（作物遗传育种专业论文）玉米单片段导入系群体的构建及QTL鉴定初探.pdf

摘要 单片段导入系群体( s i n g l es e g m e n t i n t r o g r e s s i o n l i n e s ，s s i i s ) 是利用多代回交 和分子标记辅助选择构建的永久作图群体，是进行q t l s 遗传分析的较为理想的材 料。与传统的定位群体相比，单片段导入系具有遗传背景清楚、群体遗传稳定、o t l s 定位和鉴定的精确度和灵敏度高、q t l 遗传效应分析准确、可用于重复试验开展 q t l s 与环境的互作及q t l s 间的互作研究等优点。 目前，单片段导入系的构建及应用在番茄、水稻等作物中已经有了成功的报道。 本研究选用优良的玉米杂交种豫玉2 2 双亲自交系8 7 1 和综3 为受体亲本、以糯质、 抗病性和抗倒伏较好的玉米自交系衡白5 2 2 为供体亲本，通过3 4 代回交、代自 交，结合s s r 分子标记选择，构建了分别以8 7 1 和综3 ( z 3 ) 为背景的两个单片段导 入系群体，并利用b c 担l 群体对玉米重要农艺性状q t l s 进行初步鉴定，得到了以下 初步结果： 1 、采用c t a b 法提取3 个亲本的基因组d n a ，从h t t p ：m a i z e g d b o 赡选择s s r 标记， 采用p a g e 凝胶电泳分析，在8 7 1 与衡白5 2 2 间筛选到1 3 4 对多态性标记，在综 3 与衡白5 2 2 间筛选到1 2 1 对多态性标记。这些多态性分予标记被用于导入片段 的示踪和遗传背景的检测。 2 、利用所筛选的多态性标记对b c l f l 群体进行前景检测，检测到1 6 1 个供体片段， 并对含有供体片段的单株进行背景选择和回交。根据b c l f l 群体分子标记选择结 果，种植含有供体片段的回复率较高的b c 2 f l 革株，从b c 2 f l 群体检测到1 2 8 个 供体片段，同样从b c 3 fj 群体检测到1 1 8 个供体片段，通过3 4 代回交，一代自 交，构建了以8 7 1 为背景的单片段导入系群体( 8 7 1 h b s s i l s ) 和以综3 为背景 的单片段导入系群体( z 3 h b s s i l s ) ，两个群体分别导入4 0 个供体片段和7 8 个供 体片段； 3 、前景选择结果表明，8 7 1 h b s s i l 群体包含8 0 个单株，z 3 h b s s i l 群体包含1 1 5 个单株。背景选择结果表明，8 7 1 为背景的b c ，1 群体中，背景回复率在9 8 2 1 以上，平均回复率为9 9 0 9 ，最高回复率为l o o ；以z 3 为背景的b c 3 f i 群体背 景回复率在9 7 7 7 以上，平均回复率是9 9 2 7 ，最高回复率为9 9 7 4 ； 4 、对单片段导入系群体进行遗传分析，结果表明：8 7 1 h b s s i l 群体导入片段长度在 0 0 3 3 4 2 8 6 c m 之间，平均长度为9 1 1 0 c m ，导入片段总长度为3 6 4 3 9 2 c m ，覆 盖全基因组4 8 9 5 ；z 3 h b s s i l 群体导入片段长度在o 0 3 3 4 3 4 2 c m 之间，平均 长度为7 5 5 8 c m ，导入片段总长度5 8 9 5 2 6 c m ，覆盖全基因组7 9 2 1 ； 5 、对株高、穗位高、叶面积、雄穗分枝数等4 个农艺性状进行q t l 初步鉴定，得到 2 1 个与株高性状相关的q t l 、3 0 个与穗位高相关的q t l 、7 个与叶面积相关的 o t l 、1 6 个与雄穗分枝数相关的q t l 。 本研究所构建的两个s s i l 群体，可用于数量性状q t l s 的鉴定与定位、q t l s 的遗传研究以及0 t l s 的聚合等，也为进步构建导入片段内的亚等位基因系 ( s u b n i l s ) 开展o t l 的精细定位和q t l s 的克隆提供了宝贵的材料。 关键词：玉米r z e am a v sl 1 ；单片段导入系；o t l ；分子标记辅助选择 d e v e i o p m e n to fs i n g l es e g m e n ti n t r o g i e s s i o nl i n e sa dp r i m a i 了i d e n t i n c a t i o no f q t l si nm a i z e ( z p 口刀l q 瞪l ) a u t h o r ：z h a oy o n g - f e n g m a j o r ：c r o pg e n e t i c sa n db r e e d i n g a d v i s o r ：p r o fc h e nj i n g - t a n g p r o fz h e n gy 0 n 蛐a 1 1 p r o fw a n g l i q i u a b s t r a c t s i n g l es e g m e n ti n t r o g r e s s i o nl i n e