全 文 ：文章编号 :100028551 (2009) 0120042207
普通玉米和特用玉米的 SSR 标记聚类
钟昌松1 ,2 　徐利远1 　余桂蓉1 　杜文平1 　蒲志刚1 　李　琳3
(11 四川省农科院生物技术核技术研究所 ,四川 成都　610066 ;
21 广西玉米研究所 ,广西 南宁　530227 31 西南交通大学生物工程系 ,四川 成都　610066)
摘 　要 :利用 SSR 标记研究了 64 份玉米自交系 (包括普通玉米和特用玉米自交系)的亲缘关系。用 30 对
扩增带型稳定的 SSR 引物 ,从供试材料中检测出 116 个等位基因变异 ,每对引物检测出等位基因 2～10
个 ,平均 3187 个。SSR 引物的 PIC 介于 01306～01893 之间 ,平均多态性信息量为 01717。按 UPGMA 方
法对供试自交系进行聚类 ,以遗传距离 01586 为基准 ,可将材料划分为 11 类。64 份自交系的 SSR 标记
聚类分析表明 ,普通玉米与特用玉米糯玉米、甜玉米、爆裂玉米等并不能严格地各自划为一类 ,只有亲缘
关系较近的特用玉米自交系聚在一起 ,有些特用玉米与普通玉米聚在一起 ,部分特用玉米具有丰富的普
通玉米种质资源遗传背景。特用玉米自交系间的遗传距离与普通玉米自交系间的遗传距离差异达到
0101 的极显著水平。此外 ,不同类型特用玉米间、特用玉米与普通玉米间的遗传差异较大 ,特用玉米在
进化和选育过程中积累并保存了丰富的遗传变异。
关键词 :玉米 ;SSR 标记 ;遗传多样性
CLUSTER ANALYSIS FOR NORMAL AND SPECIAL MAIZE INBREDS WITH SSR MARKERS
ZHONG Chang2song1 ,2 　XU Li2yuan1 　YU Gui2rong1 　DU Wen2ping1 　PU Zhi2gang1 　LI Lin3
(11 Institute of Biotechnology and Nuclear Technology , Sichuan Academy of Agriculture Sciences , Chengdu , Sichuan 　610066 ;
21 Guangxi Maize Institute , Nanning , Guangxi 　530227 ;
31 Bioengineer Department , Southwest Jiaotong University , Chendu , Sichuan 　610066)
Abstract :The genetic relationship of 64 maize inbred lines (including normal and special maize inbred lines) were studied by
simple sequence repeats (SSRs) marker. 30 SSR primers giving stable amplified band pattern detected 116 alleles among the
tested lines. The average number of alleles per SSR locu was 3187 with a range of 2～101 The value of polymorphism
information content ( PIC) for each SSR loci varied from 01306 to 01893 with an average of 017171According to UPGMA
method , with Genetic Distance = 01586 as benchmark , the tested materials were compartmentalized to 11 genus distinctly.
Clustering analysis of 64 maize inbred lines showed that normal and special maize couldn’t be compartmentalized to one genus
each strictly , only the materials with close genetic relationship could be gathered closely. And many special maize inbred lines
gather together with normal maize inbred lines. The study also showed that some special maize inbred lines own strong genetic
background of normal maize. The difference in mean genetic distance between special and normal maize was significant at 0101
level . Between special and normal maize , or among different kinds of special maize , genetic diversity was quite large. Special
maize inbred lines in the progress of evolution and breeding might have accumulated and stored much genetic aberrance.
Key words :maize ; SSR marker ; genetic diversity
收稿日期 :2008205217 　接受日期 :2008206224
基金项目 :四川省科技厅“生物技术攻关”资助项目 (04NG002200624)
作者简介 :钟昌松 (19812) ,男 ,广西岑溪人 ,从事作物分子生物学研究。
通讯作者 :徐利远 (19632) ,男 ,四川成都人 ,研究方向为玉米和小麦遗传育种。Tel :028284504541 ; E2mail :xu13388 @sohu. com
