染色体片段代换系
水稻染色体片段代换系群体的构建及应用研究进展
水稻染色体片段代换系群体的构建及应用研究进展徐建军,梁国华*(扬州大学,江苏省作物遗传生理国家重点实验室培育点/植物功能基因组学教育部重点实验室,江苏扬州225009)摘要 定位和克隆水稻重要农艺性状QTL ,是水稻功能基因组学研究的重要方向,是分子标记辅助选择选育高产、优质、多抗水稻新品种的重要基础。
染色体片段代换系是进行QTL 分析的理想材料。
介绍了水稻染色体片段代换系群体的构建原理,综述了其构建及应用研究进展,并对其研究方向进行了展望。
关键词 水稻;染色体片段代换系;构建;应用;进展中图分类号 S 511 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2011)04-01935-04R esearch Progress of Constructi on a nd Applicatio n of R i ce (Or yza sati va L .)Chro mos o m e Seg men t Substituti on L i nes XU Jian -jun et al (Ji ang s u K ey Laboratory of CropG enetics and Physi o l ogy /K ey L aboratory o f theM i nistry ofEducati on for P lant Functi on -a lG enom i cs ,Y ang z hou Un i versit y ,Y angz hou ,Ji angs u 225009)Abstract The fi ne m apping and cl oni ng quantitati ve tra it loc i (QTL s)res ponsi b l e for traits of agrono m i c m i portance i n rice i s kno wn as the most general stategy i n pl ant genom ics and prov i des a f ounda ti on t o select new rice vari e ties whit h h i gh y i e l d qua lity ,resistance via marker -as -sisted selecti on (MA S)i n rice breedi ng prog ra m s .Chro moso m e segment substituti on li nes(CSSLs)are one o f t he most po w erful too ls for the det ecti on and prec i se mappi ng ofQTL s .I n t h i s paper ,t he pri nci p l e of deve l op i ng t he CSS L swas descr i bed ,t he research progress of consturcti on and applicati on was rev i ewed ,and the pros pectwas discussed .K ey words R i ce ;Chromoso m e seg m ent s ubstit uti on li nes(CSSLs);Constructi on ;Applicati on ;Progress基金项目 国家重大基础研究发展规划项目(2005CB120807)。
基于水稻染色体片段代换系的粒形QTL鉴定分析
形性状 Ｑ Ｌ进行鉴定分析， Ｔ 旨在为水稻粒形性状相关 Ｑ Ｌ的 Ｔ 精细定位 、 克隆及分子标记辅助选择提供理论依据。
１ 材 料 与 方 法
１ １ 材 料 ．
１ Ｑ Ｌ在 Ｅ 和 Ｅ 个 Ｔ ｌ ３中都能检测到。 ３个 Ｑ Ｌ的加性效 应 有 Ｔ
表现 为 减 效 作 用 ， 性 效 应 值 为 一Ｏ １ 加 ． １一 一０ ２ ， 外 ．２ 另
水稻粒形是影响水稻产 量的重要 因素， 也是衡 量稻米外 观品质 和商品稻米分类 的重要指 标 ， 蒸煮和加 工品质等性 对
状也 有 重 要 影 响 。 大 量 研 究 表 明 ， 稻 粒 形 性 状 受 多 基 因控 水
制， 属于典 型的数量性状 。林 鸿宣 等应用 Ｒ Ｌ Ｆ Ｐ标记对 籼稻
ｐａｔ ｅｇｔ ｔｄｆｒｎ ｅｅ ｐ ｎａ ｓ ｅ ｎ ｍ ｉ （ ｅ ｙ ｌｎ ｈ ｉ ｉｅｅｔｄｖｌ ｍｅｔ ｔ ｓｉ ａｚ Ｚａ ｍａｓ ｈａ ｆ ｏ ｌ ａ ｇ ｅ
Ｌ ） Ｊ ．Ｃ ｉｅｅＳｉｎｅＢ ｌ ｔ ，０ ３４ （３ ：６ １— ６ ７ ＿ ［ ］ ｈｎｓ ｃ ｃ ｕｌ ｉ ２ ０ ，８ ２ ） ２０ ２ ０ ． ｅ ｅｎ
『 ］ ｏａ ｂ ．Ｔ ｅｅｔ ｔ ｎｏ ａ ｉ ａ ｅ ｏ ｅ ｍ ｉａｉ ａ ８ Ｋ ｓ ｍ ｉ Ｄ ｈ ｓ ｍａ ｏ ｆ ｐｄｓ ｎ ｅｆ ｍ ｒ ｏ ｂｎ ｔ ｎｖ ｌ Ｄ ｉ ｉ ｍ ｔ ｒ ｅ ０ —
穗 位高 Ｑ Ｌ定位 ［ ］ 作物学报 ， ０ ，３ ２ ： １ ３ ． Ｔ Ｊ． ２ ７３ （）３ — ４ ０ ４