s ( s s i l s ) w a sap e 哪a n e n tm a p p i n gp o p u l a t i o n ， w h i c hw a sd e v e i o p e du s i n ga d v a n c e b a c k c m s sa n dm a r k e r a s s i s t e ds e l e c t i o n ，、v 1 1 i c hi sa n o v e lm a t e r i a l sf o rq u a n t i t a t i v et r a i tl o c u s ( q t l s ) g e n e t i ca n a l y s i s c o m p a r i n gw i t ht h e t r a d i t i o n a lp o p u l a t i o n ，m e r ew e r em o r ea d v a n t a g e si ns s i l s ，s u c ha s ： 1 ) t h e r e 、v e r ek n o w a b l eg e n c t i cb a c k g r o u n da n ds t e a d yg e n e t i cb a s ej ns s i l s 2 ) t h ea c c u r a c ya n ds e n s i t i v i t yo fq t l m a p p e da n di d e n t i n e dw e r e i m p r o v e du s i n g s s i l s 3 ) g e n e t i ce f f e c t so fq t l sc 肌b ee x a c t l ya n a i y z e da i l ds t u d yo nt h ei n t e r a c t i o no fq t l a n de n v i r o n m e n to rq t lw e r eg oa l o n gu s i n gs s i l s a tp r e s e n t ，s s s l sw a sd e v e l 叩e da n da p p l i e do nt o m a t oa i l dr i c e 8 7 - 1a l l dz o n g3 w e r ep a r e n t a l i i n e so fa i le l i t ec o m h y b r i d sy u y u2 2 ，h e n 曲a i5 2 2i saw a x yc o ml i n e s e p a r a t e df r o m1 0 c a lv a r i e t yw i t l ls p e c i a lt r a i t ss u c ha sl o wp l a l l th e i g h t ，d i s e a s er e s i s t a n c e ， i o d g i n gr e s i s t a n c e ，e t c i nt h i ss n j d y ，t w os i n 斟es e g m e n ti n t r o g r e s s i o nl i n e s ( s s i l s ) w e r e d e v e l o p e du s i n g8 7 1a n dz o n 9 3 ( z 3 ) a st l l ef e c u r r e mp a r e mr e s p e c t i v e l y ，h e n g b a i 5 2 2a s d o n o rt h m u g h3 4c y c l e sa d v a n c e db a c k c r o s sa n d1c y c l es e l f - c r o s s f o r e g r o u n da n d b a c k g r o u n do fp o p u l a t i o n sw e r es e l e c t e db ys s rm a r k e ri ne a c hc y c l eo fb a c k c r o s s g e n e r a t i o n t h eq t l so fm o s t l ya 伊o n o m i cc h a r a c t e r sw e r ep r i m a r i l yi d e n t m e du s i n g b c 3 f ip o p u l a t i o n t h er e s u l t s 、e r ea sf o l l o w s ： lg e n e r a lg e n o m ed n aw e r ee x t r a c t e du s i n gc t a b ，s s rm a r k e r sc a m ef r o m h t t p ：m a i z e g d b o r g ，a n dd e t e c t e du s i n gp a g e nh a sr e s p