(zhǎng)、藤葉重和鮮薯重的遺傳多樣性)顯著高于國(guó)內(nèi)的種質(zhì)資源。因此引進(jìn)資源在甘薯育種中將會(huì)發(fā)揮十分重要的作用。 (2)基于RAPD標(biāo)記分析甘薯的遺傳多樣性：本研究從50條RAPD引物中篩選出帶型清晰、穩(wěn)定的20條引物對(duì)36份材料的DNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增。結(jié)果發(fā)現(xiàn)20條引物在供試材料中共擴(kuò)增出177條帶，其中172條帶具有多態(tài)性，多態(tài)性頻率達(dá)97.18％，每個(gè)引物擴(kuò)增出4～15條多態(tài)性帶，平均為8.7條。不難看出36份供試材料在DN

4、A水平上具有豐富的多樣性。 (3)基于農(nóng)藝性狀的聚類圖不能與所用材料的系譜相吻合，而RAPD標(biāo)記產(chǎn)生的聚類圖與系譜關(guān)系吻合性好，合并性狀的聚類圖與系譜關(guān)系吻合性較好，與RAPD標(biāo)記的遺傳聚類圖基本一致。這表明利用RAPD標(biāo)記在甘薯育種中進(jìn)行輔助選擇是可靠的。 (4)根據(jù)農(nóng)藝性狀、合并性狀得出的遺傳距離來看，引進(jìn)資源品種(系)間的平均遺傳距離最大，其次是國(guó)內(nèi)資源，主推品種間變異最小。引進(jìn)資源與國(guó)內(nèi)資源間的平均遺傳距離最大，

5、主推品種與引進(jìn)資源的平均遺傳距離次之，主推品種與國(guó)內(nèi)資源平均遺傳距離最小。根據(jù)RAPD標(biāo)記顯示的遺傳距離來看，主推品種內(nèi)的遺傳差異最大，其次是引進(jìn)資源，國(guó)內(nèi)資源變異最??；類型之間主推品種與引進(jìn)資源的遺傳差異最大，其次是主推品種與國(guó)內(nèi)資源之間，國(guó)內(nèi)資源與引進(jìn)資源之間遺傳差異最小。 (5)優(yōu)異種質(zhì)資源的篩選與鑒定：本研究發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)資源中的H11-67、川薯294、綿粉1號(hào)、綿薯早秋、川薯27、肇源16、主推品種中的豐收白、潮薯1號(hào)、豫

6、薯7號(hào)和引進(jìn)資源中的臺(tái)農(nóng)27、內(nèi)源、澳洲黃，它們的RAPD分子標(biāo)記的平均遺傳距離大于骨干親本，其中H11-67含近緣野生種一半的血緣，和其它資源的遺傳差異最大，具有極大的應(yīng)用價(jià)值。可見，進(jìn)一步加強(qiáng)近緣野生種資源的研究和利用，對(duì)解決甘薯育種中存在的基因源日趨狹窄等問題具有重大意義。 2、高淀粉甘薯輪回選擇群體的改良效果及遺傳多樣性分析。 (1)在國(guó)內(nèi)率先開展了高淀粉甘薯輪回選擇群體改良研究，確定了基礎(chǔ)群體構(gòu)建和輪回選擇的基

7、本原則和方法，即以基礎(chǔ)親本群體的構(gòu)建為起點(diǎn)，輪回選擇為中心，改良創(chuàng)新種質(zhì)資源、選育優(yōu)質(zhì)高效專用型品種為目的，組建優(yōu)良基因數(shù)目多、均值高、遺傳變異豐富的高淀粉甘薯品種(系)的基礎(chǔ)群體，進(jìn)行人工混合授粉、集團(tuán)雜交，并采用輪回選擇方法，不斷改良群體和篩選優(yōu)系，試圖打破不利基因連鎖，增加有利基因重組的頻率，使品質(zhì)性狀有新的突破，為選育突破性高淀粉甘薯新品種提供新的種質(zhì)和技術(shù)支撐。 (2)高淀粉甘薯輪回選擇群體改良的過程中，第一輪群體(C

8、1)總的水平比基礎(chǔ)群體CO下降，部分性狀下降顯著。通過第二輪選擇后，第二輪群體(C2)水平大幅度提高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于C1，多數(shù)性狀的平均值達(dá)極顯著水平，特別是薯干、鮮薯重增益幅度最大，并且超過CO群體，鮮薯增益(10.48％)，薯干增益(10.61％)達(dá)顯著水平，另外藤葉產(chǎn)量增益(29.7％)達(dá)極顯著。而品質(zhì)性狀的烘干率和淀粉率的變化和其它性狀變化不一致，即C1群體退化不嚴(yán)重，C2提高但沒有達(dá)到CO水平。雖然由此看出要盡快改良提高烘干率和淀粉

9、率的難度較大，但輪回選擇群體烘干率和淀粉率與單株薯干重遺傳相關(guān)系數(shù)由基礎(chǔ)群體的較強(qiáng)負(fù)相關(guān)變?yōu)槿踟?fù)相關(guān)和正相關(guān)。 (3)隨著選擇輪次的增加，單株鮮薯重和薯干重得到了顯著改進(jìn)，變異系數(shù)降低，同時(shí)群體方差也下降，但不顯著。烘干率和淀粉率變異不大。 (4)利用RAPD標(biāo)記對(duì)基礎(chǔ)群體及輪回選擇群體間(內(nèi))材料進(jìn)行遺傳差異研究發(fā)現(xiàn)，通過第一輪輪回選擇后，群體內(nèi)的遺傳差異變化較小，第二輪選擇后，群體內(nèi)的遺傳差異變化明顯增加。從聚類結(jié)果