24　 核 农 学 报　2009 ,23 (1) :42～48Journal of Nuclear Agricultural Sciences
1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
　　当前玉米育种的发展方向之一是不断拓宽玉米的
遗传基础 ,充分利用普通玉米和特用玉米的种质资源。
糯玉米 ( Zea mays L. ceratyna Kulesh) 、甜玉米 ( Zea mays
L. var. rugosa Bonaf . ) 、爆裂玉米 ( Zea mays L. var.
evetasurt)等特用玉米作为玉米种 ( Zea mays L. ) 的亚
种 ,具有一种或数种普通玉米所没有的特殊性状。与
普通玉米的丰富种质资源相对应 ,特用玉米含有一些
特殊的基因资源 ,如与甜性有关的基因 su1、sh2、bt1、
bt2 等 ,以及与糯性有关的基因 wx 等。
DNA 分子标记技术的发展为种质资源遗传多样
性的研究提供了便利手段。RFLP 标记首先被用于玉
米自交系的遗传多样性研究[1 ,2 ] ,随后 RAPD 标记和
AFLP 标记也用于研究玉米自交系的遗传多样性并划
分杂种优势群[3 ,4 ] 。简单重复序列 ( simple sequence
repeats ,SSR)具有多态性高、可靠性高、实验操作简单、
方便、快捷等优点 ,目前已成为最常用的标记之一。袁
力行等研究表明 SSR 比 RFLP、AFLP、RAPD 等标记更
适合对玉米遗传多样性进行研究[5 ] 。对于普通玉米和
特用玉米的遗传多样性 ,李玉玲等用 SSR 标记首先研
究了爆裂玉米和普通玉米自交系的遗传关系 ,聚类分
析可划分为爆裂玉米和普通玉米自交系两大类 ,两者
遗传距离较大[6 ] 。
目前尚未有糯玉米、甜玉米、爆裂玉米等特用玉米
与普通玉米遗传多样性的系统研究。本课题组自上世
纪 90 年代以来 ,收集、改良、创建了一批优良玉米自交
系 ,其类型包括普通玉米、糯玉米、甜玉米、爆裂玉米
等。本研究以这些玉米资源为材料 ,利用 SSR 标记分
析它们的遗传多样性及其遗传基础和亲缘关系 ,以期
为玉米优良种质资源的有效利用和玉米的系统进化关
系提供一些线索。
1 　材料与方法
111 　材料
供试材料包括普通玉米、糯玉米、甜玉米、爆裂玉
米等自交系 (见表 1) 。
表 1 　64 份玉米自交系及其系谱来源
Table 1 　64 maize inbred lines and their origins
编号
code
自交系
inbred line
特性
characteristic
系谱或来源
origins
1 7327 普通 normal (矮广 10 ×内 6 - 2) ×(oh43 ×齐 705)的选系 derived from(Aiguang10 ×Nei6 - 2) ×(oh43 ×Qi705)
2 7922 普通 normal 美国杂交种 3382 的选系 recycled line from U. S. hybrid 3382
3 829A 普通 normal CIMMYT中心的材料 from CIMMYT
4 ZD2 普通 normal 中单 2 号 (Mo17 ×330)二环系 derived from Zhongdan No. 2 (Mo17 ×330)
5 CB15 普通 normal 川单 15 ×Bt08 的二环系 derived from hybrid Chuandan15 ×Bt08
6 78698Bt 普通 normal 78698 - 1 ×Bt90 的二环系 derived from hybrid 78698 - 1 ×Bt90
7 B5 普通 normal 含 Bt 基因 Bt5 号的二环系 derived from Bt No. 5 contained Bt gene
8 C18 普通 normal 698 - 3 ×齐 205 的二环系 derived from hybrid 698 - 3 ×Q205
9 ES40 普通 normal 邻水大都督 ES40 的选系 derived from Linshuidadudu ES40
10 78599A 普通 normal 美国先锋公司杂交种“78599”选系 recycled from hybrid 78599
11 YN3 糯质 waxy 云南糯白 3 号选系 derived from Yunnan Nuobai No. 3
12 ZN1 糯质 waxy 中科院中糯一号选系 derived from Zhongkeyuan Zhongnuo No. 1
13 P - 19 爆裂 popcorn 四川地方种选系 from Sichuan province