e c t i v e l ys c r e e n e d13 4a n d 1 2 1s s rl o c u sf r o m8 7 1a n dh b 5 2 2 ，z 3a n dh b 5 2 2 ，p o i y m o r p h i cl o c u sw e r eu s e df o r f o r e g r o u n ds e l e c t i o na i l db a c k 掣o u n ds e l e c “o n 2 d o i n gf o r e g r o u n ds e l e c t i o no f b c l f lw i t hp o l y m o r p h i cl o c u s ，1 6 ld o n o rs e g m e mw e r e d e t e c t e d ，a n dd o i n gb a c k g m u n ds e i e c t i o na n db a c k c r o s sf b rp i a n t sc o n t a i n i n gd o n o r s e g m e n t b a s e do nt 1 1 ed e t e c t i n gr e s u l t so f b c l f lb yd n am a r k e r s ，p l a n t i n gb c 2 f lh a d h i g hr e g r e s sr a t ea n dc o n t a i n c dd o n o rs e g m e m 1 2 8d o n o rs e g m e n tw e r ed e t e c t e d 丹o m b c 2 f la n d1 1 8d o n o rs e g m e n t 仔o mb c 3 f i 8 7 - 1 h b s s i l sa n dz 3 h b s s i l sw h j c h c o n t a i n e d4 0a i l d7 8d o n o rs e g m e n tr e s p e c t i v e l yw e r ec o n s t r u c t e dt h m u g h3 4 g e n e r a t i o nb a c k c r o s sm l d1 9 e n 盯a t i o ns e l f c r o s s 3a f t e rf o r e g r o u n ds e l e c t i o n ，t h e r e 、v e r e8 0p l a m sc o m p o s i n g8 7 1 h b s s i l sp o p u l a t i o n a n d1l5p l a n t sc o m p o s i n gz 3 h b s s i l sp o p u l a t i o n a 舭rb a c k g r o u n ds e l e c t i o n ，i nt h e b c 3 f lp o p u l a t i o no f8 7 - l ，t h em i n i m a lr e c o v e r a g ew a s9 8 2 l ，t h ea v e r a g e r e c o v e r a g ew a s9 9 0 9 ，a n dt h em a x i m a lr e c o v e r a g ew a s1 0 0 ；i n 也eb c 3 f l p o p u 】a t i o nf b mz 3 ，t h em i n i m a lo fr e g r e s sr a t ew a s9 7 7 7 ，t h ea v e r a g er a t ew a s 9 9 2 7 ，a n dt i l em a x i m a l r a t ew a s9 9 7 4 4 a c c o r d i n gt og e n e t ba 1 1 a l y s i so f 也et 、v os s i l s ，i ts h o w e dt h a tt h ea v e r a g el e n g t ho fa s i n 9 1 ei m r o g r e s s e ds e g m e n tw a s9 1 1 0c m ，v a r y i n gf r o mo 0 3t o3 4 2 8 6c m t b t a l 1 e n g t hw a s3 6 4 3 ，9 2c m 、v i t hc o v e r a g eo f 4 8 9 6 o f c h o m o s o m e si n8 7 一l h b s s i l s 1 n z 3 h b s s i l s ，m el a 唱e s ts e g m e mw a s3 4 3 4 2 c mw i t ha na v e r a g ea 1 1 dat o t a l l e n g t ho f 7 5 5 8 c ma i l d5 8 9 5 2 6 c mr e s p e c t i v e