基于形态学标记青贮玉米自交系的聚类分析

以我国标准玉米自交系为参考对照，利用形态学标记法对自主选育的青贮玉米自交系株高、穗位、茎粗、雄穗分枝、穗重、穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重等10个农艺性状进行调查研究，通过聚类分析将36份青贮玉米自交系划分为5大类，为今后选配优良的青贮玉米杂交组合、培育新品种提供科学参考。下面我们就一起来看看：基于形态学标记青贮玉米自交系的聚类分析。

当前，玉米作为重要的粮食作物和饲用植物，其分布广，种植面积大、效益高，仅次于水稻和小麦居第三位。近年来，随着我国畜牧业的快速发展，优质饲草饲料缺乏的局面,对于青贮玉米新品种的选育已是当务之急，素有“饲草饲料之王”美称的青贮玉米,将成为今后玉米育种的新目标[1]。目前玉米育种方式主要是利用自交系间的杂种优势，选出优良的杂交组合进行杂交，那么如何预测自交系间的杂种优势,　减少组配杂交种的工作量，成为了玉米育种工作者研究的重要问题[2-3]。

　形态学标记作为遗传标记的一种，是能够用肉眼可见或仪器测量物种的外部形态特征的标记方法，具有更简单、直接的特点，有利于在田间直接的进行选择，这也是育种工作者最先选择的方法。运用形态学标记法对青贮玉米自交系进行聚类分析，合理并准确地划分青贮玉米自交系的亲缘关系,将亲缘关系较近的自交系划入同一类群，亲缘关系不同的自交系归入不同类群，可有目的地选择亲缘不同、来自不同类群的自交系杂交,　获得优势的杂交组合,　从而减少育种工作中的盲目性和重复性。本研究运用形态学标记法对36个青贮玉米自交系10个农艺性状进行调查和聚类分析，旨在为青贮玉米自交系选配组合及新品种的选育提供科学依据。

1、材料与方法

选取近年来黑龙江省畜牧研究所保留的青贮玉米自交系中的部分自交系共36份为试验材料，其中5份为国内标准玉米自交系作为参考对照。

本试验于2014年在黑龙江省畜牧研究所科研基地试验田进行，自交系种单行，行长5　m，三次重复。统计调查供试材料包括株高、穗位、茎粗、雄穗分枝数、穗重、穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重等10个农艺性状，为避免某些性状的视觉误差，数据调查基本为单人调查。

2、结果与分析

2..1方差分析

利用Excel对试验材料的株高等10个性状进行了方差分析（F值检验），结果见表2。由表2可见10　个性状的青贮玉米自交系间差异达到极显著水平(P<0.01),　表明性状的差异可能由试验材料本身基因型所造成的,　可作进一步的分析[4]。

2..2聚类分析

根据各青贮玉米自交系株高等性状，利用DPS2000对36份供试材料进行了聚类，结果见图1。由聚类图可知供试材料大致分为五大类，性状特征相似的聚为一类，差别较大的分在不同类群中[5]，具体划分结果见表3。

　2.3各类群自交系性状分析

根据各青贮玉米自交系的株高等性状的平均值，以此来分析各类群自交系的性状特点。

第一类群中穗长较低，株高、茎粗、穗重、穗粗和百粒重适中，但穗位、雄穗分枝数偏低。

第二类群中穗重较重，株高、穗位、茎粗、雄穗分枝数适中，穗长较长，穗粗较粗，百粒重较大。

第三类群中茎粗、穗重、穗粗适中，雄穗分枝数较多，株高和穗位太高，穗长较长，百粒重大。

第四类群中株高和穗位低，雄穗分枝数多，茎粗、穗重、穗长、穗粗、百粒重都小。

第五类群中茎粗、雄穗分枝数、穗长、百粒重适中，株高和穗位较高，穗重、穗粗大。

2..4各类群自交系血缘分析

　根据自交系类群的划分结果，可以分析得出：

第一类群是供试材料最多的一类，包括11份自交系，其中含有Mo17和178。Mo17属于兰卡斯特(Lancaster)系列，系187-2×C103的二环系，178是美国玉米杂交种P78599与RMo17／O2组配所选育的自交系178，据此推测，这一类中其他自交系可能含有Lancaster血缘。

第二类群包括8份自交系，其中掖478属于改良Reid杂优群，据此推测，这一类中其他自交系可能含有Reid血缘。

第三类群包括4份自交系，以B73为代表，含有美国Reid　Yellow　Dent　种质血缘，据此推测,这一类其他自交系可能含有Reid　Yellow　Dent血缘。

第四类群包括6份自交系，均为自主选育，无法追踪其血缘，该群可能为其他类群。

第五类群包括7份自交系，包含自交系郑58，属于掖478亲本繁殖中的变异株，据此推测,这一类其他自交系也可能含有Reid　Yellow　Dent血缘。

3、讨论

本研究利用形态学标记方法，根据已知血缘和类群的国内标准玉米自交系，对供试材料中自主选育且系谱来源不清的青贮玉米自交系株高等性状进行聚类，将36份自交系划分为5大类，不同类型的自交系各自聚类到了一起，大致的反映了其血缘和亲缘关系的远近，这在很大程度上对有目的地利用这些自交系组配杂交组合具有重要的参考价值，如扬州大学农学院有针对性地从不同类群中选用亲本组配杂交组合,已组配出许多优势组合,其中包括苏玉16号[4]。但是形态学标记方法也易受到环境的限制，有些性状不能表达，例如在田间土壤肥力的不均匀，使株高这一性状就不能完全表现出来[6]。此外在类群划分上也存在了一定的误差，有些自交系无法追踪其血缘，就有待进一步的研究。

总体来讲，形态学标记法能够进行亲缘关系的评价，在很多性状上都能在田间进行直接的观察和统计，是一种既经济又直观而且使用非常方便有效的研究方法[6]，为以后选配产量高、品质好的优良青贮玉米杂交组合提供科学依据。