近等基因系的构建与应用

1、2011年第4期#近等基因系的构建与应用唐志明宁波市农业科学研究院作物研究所315040)摘 要 近等基因系作为基因水平分析的理想材料，主要用于基因定位 、基因功能分析和开发分子标记等，还可以直接作为育种材料。构建近等基因系常规方法是通过回交选育，其缺点是工作量大、时间长；利用回交和分子标记辅助选择相结合或利用重组自交系与分子标记辅助选择相结合来筛选近等基因系可提高效率、缩短时间；另外还可以通过转基因、利用突变体等途径来获得近等基因系。关键词 近等基因系；回交；分子标记；基因7199-2014 Chiic umal E It c troii inki.nl2011年第4期#7199-2014

2、Chiic umal E It c troii inki.nl2011年第4期18近等基因系 near isoge nic lines ,NILs )是 指一组遗传背景相同或相近，只在个别染色体区段上存在差异的株系，最早由You ng和Muclmore提岀叫近等基因系可通过回交、重组自交系、利用突变体等途径来获得。近等基因系的遗传背景相同，只有目的性状基因存在差异，是在基因水平上开展遗传研究的理想材料。随着分子生物学的发展，近等基因系的应用越来越广泛。本文对近等基因系的构建方法与应用方式作一概述。1近等基因系的构建1.1 利用回交选育技术最常用的近等基因系的构建方法是通过回交选 育，将目的基因

3、的供体与轮回亲本杂交，并多次回交，在回交后代中筛选带有目的基因表型的子代单 株与轮回亲本回交，从而获得目的基因的近等基因系o姚国新等构建关于芒、粒重和粒型基因的近等基因系就是利用回交45o1.2 利用重组自交系利用重组自交系是另一种常见的构建近等基因 系的方法。它结合分子标记在重组自交系中筛选岀 个别位点不同，而其他位点相同的2个或多个自交系16,17,这种方法可以省去多代回交的过程，节省构建近等基因系的时间。杨盖宇等重组自交系构建水稻基因GD7的近等基因系。禾U用与Ghd7紧密连锁 的分子标记 MRG4436和MRG2859，鉴定岀在 Ghd7 位点杂合单株自交，得岀Ghd7位点分离纯合自交

4、系，再利用多个分子标记筛选GD7位点不同其它位点相同的自交系18 o吉万全等提出一种快速构建小麦近等基因系方法，其实也是利用重组自交系，首先是选择具有相对质量性状基因的两基础材料进行杂 交，在F2群体选择目标性状单株，且要求是目标基因杂合株，其次就是在 F3-F6代选择目标基因杂合 株，其他性状通过自交稳定，直至F7或F8代，在各系遗传背景稳定时，在目标基因杂合的株系中自交选择目标基因分离纯合类型，即获得中亲类型的成对近等基因系的群体问。1.3其它方法此外，还可以通过利用突变体、转基因等一些特殊的途径去构建它 。如自然环境中发现的突变体与 野生型就构成相应的近等基因系；但自然突变的几率太小，可

5、以利用射线等进行处理，提高突变几率，也可以将材料放到太空中进行辐射处理；另外通过转基因技术将目的基因转到受体材料中，如将抗病基因转到感病材料中，可以缩短构建近等基因系的时间，但利用此途径建立近等基因系的前提是目的 基因已被克隆；还可以利用回交与分子标记辅助选 择相结合来构建近等基因系，罗继景利用回交和分子标记辅助选择构建关于根长及轮生枝梗2组近等基因系20。2近等基因系的应用2.1 基因定位目前的基因定位很多是利用近等基因系材料来 进行的。首先构建近等基因系，再通过大量的分子标记对近等基因系材料进行分析，获得与目的基因紧密连锁的标记。利用近等基因系可准确地筛选到与 目标基因紧密连锁的分子标记，

6、便于目的基因的精确定位。早期的番茄抗病毒病基因Tm-2a 1和水稻半矮杆基因 sdg同等都是利用近等基因系进行定位 的。近年来利用近等基因系定位基因的研究也很多，如姚国新等利用长芒野生稻与日本晴回交构建近等 基因系，通过分析将芒基因AWN3-1定位在第3染色体Y5和Y9标记之间4；他们还构建 4个关于水 稻粒重和粒型的姊妹近等基因系，并获得目标性状的QTL5；申时全等利用近等基因系分析水稻穗期 耐冷性，并初步定为耐冷基因与标记RM7452紧密连锁6。2.2 基因功能分析通过近等基因系分析基因功能可以消除其它基 因干扰，能更好地分析目的基因表达差异，分析目的基因功能目的性更强，效率更高。史庆馨等