l yw i t hc o v e r a g eo f 7 9 2 1 5q t l so fs o m ea g m n o m i ct m i t sw e r ee l e m e n t a r i l yi d e n t i n e d ，w h i c hi n c l u d e dp l a n t h e i g h t ，e a rh c i g h t ，1 e a fa r e aa n dn 啪b e ro ft a s s e rb r a n c hi n b c 3 f 1p o p u l a t i o n i t d e t e c t e dt w e i l t y o n eo f p l a n th e i g h t ，t l l i r t yq t l so f e a rh e i g h t ，s e v e nq t l so f l e a f a r e a ， a n ds i x t e e nq t l so f n u m b e ro f t a s s e rb r a i l c h t h et 、v os s i l sc o u l db eu s e dt oi d e n t i 每a n dm a pq t l s ，t os t u d yi n h e r i t a n c eo fq t l s a n dt op y r 啪i do fq t l s ，e ta i t h o s ea l s op r o v i d e dv a l u a b i em a t c 删sf o rc o n s t n l c t i n g s u b n i l st of i n em a pa n dc l o n eq t l s k e y w o r d sm a i z e ( z e am a y sl ) ；s i i l g l es e g m e n ti n t m 伊e s s i o n1 i n e s ( s s i l s ) ；q t l ； m a r k e r a ss j s t e ds e 】e c t i o n a c r b i s c 1 1 a b d n a d n t p e d l l a o d 2 6 0 o d 2 8 0 p c r r f l p r n a s e a s s r 勋口 t b e 1 e t e m e d t r i s u b c c m m a s p a g e c h r p t h t e r h t t b n l f a a s s u 。 i l 本文所用缩略词及中文对照 a c r y i a m i d e b - s _ a c r y j a m j d e c e t y i t r i m e t h y l - a m m o n i u mb r 。m i d e d e o x v t 如o s en u c l e i ca c d d e o x y n u c l e o s i d et r i p h o s p h a t e e t h v l e n e d i a m i n e t e t r aa c e t i ca c i d a b s o r b a n c ea t2 6 0 n m a b s o r b a n c ea t2 8 0 n m p o l v m e r a s ec h a i nr e a c “o n r e s t r i c t i o nf r a g m e n tl e n 舀hp o i y m o r ph j s m r i b o n u c l e a s ea s i m p i es e q u e n c er e p e a t s 肭p m 淞口g “日f i o “sd n ap o l y m e r a s e t r i s b o r a t ea c i d e d t ab u 仟酊 t r j sb a s e e d t ab u 行钉 n ，n ，n ，n - t e t r a m e t h y l e 1 y e n e d i 砌i n e t r i s - h y d r o x y m e t h y l - a m i n o m e t h a n e u n i t b a c k c r o s s c e n 虹m o r g a n m a r k e 卜a s s i s t e ds e l e c t i o n p o l y a c r y l a m i d eg e le l e c t r o p h o “s i s c | l r o m o s o m e p l a mh e i g h t e a rh e i g h t n u m b e ro f t a s s e rb r a n c h l e a f a a s i n g i es e g m e mi m m g r e s s i o ni i n e i n t r o g r e s s i o nl i