14 SWC3 甜质 sweet 美国杂交种选系 from US hybrid
15 H18 甜质 sweet 甜玉米华南 1 号Π华南 8 号选系 derived from hybrid Huanan No. 1ΠHuanan No. 8
16 K7814 甜质 sweet 云南甜玉米 8188 的选系 derived from Yunnan sweet corn 8188
17 YT 甜质 sweet 云南地方种 from Yunnan province
18 LT 甜质 sweet 乐山地方种 from Sichuan province Leshan city
19 7858 - 1 普通 normal 甘肃武威育成的自交系 from Ganshu province Wuwei city
20 S7913 - 1 普通 normal 新疆地方种 from Xinjiang province
21 LD62 普通 normal 甘肃武威育成杂交种的二环系 hybrid from Ganshu province Wuwei city
22 236 - 11 普通 normal 四川地方种 236 的选系 from Sichuan province
23 0151 普通 normal 登海 11 的父本 parent of Denghai11
24 N3138 普通 normal 农大 3138 优二环系 derived from Nongda 3138 You
25 78698 - 1 普通 normal 美国杂交种 78698 的选系 derived from US hybrid 78698
26 LD63 普通 normal 甘肃武威育成杂交种的二环系 hybrid come from Ganshu province Wuwei city
27 S7 普通 normal 沈单 7 号的二环系 derived from Shendan No. 7
28 C10 普通 normal 河北省承玉 10 号的二环系 from Hebei province and derived from Chengyu No. 10
29 SB3 普通 normal 山西省育成杂交种的二环系 hybrid come from Shanxi province
34　1 期 普通玉米和特用玉米的 SSR 标记聚类
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续表
编号
code
自交系
inbred line
特性
characteristic
系谱或来源
origins
30 B9 普通 normal 含 Bt 基因的 Bt9 号的二环系 derived from Bt No. 9 contained Bt gene
31 LD70 普通 normal 甘肃武威育成杂交种的二环系 hybrid come from Ganshu province Wuwei city
32 D60 普通 normal 辽宁东单 60 号 (A801 ×C101)的二环系 derived from hybrid A801 ×C101
33 C13 普通 normal 四川长庆公司选育的自交系长 13 from Sichuan changqing company
34 Z22 普通 normal 丹 340 ×E28 的选系 derived from hybrid Dan340 ×E28
35 BN 糯质 waxiness 四川省白珍珠糯选系 from Sichuan province
36 SN04 糯质 waxiness 中糯一号的二环系 derived from Zhongnuo No. 1
37 SN01 糯质 waxiness 四川省糯杂三号二环系 derived from Sichuan Nuoza No. 3
38 SN20 糯质 waxiness 中糯一号的二环系 derived from Zhongnuo No. 1
39 429 普通 normal 伊单 8 号母本 parent of Yidan No. 8
40 Tupenol2l 普通 normal 含玉米近缘属种 Tupenol 的基因资源 contained gene source of Tupenol
41 Tupenol2r 普通 normal 含玉米近缘属种 Tupenol 的基因资源 contained gene source of Tupenol
42 A134 - 2 普通 normal 四川地方种 from Sichuan province
43 154 - 2 普通 normal 四川地方种 154 的选系 derived from Sichuan 154