7、利用近等基因系分析以桔红心大白菜（r）、纯合白心大白菜RR）及杂合白心大白菜Rr）近等基因系内外叶的胡萝卜素含量，结果表明具有杂合基因Rr的材料胡萝卜素含量明显高于RR白心纯合体的材料7；赵霏等外源豌豆铁蛋白基因Pea-Fer）导入水稻秀水11并构成一对近等基因系，发现基因Pea-Fer能显著提咼水稻籽粒中的铁兀素含量8；陈玉婷等构建不同抗叶锈病基因，研究不同抗叶锈病基因与小麦叶 锈菌互作后基因表达的特异性9；皇甫海燕等利用双向电泳分析抗感病近等基因系蛋白差异，得到4个差异蛋白，可能在抗菌核病的反应中发挥作用10；董春林等利用近等基因系分析了水稻Ef-cd基因的感光效应、早熟效应以及对其他主要

8、农艺性状的影 响，发现Ef-cd基因能使水稻提早抽穗1321d，并能显著降低水稻的株高，但对有效穗、穗长、每穗总粒数、结实率和千粒重等主要农艺性状无显著影响，因此该基因在早熟杂交稻育种中具有较大的应用潜 力11。2.3 分子标记的开发近等基因系可以将目的性状孤立岀来，而其它性状一致，便于我们更好的筛选与目的性状的共分 离的分子标记。筛选得到的标记带型只要与近等基 因系的性状表现一致，就可以将该标记应用于辅助 选择。程保山等利用近等基因系筛选与育性等位基 因连锁带型一致的 SSR标记，获得的RM5629作为 育性基因Rf-1分子标记辅助选择的实用 SSR标记 12。同时近等基因系还可以对已经报道

9、的连锁的分 子标记进行验证，筛选出有效的可以用于辅助选择的标记。王黎明等利用近等基因系对与小麦白粉病 基因Pm2连锁的标记进行验证和进一步筛选，得到与Pm2基因共分离的标记Xcfd189360【13。2.4在作物育种中的应用利用近等基因系开展定位基因、分析基因功能和开发分子标记等工作均可为分子育种提供理论支 持和技术手段，同时近等基因系也可以直接作为育 种材料利用。如日本早期用于抗稻瘟病的多系品种，其实就是一组含有不同抗稻瘟病基因的近等基因系 组，该组群在控制稻瘟病上获得良好的效果14；胡兰香等利用国际水稻所提供的127份核心种质资源作为供体亲本，与恢复系752为受体亲本作杂交与回 交，构建了

10、 3300份抗稻瘟病、耐低氮、耐低磷和耐旱 性等方面的近等基因导入系 ，发现其中95%的导入 系对野败籼型不育系具有良好的恢复能力，表现出较强的杂种优势问。3结语目前学界对近等基因系有一些不同称谓，如染色体片段替换系、染色体导入系、单片段代换系等 ， 如果能将其统一，则可便于读者理解 。利用近等基因系开发分子标记，可为分子标记辅助选择技术应用提供保障，促进该技术更加成熟。另外利用近等基因系构建抗病多系品种，可以有效提高品种抗性，可作为今后抗病育种发展方向之一。利用单纯的回交选育技术构建近等基因系，工作量大、时间长。可以将回交与分子标记辅助选择结 合起来，这样能够加快近等基因系的构建速度。同时，

11、利用分子标记来筛选重组自交系也是获得近等 基因系高效方法之一。参考文献1 Young N D, Zamir D G, Tanksley S D. Use of isogenic lines and simultaneous probing to identify DNA markers tightly linked to the TM22a gene in tomatoJ. Genetics, 1988, 120: 579- 585.2 Muehlbauer G J, Speech J E, Thomas-Compton M A, et al. Near-Isogenic Lines - A

12、Potential resource in the integration of conventional and linkage maps J. Crop Science, 1988, 28: 729-735.Liang C Z, Gu M H, Pan X B, et al. RFLP tagging of a new semi-dwarfing gene in riceJ. Theor Appl Genet, 1994, 88: 898-900.7199-2014 Chiic umal E It c troii inki.nl2011年第4期#7199-2014 Chiic umal E