n e 丙烯酰胺 甲叉双丙烯酰胺 溴代十 烷基三甲胺 脱氧核糖核酸 脱氧核糖三磷酸 乙二胺四乙酸 2 6 0 n m 处的吸光值 2 8 0 n m 处的吸光值 聚合酶链式反应 限制片段长度多态性 r n a 酶a 简单序列重复 栖热水生菌d n a 聚合酶 t r i s 硼酸，e d l a 缓冲液 t n s ，e d l 、a 缓冲液 四甲基乙二胺 三羟甲基氨基甲烷 单位 回交群体 厘摩尔根 分子标记辅助选择 聚丙烯酰胺电泳 染色体 株高 穗位高 雄穗分枝数 叶面积 单片段导入系 导入系 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得塑韭垒些盘堂或其他教育机构的学 位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：彭办游 签字日期：彳年月如日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塑a 堡垒些盘茎有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人授权塑a 垒：些盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：彦，水并 签字日期：办，形年月加目 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 导师签名随墨絮 签字日期：上新年6 月j 口日 电话； 邮编： 玉米单片段导入系群体的构建及o t l 鉴定初探 1 1 玉米生产及育种现状 1 引言 玉米( 洳口m q ”l ) 是当今世界最重要的粮食作物之一，也是重要的饲料和工业原 料作物，随着全球经济发展，对玉米的需求量持续增长，玉米在我国国民经济发展中 占有十分重要的地位。近3 0 年来，玉米生产发展非常迅速，1 9 9 6 年，我国玉米总产 量和单产均已超过小麦，跃居国内粮食作物第二位。就玉米育种水平而言，我国己 跻身于世界先进之列，单交种种植面积达8 5 ，单产水平基数较高，继续提高单产的 难度越来越大。i 。国际玉米小麦改良中心的分析资料表明，我国玉米年增产率呈下 降趋势，在2 0 世纪6 0 年代为6 0 ，7 0 年代为4 4 ，8 0 年代为3 1 ，9 0 年代仅为o 7 ， 9 0 年代以后，我国玉米产量处于徘徊状态，各育种单位难以选育出突破性的新品种， 导致这种现象的原因之一在于目前支撑我国玉米育种的种质基础相对狭窄，难于选育 出突破性的优良品种。解决问题的关键是调整玉米育种研究方向，开展种质扩增、改 良与创新研究。有效地扩增和改良玉米育种的种质基础是选育突破性的强优势杂交组 合的前提p 6 1 。 1 2 作物数量性状与数量性状位点定位 玉米等作物的许多重要性状如株高、穗位高、穗长、粒重、生育期、淀粉含量等 都属于数量性状，数量性状表现为连续变异，个体难以明确分组，分离群体中个体频 率呈正态分布。研究认为，数量性状是由微效多基因控制的性状，控制数量性状的单 个基因效应值较小，数量性状的表现是多基因效应累加、环境等综合因素的表现。不 同的数量性状基因座位( q u a n t i t a t i v et r a i t l o c u s ，q t l s ) 可表现为加性效应、显性效 应和上位性效应 1 。 研究作物数量性状基因座位( q t l s ) 的位置与效应是作物遗传育种领域和分子 生物学领域的重要研究内容j 。经典遗传学数量性状位点与孟德尔遗传因子相脱离来 研究q t l 。早期学者提出把数量性状微效多基因进行追踪和分解来进行研究。高度 多态性的d n a 标记技术的发展使这一研究成为了可能【“j 。e l s t o n 、m c m i l l a n 和 h i l 增讨论了利用遗传标记进行q t l 定位的理论。p a t e r s o n 指出，单个数量性状基 因相当于一个孟德尔遗传因子，可以用饱和的分子遗传图谱对其进行定位i j “。目前， 玉米、水稻、番茄等作物都已经建立了高密度的分子标记连锁图谱，许多学者对q t l 定位进行了大量研究l l ”j 。 数量性状位点( q t l ) 定位的基本原理是q t l 与连锁标记共分离，按照连锁遗 传的基本原理，标记位点与相邻的q t l 的分离是彼此不独立的，而非连锁的的标记 与0 t l 的分离是相互独立的2 ”】。实质上就是分析分子标记与目标性状q t l 之间 的连锁关系。即利用已知座位的分子标记来定位未知座位的q t l ，通过计算分子标 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 记与q t l 之间的交换率，来确定q t l 的具体位置。q t l 定位的理论依据是m o r g a n 的连锁遗传规律；借助的工具是具有高度多态性的分子标记；q t l 定位的方法主要 是以分子标记基因型为依据，对分离群体中的个体进行分组，通过比较不同分子标记 基因型组间目标性状的表现型及差异显著性，来推断影响该性状的基因( q t l ) 与分子 标记座位的连锁关系及遗传距离川。 