44 478 普通 normal 美国先锋公司杂交种 3149A 的选系 derived from US hybrid 3149A
45 478Bt 普通 normal 478BXBt08 - 1 的二环系 derived from hybrid 478BXBt08 - 1
46 M96201 普通 normal [ (Mo96s ×20 - 1809) ×Bt08 ] - 1 的二环系 derived from hybrid [ (Mo96s ×20 - 1809) ×Bt08 ] - 1
47 M96202 普通 normal [ (Mo96s ×20 - 1809) ×Bt08 ] - 3 的二环系 derived from hybrid[ (Mo96s ×20 - 1809) ×Bt08 ] - 3
48 M9620 普通 normal 美国杂交种 Mo96s ×20 - 1809 的二环系 derived from hybrid Mo96s ×20 - 1809
49 A632 普通 normal 四川地方种的选系 from Sichuan province
50 SP1 - 008 爆裂 popcorn XS12 的选系 derived from XS12
51 SP1 - 011 爆裂 popcorn 泸爆一号的选系 derived from Lubao No. 1
52 SP2 - 016 爆裂 popcorn EM2 号的选系 derived from EM No. 2
53 SP2 - 017 爆裂 popcorn EM2 号的选系 derived from EM No. 2
54 SP2 - 019 爆裂 popcorn 93 ×94 的选系 derived from hybrid 93 ×94
55 SP2 - 023 爆裂 popcorn 51 - 4 ×B39 的选系 derived from hybrid 51 - 4 ×B39
56 SP2 - 024 爆裂 popcorn 51 - 4 ×B39 的选系 derived from hybrid 51 - 4 ×B39
57 X224 普通 normal 中单 9409 ×丹 340 选系 derived from hybrid Zhongdan9409 ×Dan340
58 X2211 普通 normal 四川地方种 A22ΠCIMMYT中心的 B11 的二环系 derived from hybrid A22 ×B11
59 PN 糯质 waxiness 四川省郫县地方种 from Sichuan province Pixian city
60 C189 普通 normal 成 18 ×Bt9 的二环系 derived from hybrid Cheng18 ×Bt9
61 YN1 糯质 waxiness 重庆渝糯一号选系 from Chongqing province and derived from Yunuo No. 1
62 SN07 糯质 waxiness 四川省糯杂三号二环系 from Sichuan province and derived from Nuoza No3
63 SP3 - 036 爆裂 popcorn 爆裂玉米 T5 的选系 derived from T5
64 SP3 - 036Y 爆裂 popcorn 爆裂玉米 T5 的选系 derived from T5
112 　田间种植及数据处理
2005 年 3 月 25 日 ,于四川省农业科学院生物技术
核技术研究所试验地播种全部材料。田间试验采用随
机区组设计 ,重复 3 次 ,4 行区 ,行长 5m ,行距 018m ,株
距 0125m ,田间管理按一般大田生产技术进行。调查
各自交系的抽穗期 ;成熟后随机取样 10 株 ,风干考种 ,
考查玉米穗部秃尖长度、穗长、行粒数和百粒重等性
状。选取 4 项数据较为齐全的材料 ,应用 DPS 软件分
析其表型性状 ,进行马氏距离类平均法聚类。
113 　SSR分析
玉米总 DNA 提取采用 CTAB 法[8 ] ,并稍作修改。
11311 　SSR 扩增和电泳 　玉米 SSR 引物序列信息来
自 Maize DB (http :ΠΠWWW. Agron. Missouri . EduΠquery. html) , 引物由北京华大公司合成。扩增反应在Biometra PCR 仪上进行 ,反应总体积为 25μl ,其中含Mg2 + 215mmolΠL , dNTPs 110mmolΠL ,前引物后引物各014μmolΠL , Taq polymerase 015U ,模板 DNA 50ng。扩增程序为 : 94 ℃预变性 3min ; 94 ℃变性 1min、退火 2min(具体退火温度参考引物 Tm 值来计算) 、72 ℃延伸2min ,共 35 个循环 ;最后在 72 ℃延伸 5min。PCR 产物经变性后在 Bio2Rad 测序胶板装置上 (38cm ×30cm ×014mm)进行变性聚丙烯酰胺凝胶电泳 (610 %) ,银染法检测。自然干燥后 ,在白炽灯下观察电泳结果 ,进行数据统计和扫描照相。11312 　数据处理 　SSR 扩增产物以 0 ,1 ,9 统计建立数据库。在相同迁移率位置上 ,有带记为 1 ,无带记为 0 ,