13、 It c troii inki.nl2011年第4期#7199-2014 Chiic umal E It c troii inki.nl2011年第4期19采后处理对甜瓜贮藏效果的影响研究进展孙志栋1，王毓洪2，陈惠云1，臧全宇21宁波市农业科学研究院农产品加工所315040; 2宁波市农业科学研究院蔬菜研究所315040)摘 要 甜瓜的耐贮性除与品种特性、病害、栽培措施如嫁接以及采收期有关外，还与甜瓜的采后处理与贮藏方法有很大关系，采后低温处理、热处理、臭氧处理、保鲜剂处理以及贮藏方式诸如薄膜贮藏、冷箱贮藏和气调贮藏等是提高甜瓜保存期的有效途径。厚皮甜瓜35 'C低温处理贮藏效果比

14、较显著,采用5560C热水处理3min,相对湿度保持65%85% ,贮藏温度为 35C,效果更佳。2.5 gL/L臭氧间隙处理能显著抑制厚皮甜瓜呼吸与乙烯的生成，延缓果实衰老，能明显延长厚皮甜瓜的贮藏期并维持甜瓜品质。防腐保鲜剂、涂膜保鲜剂、生理活性调节剂或复合保鲜剂对厚皮甜瓜的贮藏保鲜均有显著作用，采用薄膜、冷藏箱或气调处理，均能比裸藏处理不同程度延长贮藏期7199-2014 Chiic umal E It c troii I営AJl rights resernki.nl2011年第4期#关键词甜瓜 Cucumis melo L.);贮藏；保鲜7199-2014 Chiic umal E I

15、t c troii I営AJl rights resernki.nl2011年第4期#7199-2014 Chiic umal E It c troii I営AJl rights resernki.nl2011年第4期#Cucumis melo L.) 属葫芦科 Cucur-果实香甜，富含糖、淀粉，还有少量蛋白质、矿物质及7199-2014 Chiic umal E It c troii I営AJl rights resernki.nl2011年第4期#7199-2014 Chiic umal E It c troii I営AJl rights resernki.nl2011年第4期#bita

16、ceae)黄瓜属(Cucumis L.) 一年生蔓性草本植物其他维生素，以鲜食为主，也可制作果干、果脯、果7199-2014 Chiic umal E It c troii I営AJl rights resernki.nl2011年第4期#7199-2014 Chiic umal E It c troii I営AJl rights resernki.nl2011年第4期#!3 姚国新，张强，吴建涛，等.利用近等基因系对水稻芒基因AWN3-1的遗传定位J.中国农业大学学报，2010,15 5) 1-5.4 姚国新，李金杰，张强，等.利用4个姊妹近等基因系群体定位水稻 粒重和粒形QTL J.作物学

17、报，2010,36 8)： 1310-1317.5 申时全，曾亚文，李绅崇，等.应用近等基因系初步定位粳稻孕穗期的耐冷基因J.中国水稻科学，2005,19 3)：217-222.6 史庆馨，聂凯，方明，等.桔红心大白菜及其近等基因系生长发育过程中胡萝卜素含量变化规律初探J.北方园艺，2011 , 3) 39-40.7 赵霏，任三娟，郭泽建，等.利用近等基因系研究豌豆铁蛋白基因对水稻重要生物学特性的影响 J.农业生物技术 学报,2011,19 1) 63-68。8 陈玉婷，陈云芳，李淑凤，等.小麦抗叶锈病近等基因系 TcLr19的差异表达分析J.植物病理学报，2011,41 4 )： 445-4

18、48.9 皇甫海燕，官春云.甘蓝型油菜抗菌核病近等基因系和感病亲本蛋白差异的初步研究J.中国农业科学，2010,4310) 2000-2007.10 董春林，孙业盈，王平荣，等.水稻显性早熟基因Ef-cd的基因效应分析及育种应用潜力的初步评价J.作物学报，2007,33 3) 384-388.11 程保山，洪德林，万志兵，等.与粳稻BT型细胞质育性恢复基因连锁的实用SSR标记的筛选J.南京农业大学学报,2011,34 1) 1-7.12 王黎明，朱玉丽，李兴锋，等.小麦抗白粉病基因Pm2的 SSR标记筛选J.植物保护学报 ，2011,38 3) 216-220.13 Koizumi S. Ri

19、ce blast control with multilines in Japan. In: Mew T, Borromeo E, Hardy B (eds) Exploiting Biodiversity for Sustainable Pest Management M. IRRI, Manila, 2001 ： 143-15714 胡兰香，肖叶青，邬文昌，等.恢复系752近等基因导入系构建与初步利用研究J.分子植物育种，3(5):659-662.15 Inukai T, Zeigler RS, Sarkarung RS, et al. Development of pre-isogenic lines for rice blast-resistance by marker-aided selection from a recombinant