1 3 传统的定位群体研究 随着分子标记连锁图在基因定位领域的广泛应用，玉米、水稻、小麦、番茄等农 作物的的许多重要基因被定位在连锁图上，这些基因不但包括抗病性、抗虫性等质量 性状，还包括株高、穗位高、生育期、产量等数量性状位点( q t l ) 。定位这些基因， 多数应用的是初级作图群体，包括f 2 、f 3 、f 2 ：3 、b c l 等群体 1 6 14 1 。这些群体的显著 特点是暂时分离群体，仅能使用一次，遗传背景复杂，容易造成定位偏差，很难对单 个0 t l 进行准确鉴定和定位。 1 4 次级作图群体研究 次级作图群体是能够稳定遗传的分离群体，主要包括d h 、r i l 等。次级作图群 体的共同特点是都是永久性群体，在研究q t l 中，可以重复利用，进行多次q t l 定 位和鉴定。在玉米、水稻、番茄、油菜等作物已经构建了一些次级作图群体2 6 吲 。 1 4 1 d h d h ( d o u b l e dh a p l o i d ，d h ) 群体是通过f l 诱导单倍体并加倍形成的群体，群体 内基因完全纯合，群体内的差异构成了分离群体的遗传特性，是一个永久群体。d h 群体被应用于玉米、水稻、油菜、大麦等作物进行q t l 遗传分析盼2 6 ，2 8 ，2 9 1 。 宋炜等利用孤雌生殖诱导系诱导“农单5 号”，构建了由7 2 个株系组成的d h 群 体，并利用该群体对玉米株高、茎粗、穗长、侧枝数和开花期等5 个农艺性状进行 o t l 定位研究川。b e l l i la 等用来自i p z2 4 7 2 7 版r o n a 杂交组合的d h 群体对春大麦 抗非寄生性叶斑病进行o t l 定位研究口”。 l ，42 重组自交系 重组自交系( r e c o m b i n a n ti n b r e dl i n e ，r i l ) 群体是由f 2 开始在群体内随机选择个 体，并连续自交构建的群体，与d h 群体相似，群体基因基本纯合，群体结构稳定，也是一 个永久性分离群体，是应用较多的作图群体之一7 ，3 0 ，孔l 。张微等以豫玉2 2 亲本为实 验材料，构建由1 5 5 个家系组成的r i l 群体，并利用该群体对玉米苗期q t l 进行定 位研究。 玉米单片段导入系群体的构建及q t l 鉴定初探 l ，5 高级作图群体研究 高级作图群体是指利用回交对受体亲本进行改良，构建的遗传背景与受体亲本相 似的群体。群体内遗传背景相似，基因型纯合，遗传稳定。群体内的个体差异体现在 供体片段差异上，是研究数量性状的较理想的作图群体。高级作图群体包括近等基因 系、导入系、单片段导入系等作图群体。 1 ，5 1 近等基因系 近等基因系( n e a ri s o g e n e t i cl i n e s ，n i l s ) 又可称为近等基因导入系，是在含有特 定q t l 或基因的区段内构建的导入系。近等基因系在玉米、水稻、大豆、小麦等作 物研究中已经得到广泛应用【j 。“j 。 m o n f o r t e 等酬利用9 5 个r f l p 标记构建了野生番茄眵c d p p 坩f c o 卵 ”8 “ l a l 7 7 7 的4 2 个n i l s 和5 7 个b c r i l s ，大部分株系内含有一个来源于野生番茄的染 色体片段，所有导入片段覆盖全基因组的8 5 。并指出这9 9 个n i l s 和b c r i l s 可以 作为一种工具来研究野生番茄咖印e 稻泐h 胛行疗p 肼fl a l 7 7 7 中的遗传资源和基因效 应。夏军红等【”j 利用s s r 标记和a f l p 标记，在玉米s 组c m s 系m 0 1 7 c m s 唐徐、 h z 8 5 c m s 唐徐，保持系m 0 1 7 【n ( r f 3 加) 1 ，h z 8 5 【n ( r f 3 ) 和恢复系y 1 0 7 ( r f 3 爪f 3 ) 、 s 7 9 1 3 ( r f 3 爪f 3 ) 中选育r f 3 近等基因系。s h e n 等依据早代用d h 群体对水稻根部性 状的q t l 定位的结果，通过分子标记辅助选择和回交，构建了水稻根部性状的2 9 个 n i l s 。 近等基因系在q t l 定位、鉴定等方面得到广泛应用。t a k e u c h i 等川利用只含有 一个供体染色体片段的n i l s 群体，对水稻的2 个紧密连锁的0 t l ：种子休眠性( s e e d d o r n l a n c y ) q t l s d r l 和抽穗天数q t l h d 8 进行了精细定位，s 出被定位在r f l p 标 记r 1 0 9 4 2 和c 2 0 4 5 之间，与c 1 4 8 8 共分离；h d 8 被定位在r f l p 标记c 1 5 3 4 5 和r 1 0 9 4 2 之间。 近等基因系可以同时种植在不同的环境中，用于研究o t l 与环境问的互作。 y a m a m o t o 等1 3 7 j 用带有水稻的抽穗天数q t l h d 6 与带有另外一个抽穗天数q t l h d 2 的2 个n i l s 进行杂交，研究了2 个q t l 之间的上位性互作。