44 核　农　学　报 23 卷
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缺失数据记为 9。遗传相似系数 ( GS) 及遗传距离
(GD) 按 Nei 和 Li 等[9 ] 的方法计算 : GS = 2X12Π( X1 +
X2 ) ,GD = - GS。其中 X1 ,X2 分别为成对比较的两个
品种的扩增带数 ,X12为这 2 个品种的共有带数。利用
DPS软件分析 ,非加权类平均法 (UPGMA)构建聚类图。
根据 Smith[10 ]方法 ,计算 SSR 位点的多态性信息量 PIC
= 1 - Σf2i ,其中 fi表示第 i 个等位基因的频率。组内品
种平均遗传距离 GDA = ∑GDiΠ[ n (n - 1)Π2 ] ,n 为组内
品种数 ,i = 1 , ⋯⋯,n。品种间平均遗传距离的差异显
著性采用 SAS[11 ]软件分析。
2 　结果与分析
211 　普通玉米和特用玉米 SSR分析
从 45 对 SSR 引物中筛选出扩增条带清晰稳定的
30 对引物 (表 2) ,对 64 份玉米自交系进行扩增。多数
引物在供试自交系中扩增出两条以上的条带 ,如引物
p2bnlg1160 可检测到 10 个等位基因变异 ,这可能与基
因组内存在 2 个以上与引物结合的靶位点等因素有
关。30 对引物在 64 份供试材料上检测出 116 个等位
基因变异 ,每对引物检测出 2～10 个等位基因 ,平均
3187 个 ,片段大小介于 50～500bp。在大于 600bp 的区
域 ,扩增带多且密 , 不易辨认 , 故不予统计。小于
100bp 的扩增带较弱 ,不易辨认 ,所以也不予统计。30
对引物位点的平均多态性信息量为 01717 ,其中 p2
bnlg1160 位点的 PIC最大为 018926 ,而 p2 - umc1542 位
点的最小为 013062。
212 　普通和特用玉米 SSR标记聚类分析
利用 30 对多态性 SSR 标记计算 64 份玉米自交系
之间的遗传距离 ,变动幅度大 ,为 0113131～1 ,平均遗
传距离为 01622。自交系 SP2 - 023 和 SP2 - 024 ( GD =
0113131) 、478B 和 478B08 ( GD = 0118367) 等因具有血
缘关系遗传距离相对较小 ,其余自交系两两之间的遗
传距离均较大。
按 UPGMA 方法对供试自交系进行聚类 ,以遗传
距离 01586 为基准 ,可较为清楚地按材料的特性将其
划分为 11 类 (A～K) (图 1) 。A 类群包括 4 个亚群 :第
1 亚群包括 7327、829A、YN3、LD62、K7814、YT、M96202、
S7913 - 1、C10、H18 ,其中糯玉米 YN3 与该组自交系的
遗传距离最小为 01419 ,而甜玉米 YT与该组最小遗传
距离为 01356 ;第 2 亚群包括 78698Bt、SB3、LD70、78698
- 1、C18、LT、N3138、LD63、SWC3 ,其中乐山甜玉米 LT
与该组自交系最小 GD 为 01376 , SWC3 则最小为
01509 ;第 3 亚群包括 7922、ZN1、236 - 11、154 - 2、478、
478Bt、B9、D60、C13、Z22、A134 - 2 ,其中糯玉米 ZN1 与
该组自交系最小 GD 为 01446 ;第 4 亚群包括 CB15、B5。
B 类群包括成 18、S7。C类群可分为两个亚群 :第 1 亚
群为爆裂玉米 ,包括 P - 19、SP1 - 008、SP2 - 017、SP2 -
023、SP2 - 024、SP2 - 019 ;第 2 亚群为普通玉米和玉米
近缘属种 , 包括 429、A632、Tupenol - l、Tupenol - r、
M96201、M9620 ,而第 1 亚群与第 2 亚群最小 GD 值为
01551。D 类群包括 7858 - 1、0151。E 类群为 ES40。F
类群为糯玉米 ,包括 BN、SN01、SN04、SN20。G类群包
括 ZD2、C189 ; H 类群含糯玉米 PN、YN1、SN07 ,以及爆
裂玉米 SP3 - 036 和 SP3 - 036Y,其中爆裂玉米与糯玉
米最小 GD 为 01586 ; I类群为爆裂玉米 SP1 - 011。J 类