结果表明，在田间条件 下h d 2 对h d 6 有上位性互作效应。确l t a m o t o 等用带有水稻抽穗天数的0 t l h d l 、 h d 2 、h d 3 的三个n i l s 相互杂交，研究了三个0 t l 之间的互作，结果表明h d l 和 h d 2 、h d 2 和h d 3 、h d l 和h d 3 之间均存在上位性互作。 近等基因系在研究品种改良中得到应用。程顺和等1 39 】利用的二粒小麦y n m a 8 4 c h a n c e l l o l 、提摩菲维小麦t p l l 4 、多品种复交演变而来的c o m p t o n 、普通小麦簇 毛麦易位系9 2 r 9 l 和9 2 r 1 7 5 、地方品种小白冬麦、抗性来自波兰l a e 7 8 0 的b p m l 6 等7 个抗白粉病材料为供体亲通过滚动回交，并结合遗传标记，选育了一系列优良的 近等基因系，并育成品种扬麦l o 号，l l 号，1 2 号，在生产上大面积推广。 另外，近等基因系在研究q t l 间互作、q t l 与遗传背景互作等具有定的优势， 同时，近等基因系也可以作为一个工具用于发现新的基因。 河北农业人学硕士学位( 毕业) 论文 152 导入系 导入系( i n t r o g r e s s i o nl i n e s ，i l s ) 又称为染色体片段导入系( c h r o m o s o m es e g m e n t i n t r o g r e s s i o nl i n e s ，c s i l s ) ，是通过回交、导入覆盖全基因组的供体片段，构建起来的 导入系，与近等基因系群体相比，导入系群体可以对多个q t l 同时进行定位和鉴定。 已建成的导入系群体主要集中在是用于番茄、水稻等作物上【4 2 娟】。c h e t e l a t 等【4 2 】用 1 3 9 个r f l p 标记，筛选到1 1 0 个带有杂合或纯合的导入片段的番茄导入系。e s h e d 等以野生番茄l a 7 1 6 ( 厶 o p p 憎f c o np e ”p f ，f ，) 为供体，栽培番茄m 8 2 1 _ 8 ( 五 叩e 坩f np s c “如n f “朋) 为受体的导入系群体。j e n a l 4 4 j 等用1 7 7 个r f l p 标记。 从2 个栽培稻与5 个d 够c f h 硼s 的杂交组合中筛选到5 2 个带有0 o 历c 加凰染色体 区段的导入系群体。 导入系是用于q t l 遗传分析的有效工具1 4 4 q “。导入系与亲本之间任何差异由导 入片段上的q t l 引起的。导入系群体可以用于q t l 精细定位和q t l 效应的精确估 计。i s h i m a m 等用回交导入系( b c i l ) 以水稻高产品种n i p p o n a r e 为背景，在b c l f 5 代得到了第6 染色体上带有k a s a l a t h 导入片段的增加千粒重的主效0 t l ，并在1 9 9 6 年、1 9 9 7 年和1 9 9 8 年稳定遗传。余传元【47 】等利用以粳稻品种a s o m i n o “为背景，籼 稻品种i r 2 4 为供体的染色体片段置换系群体的6 3 个株系，构建了一套以广亲和粳稻 品种0 2 4 2 8 为父本的杂种群体，用这个杂种群体，得到有1 4 个独立的染色体区段 在产量上存在显著的亚种阃杂种优势。 导入系群体在q t l 遗传分析主要应用【4 卜5 3 】：由于导入系群体遗传背景相同， 任何差异均来自它们之间片段差异，进行q t l 精细定位和基因克隆：导入系间组 合，可用来研究q t l q t l 的互作；用不同的测验种与导入系进行杂交，可以研 究q t l 遗传背景的互作；导入系同时在不同环境下种植，研究q t l 环境的互 作。 1 5 3 单片段导入系 单片段导入系群体( s i n g l es e g m e n ti n t r o g r e s s i o nl i n c s ，s s i l s ) 是在遗传背景上与 受体亲本仅有一个供体片段差异的导入系，群体内的任何差异是由单片段导入系所含 有的供体片段引起的。利用单片段导入系进行遗传分析可以排除遗传背景的干扰，将 相关基因准确的定位在染色体上。在番茄、水稻、油菜、大豆和大麦等作物上，单 片段导入系群体构建及应用做了大量研究”4 68 1 。 e s h e d 和z a m 4 】通过连续回交和r f l p 标记选择构建了一套由5 0 个株系构成的 番茄全基因组单片段导入系群体根据r f l p 标记检测结果，每个导入系只含有一个 纯合的导入片段。刘冠明【5 5 】利用粳稻品种台中6 5 和籼稻品种低脚乌尖、窄叶青，筛 选出了覆盖全基因组2 3 4 7 的由2 9 个导入系构成的单片段导入系群体。何风华1 5 6 j 利用高代回交和s s r 分子标记辅助选择，选用6 个水稻品种为供体，建立了8 6 个以 受体华粳籼7 4 为背景，覆盖率为3 9 3 的单片段导入系。曾瑞珍p ”利用s s r 分子标 玉米单片段导入系群体的构建及q t l 鉴定铷探 记构建完成了以国内、外1 2 个水稻品种为供体，华粳籼7 4 为背景，包含2 6 0 个不同 导入片段的单片段导入系群体。 e s h e d 和z a m 打利用单片段导入系对控制可溶物含量、果重、产量等q t l 精细定 位结果表明，该结果比传统作图群体的结果要高一倍。刘冠明1 58 】对1 2 个单片段导入 系的1 8 个性状进行了q t l 分析。何风华【59 】利用单片段导入系群体对水稻株高及其构 成因素进行q t l 鉴定，结果为利用1 4 个单片段导入系鉴定了2 4 个株高及构成因素 q t l 。t a l u k d a r 在5 2 个单片段导入系的2 2 个性状上检测到了2 3 4 个o t l 【6 0 1 。 1 6 玉米数量性状研究现状 玉米是利用杂种优势最早的作物之一，也是对遗传学理论的发展贡献最多的作物 之一。从h e l e m j a r i s 等【6 刈1 9 8 6 年首张包括1 1 6 个玉米r f l p 标记连锁图的发表，到 1 9 9 9 年标定有1 7 3 6 个位点的高密度玉米r f l p 分子标记连锁图的公布【7 0 j ，从1 9 9 3 年玉米第一张s s r 标记连锁图的问世川，到以b 7 3 m 0 1 7 群体( i b m ) 为基础，将 9 7 8 个玉米s s r 标记定位在遗传连锁图上1 7 2 】，玉米分子标记技术的发展为重要农艺 性状基因定位提供了重要的帮助i l 。国内外学者对玉米株高、穗位高、抗病性、穗长、 穗粗、粒重等农艺性状相关q t l 进行了定位研究6 ，18 2 0 ，2 6 ，2 8 ，孙3 5 船一7 乱，但错综复杂 的杂种优势形成机理，一般配合力的分子遗传“注释”研究等尚未开展研究。这些定 位研究是基于传统的作图定位群体或次级作图群体进行的，由于这些群体遗传背景复 杂性，其结果的精确度和灵敏度都不够高。 玉米0 t l 定位研究的深入、杂种优势机理，般配合力等研究的开展，需要新 的理论、方法和群体。研究者正利用d h ，r i l ，n i l s 等群体在寻求新的研究思路 3 0 ，蛇】，探讨新的技术路线，以期获得具有创新性的理论突破。 1 7 本研究的目的意义 单片段导入系群体作为永久群体，是研究o t l 遗传分析的理想材料。大量的单片 段导入系群体应用研究在水稻、番茄、大豆、大麦等作物中进行了成功报道，但玉米 上国外相关研究报道较少，国内还没有发现相关报道。 本研究在前人关于玉米数量性状研究和分子标辅助选择应用研究的基础上 【9 ，1 6 ，8 埘，2 6 ，2 8 ，3 0 ，3 5 ，7 2 啦】，选用强优势杂交组合豫玉2 2 的亲本8 7 1 和综3 为受体亲本， 以糯质、抗病性和抗倒伏性较好的衡白5 2 2 为供体亲本，经杂交和连续3 4 代回交 至b c 3 f l 后，自交得到b c 3 f 2 ，从b c l 代开始全程利用分子标记进行单导入片段的正 向选择和轮回亲本的背景选择，构建分子标记“衔接式”的双向单片段导入系群体。 并对其遗传基础、数量性状q t l 定位进行深入研究。力求使构建的单片段导八系群 体成为研究玉米基因精细定位，图位克隆，解析杂种优势机理，以及一般配合力分子 遗传注释等研究的重要技术平台。并在q t l 遗传分析理论研究有所创新。 河北农业火学硕士学位( 毕业) 论文 2 1 材料 2 材料与方法 选用广泛推广的强优势玉米杂交种 “豫玉2 2 ”的双亲自交系：8 7 1 和综3 ( z 3 ) 作受体亲本，糯质、抗病性和抗 倒伏性较好自交系衡白5 2 2 ( h b 5 2 2 ) 作 供体亲本，3 个自交系均由华中农业大学 玉米育种研究室提供。 2 2 技术路线 本研究采用3 4 代回交，一代自交， s s r 分子标记技术全程跟踪检测，结合 农艺性状进行选择，构建两个衔接式的 单片段导入系群体。技术路线如图1 所 示。以上各代种植分别在华中农业大学 农场、河北农业大学教学实验场、海南 岛完成。 2 3 农艺性状调查 j ：c 4 f 。c 分子标记检测，：。，海南， 8 i r 分子标记检测，2 0 0 6 年，保定 图1s s i l s 构建技术路线 f i g 1t h ep r o c e d u r ef o rd e v e l o p i n go f t h es s i l s 在河北农业大学教学实验场采用单因素完全随机试验设计，调查b c ，f 。群体株 高、穗位高、叶面积、雄穗分枝等4 个便于观测性状，调查标准参照崔野韩、张世煌、 彭泽斌等起草的植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南一玉米。调查时期、 调查标准见表1 。 2 4 分子标记辅助选择 2 4 1 玉米基因组总d n a 的提取 参照s a 曲a i - m a r o o f 等州人的c 1 a b 方法提取d n a 并稍加改动。 亲本d n a 采用大样提取，提取步骤如下： 从新鲜叶片称取5 9 样品液氮研磨，转入5 0m l 离心管中，加预热至9 5 的c t a b 提取液1 0 1 5m l ，并混匀；6 5 水浴3 0 4 5m i n ，不时小心摇动；取出待冷至 室温( 2 5 ) ，加入等体积氯仿