群包括 X224、X2211。K类群为爆裂玉米 SP2 - 016。
表 2 　30 对引物在 64 份普通玉米自交系之间的扩增片段数目及多态性信息量
Table 2 　30 pairs of SSR primers and the number of alleles and PIC value amplified from 64 maize inbred lines
SSR 引物 SSR primers 片段数 No. of alleles 信息量 PIC SSR 引物 SSR primers 片段数 No. of alleles 信息量 PIC
p2bnlg2238 2 014281 p2mmc0271 3 016531
p2bnlg1347 4 016534 p2bnlg2077 4 016776
p2umc1542 2 013062 p2mmc0381 5 017797
p2umc1148 2 014785 p2mmc0132 2 014383
p2bnlg1496 2 014491 p2bnlg2241 9 018772
p2bnlg2323 2 016032 p2bnlg1160 10 018926
p2bnlg1237 2 014550 p2bnlg1601 3 016511
p2bnlg1124 4 016976 p2umc1516 3 016323
p2bnlg1014 2 014997 p2bnlg2162 6 018181
p2umc2225 5 017831 p2bnlg2291 3 016402
p2bnlg1179 3 016568 p2bnlg1890 4 016870
p2bnlg1104 3 016647 p2bnlg1879 4 017366
p2bnlg2180 5 017883 p2bnlg1126 5 017908
p2mmc0041 4 017444 p2bnlg1444 2 014642
p2bnlg2248 4 017293 p2bnlg1017 7 018376
　　Note :
54　1 期 普通玉米和特用玉米的 SSR 标记聚类
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　　SSR 标记聚类分析表明 ,不能将 64 份玉米自交系
按普通玉米、糯玉米、甜玉米、爆裂玉米的形式严格地
各自归类 ,只有亲缘关系较近的特用玉米自交系聚在
一起 ,不少特用玉米与普通玉米聚在一起 ,研究所用的
爆裂玉米、糯玉米、甜玉米等特用玉米自交系具有丰富
的普通玉米基因资源遗传背景 ,其中尤以甜玉米和糯
玉米为甚。此外爆裂玉米、糯玉米、甜玉米各自的起源
点可能是不同的。甜玉米的形成涉及 su1、sh2、bt1、
bt2 等隐性基因的纯合 ,糯玉米涉及 wx 隐性基因的纯
合 ,相对普通玉米仅为若干单个基因的变化 ,因而其与
普通玉米的遗传距离较近。遗传研究表明 ,爆裂玉米
的膨化性状受多基因体系控制 ,表现数量性状的特点 ,
并有较高的遗传力[12 ] ,因而其与普通玉米、甜玉米、糯
玉米的遗传距离相对较大。而特用玉米在进化和选育
过程中实行群体隔离、轮回选择育种 ,使自交系纯合度
增大 ,而自交系间也缺乏基因交流 ,因而不同类型特用
玉米间遗传距离较大。
图 1 　64 份玉米自交系的 SSR 标记聚类图
Fig. 1 　Dendrogram of 64 maize inbred lines clustered by 116 SSRs
1～64 玉米自交系序号与表 1 相同
1～64 are maize codes (The same as Tabel 1)
64 核　农　学　报 23 卷
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　　与爆裂玉米聚为一类的普通玉米中有马齿型 (如
429、Tupenol2l、Tupenol2r、X224 等 ) , 也有硬粒型 (如
M96201、M9620、A632、X2211、PN、YN1、SN07 等) 但硬粒
型玉米占多数 ,硬粒结构的玉米与爆裂玉米的亲缘关
系可能更近。这对爆裂玉米的育种工作可能具有一定
指导意义。
在聚类图 1 中 ,具有共同血缘的自交系由于遗传
距离很小首先聚类 ,如自交系 SN04 和 SN20、SP2 - 023
和 SP2 - 024、478 和 478Bt、M96201 和 M9620、SP3 - 036
和 SP3 - 036Y、SP2 - 023 和 SP2 - 017、以及 Tupenol2l
和 Tupenol2r 等 ,两个来自云南的甜玉米 K7814 和 YT
亲缘关系也较近。与育种实践相结合进行分析 :
78599A 与其余自交系遗传距离较大 ,最小遗传距离为
0142 ,与田间试验结果基本吻合 (田间试验表明 78599A
的一般配合力很高 ,与其组配的杂交组合大多产量较
高) ;X224 虽与 X2211 聚在一起 ,但两者遗传距离较大
(0146) ,两者组配的杂交组合具有较强的杂种优势。
由此可见 ,SSR 聚类结果与系谱资料基本一致。但也
存在部分自交系的聚类分析结果与系谱资料不符合 ,
如自交系 M96202 与 M96201 和 M9620 有共同的血缘
(美国杂交种 Mo96s ×20 - 18) ,它们却没有聚在一起。
导致这种现象的原因可能与选系基础材料变异丰富、
基因漂流或突变等因素有关[13 ] ,也可能是误差造成
的。此外 ,部分玉米自交系血缘关系不详 ,未能与系谱
资料相结合进行分析。
图 2 　46 个自交系 4 个表型性状马氏聚类平均法聚类数状图
Fig. 2 　Dendrogram of 4 characters of 46 maize inbred lines clustered by mean distance
1 :7327 ;2 :7922 ;3 :ZD2 ;4 :78698Bt ;5 : B5 ; 6 :C18 ;7 : ES40 ;8 :78599 ; 9 :ZN1 ;10 : SWC3 ;11 :7858 - 1 ;12 : S7913 - 1 ;13 : LD62 ; 14 :236 - 11 ; 15 :0151 ;16 :
N3138 ;17 :78698 - 1 ;18 : LD63 ;19 :S7 ;20 :C10 ;21 : B9 ;22 : LD70 ;23 :D60 ;24 :C13 ;25 :Z22 ;26 :BN ;27 : SN04 ;28 : SN01 ;29 : SN20 ;30 :429 ;31 : Tupeno - l ;
32 : Tupeno - r ;33 :154 - 2 ;34 : SP1 - 008 ;35 : SP1 - 011 ;36 : SP2 - 016 ;37 : SP2 - 017 ;38 : SP2 - 019 ;39 : SP2 - 023 ;40 : SP2 - 024 ;41 : X224 ;42 : X 2211 ;
43 : YN1 ;44 : SN07 ;45 : SP3 - 036 ;46 : SP3 - 036Y
213 　表型性状聚类与 SSR标记聚类的比较
从所有供试自交系中选取 4 个表型数据较为齐全
的 46 个自交系 ,应用 DPS 软件对其主要产量性状进行
马氏距离类平均法聚类 (见图 2) 。从图 2 可见 ,SN07、
SP3 - 036 与 SP3 - 036Y等聚在一起 ;SP1 - 008、SP2 -
017、SP2 - 023、SP2 - 024 与 SP2 - 019 可聚为一类 ;
X224 和 X2211 聚在一起 ,不同类型特用玉米间、特用
玉米与普通玉米间均不能严格地独自划为一类。这与
SSR 标记聚类结果相吻合。但表型聚类结果与部分普
通玉米自交系的系谱关系有出入 ,且遗传距离变动幅
度较大 ,反映了表型聚类的结果较为粗糙。鉴此 ,SSR
标记聚类结果和已知系谱关系吻合程度较高 ,而表型
性状易受环境条件影响而变动 ,表型数据相对 SSR 标
记数量有限 ,因而表型聚类分析仅能作为玉米自交系
74　1 期 普通玉米和特用玉米的 SSR 标记聚类
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类型划分的一个参考 ,直接从 DNA 水平上获取信息的
SSR 标记更稳定、准确、可靠。
214 　普通玉米和特用玉米遗传基础比较分析
将 64 份玉米自交系划分为普通玉米和特用玉米
两个类型 ,对这两种类型的自交系进行遗传距离比较
分析。由表 3 可以看出 ,特用玉米间遗传距离的变动
幅度较大 , 达 011311 ～ 019629 , 平均遗传距离为
016461 ,与普通玉米平均遗传距离相比在 0101 水平上
差异极显著。原因可能是不同类型特用玉米遗传背景
差异大、起源点不同 ;此外 ,特用玉米在选育和进化过
程中实行基因隔离、轮回选择育种、回交育种等 ,特用
自交系纯合度增大也使遗传距离增大。
表 3 　普通玉米和特用玉米自交系遗传距离
Table 3 　Genetic distance between normal and special maize inbred lines
玉米类型
maize types
自交系数目
inbred lines number
最小遗传距离
minimum genetic distance
最大遗传距离
maximum genetic distance
平均遗传距离
average genetic distance
普通玉米 normal maize 42 011837 018596 015923a
特用玉米 special maize 22 011311 019629 016461b
　　注 :不同字母表示平均遗传距离在 0101 水平上差异显著
Note :Averange genetic distances followed by different letters are significantly different according to LSD at 0101 level
3 　讨论
目前对普通玉米和特用玉米的分类是依据特用玉
米具有一种或数种普通玉米所没有的特殊性状。如甜
玉米的含糖量为 20 %～30 % ;糯玉米籽粒中支链淀粉
近 100 % ;爆裂玉米的爆裂系数由籽粒中硬质胚乳的
结构和比例决定。64 份自交系的 SSR 标记聚类分析
表明 ,普通玉米与特用玉米 (糯玉米、甜玉米、爆裂玉米
等)并不能严格地各自划为一类 ,只有亲缘关系较近的
特用玉米自交系聚在一起 ,不少特用玉米可与普通玉
米聚为一类 ,特用玉米具有丰富的普通玉米种质资源
遗传背景 ,而爆裂玉米、糯玉米、甜玉米等的起源点可
能均不同。而我们单独将特用玉米列出进行聚类分
析 ,聚类结果也表明并不能严格地将甜、糯、爆裂玉米
等特用玉米各归为一类 ,与图 1 聚类情况基本一致。
此外 ,64 份玉米自交系的 SSR 标记聚类分析还表明 :
不同类型特用玉米间、特用玉米与普通玉米间的遗传
距离均较大 ,特用玉米在进化和选育的过程中 ,积累了
大量的遗传变异。对特用玉米和普通玉米遗传基础进
行的比较分析表明 ,特用玉米间的遗传距离变动幅度
比普通玉米大 ,其间的遗传距离差异可达到 0101 的极
显著水平。说明本研究所用的特用玉米材料有广泛的
遗传背景。
为了验证 SSR 标记聚类分析的结果 ,本研究还利
用 4 个主要产量性状对 46 份玉米自交系进行马氏类
平均法聚类。结果表明 :表型性状的聚类分析结果在
一定程度上与 SSR 标记聚类结果相吻合。而表型性
状易受环境条件影响而变动 ,且相对 SSR 标记表型数
据显得有限 ,因而表型聚类分析只能作为玉米自交系
类型划分的一个参考。
研究普通玉米和特用玉米的遗传多样性对玉米育
种工作具有理论指导意义。然而此方面的系统研究还
较少。Senior 等[14 ]用 SSR 标记研究了包括有代表性的
85 个普通玉米、3 个甜玉米和 6 个爆裂玉米的分类 ,结
果表明 6 个爆裂玉米自交系可归为一类 ,并且与其余
8 个类群有较大的遗传差异 ;3 个甜玉米聚在一起却与
普通玉米聚为一类。李玉玲等[6 ] 用 SSR 标记技术对
20 个普通玉米和 26 个爆裂玉米自交系进行遗传多样
性研究 ,将 46 个供试自交系分为爆裂和普通玉米自交
系两大类 ,两类遗传距离较大。本研究分析了普通玉
米、糯玉米、甜玉米、爆裂玉米等自交系的遗传多样性 ,
SSR 聚类分析结果表明 ,特用玉米和普通玉米并不能
严格地各归为一类 ,不少特用玉米可与普通玉米聚为
一类 ,而不同类型特用玉米间、特用玉米与普通玉米间
的遗传距离也均较大。鉴此表明特用玉米可能是由普
通玉米进化形成的 ,或者是特用玉米在长期的进化和
选育过程中已导入了大量普通玉米基因资源 ;此外试
验表明 ,特用玉米在进化和选育过程中积累并保存了
大量的遗传变异。
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表达产物的稳定性。此外 ,外源蛋白与硫氧还蛋白之
间具有肠激酶和凝血酶的识别位点 ,从而使外源蛋白
与硫氧还蛋白的分离也非常方便。本试验成功构建玉
米 sbe1 基因的原核表达质粒 ,转化到受体菌 BL21 后 ,
经 IPTG诱导 ,表达出了 SBE Ⅰ蛋白 ,但试验检测酶活
性很低 ,这可能是由于原核细胞没有翻译后修饰、缺乏
将蛋白质有效释放到培养基中的分泌机制和充分形成
二硫键的能力 ;另一方面 ,由于这个基因比较大 ,因此
翻译后的多肽链在细胞的折叠和高级结构的形成不如
在真核细胞中效率高 ;第三 ,原核细胞中表达后 ,极易
形成包涵体 ,影响多肽链的折叠和一些氨基酸残基翻
译后修饰 ,这也可能是造成原核细胞融合表达的 SBE
Ⅰ蛋白活性比较低的原因 ;第四 ,许多研究表明细胞生
长速率严重影响外源蛋白的表达 ,接种菌量、诱导前细
胞生长时间和诱导后细胞密度等都会影响外源基因的
表达 ,细胞生长过度或过速都会加重细菌合成系统的
负担 ,导致形成包涵体。因此融合表达的酶蛋白活性
与表达系统、培养条件及融合蛋白的分离条件有很大
关系 ,需要进一步优化 sbe1 基因表达及蛋白提取条
件。
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