ｈ ｉｈ ｙ ｍｏ ｅ ｕ ａ ｒ ｋ ｒ ｓｎ ｏ ｕ ａ ｉｎ ｏ ｅ ｏ ｅ ｓ ｔｂ ｌ ｃ ｌ ｒ ｍａ ｅ ￥ｕ ｉ ｇ ａ ｐ ｐ ｌｔｏ ｆｒ ｃ ｍｂｉａ ｔｉ — ｎ ｎ ｎ
利用重测序染色体片段代换系群体定位水稻籽粒长宽比QTL
利用重测序染色体片段代换系群体定位水稻籽粒长宽比QTL水稻是世界上最重要的粮食作物之一，而水稻籽粒的形状与大小对其产量与品质具有重要的影响。
水稻籽粒的长宽比是籽粒形状的重要参数之一，对水稻的产量和品质有着重要的影响。
通过利用重测序染色体片段代换系群体定位水稻籽粒长宽比QTL，可以为水稻的品种改良与种质创新提供重要的理论依据与技术支持。
本文将对利用重测序染色体片段代换系群体定位水稻籽粒长宽比QTL的研究进行综述和分析，以期为水稻品种改良与产量提高提供一定的参考价值。
水稻籽粒长宽比QTL的重要性水稻籽粒的长宽比是指水稻籽粒长度与宽度的比值，是描述水稻籽粒形状的重要参数之一。
长宽比大小会影响水稻籽粒的形状，进而影响籽粒的外观、储粮性、加工性和食味等品质特征。
过大的长宽比会使得水稻籽粒变得纤细细长，较长的籽粒易发生折断，而过小的长宽比则会导致水稻籽粒显得较短粗，从而影响籽粒的外观以及产量。
合适的水稻籽粒长宽比对水稻的产量和品质具有重要的影响。
重测序染色体片段代换系（resequencing-based chromosome segment substitution lines, CSSLs）是通过分子标记辅助选择在两亲本之间加强子交换的代换系，是利用现代分子生物学技术构建的高分辨率的群体。
CSSL群体的构建可以加速QTL定位，提高定位精度，为研究种质创新和分子育种提供了有力的工具。
在水稻籽粒长宽比QTL的研究中，利用CSSL群体可以实现引种基因效应的解析和水稻籽粒形状形成的遗传基础研究。
通过比较不同的CSSL群体，可以精确地定位和解析水稻籽粒长宽比相关的QTL，为后续的分子育种和种质创新提供了重要的信息。
近年来，国内外学者们通过构建CSSL群体，利用重测序技术和分子标记技术对水稻籽粒长宽比QTL进行了深入的研究与分析。
通过这些研究，已经发现了一系列影响水稻籽粒长宽比的QTL，并对这些QTL在水稻籽粒形状形成中的作用进行了初步的解析。
棉花陆海染色体片段代换系群体纤维产量与品质表现的评价
（ 中国 农 业科 学 院 棉 花研 究所 ／ 棉 花 生 物 学 国家 重 点 实验 室 ， 安阳 ４ ５ ５ ０ ０ ０ ）
涛， 龚 举武 ， 刘爱 英 ，
摘要 ： 通过对陆海 Ｂ Ｃ ， Ｆ 、 Ｂ Ｃ ４ Ｆ 及 Ｂ Ｃ ４ Ｆ （ 安阳， 库尔勒） 的 ３个 世代 材 料 纤维 产 量 与 品 质表 型 数 据 的分 析 结 果 显示 ： 各 群 体 性 状 平 均表 现 均 与 对 照 中棉 所 ４ ５相 近 ， 纤 维 上半 部 平 均 长 度 和 断裂 比强 度 超 轮 回 亲本 比例 均 高于 ７ ８ ． ０ ０ ％． 铃重、 衣 分 的超 轮 回亲 本 比例 在 ２ ２ ． ５ ９ ％￣５ ３ ． ６ １ ％之 间 ； 相 关 分析 表 明 ４个 群 体 间 主 要产 量 性 状 和 纤 维 品质 性 状 呈极 显著 正 相 关 。 结 果 表 明通过 高代 回交 并 自交得 到 的染 色体 片段 代 换 系 材 料遗 传 背 景 大 部 分 已得 到恢 复 并 且 存在 丰 富 的遗 传 变 异 ， 含 有 大量 产 量 性 状 较好 、 纤 维 品质 优 异 的代换 系 。 本 研 究 为棉 花 数 量 性 状遗 传 、 基 因 聚合 、 基 因功 能 分 析 等研 究储 备 了大 量 的基 础 材 料 ， 也 为 棉 花 育 种提 供 了优 异 亲本 材 料 。 关键 词 ： 海 岛棉 ； 陆地棉； 染 色 体 片 段代 换 系 ； 纤 维 品质 性 状 ； 产 量性 状
ｎ ｅ ａ ｒ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ， ＣＣＲ Ｉ ４ ５ ， ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｕ ｒ ｐ ｏ ｐ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ． Ｓ ｅ ｖ ｅ ｎ ｙ－ ｔ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｐ ｅ ｒ ｃ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗｅ ｄ ｌ ｏ ｎ ｇ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｓ ｒｏ ｔ ｎ ｇ ｅ ｒ ｉ ｆ ｂ ｅ ｒ ｓ ｔ ｈ ａ ｎ
利用重测序染色体片段代换系群体定位水稻籽粒长宽比QTL
利用重测序染色体片段代换系群体定位水稻籽粒长宽比QTL水稻（Oryza sativa L.）是世界上最重要的粮食作物之一，也是许多人口国家的主要粮食作物。
水稻籽粒的长宽比对于籽粒形态和产量的调控具有重要的作用，因此对水稻籽粒长宽比的调控机制进行研究对于水稻的遗传改良和品种选育具有重要的意义。
近年来，利用重测序技术对水稻的染色体片段进行代换，结合群体定位技术，已经取得了一系列水稻籽粒长宽比的数量性状位点（QTL）的鉴定，为水稻籽粒长宽比的调控机制研究提供了新的途径和手段。
本文主要介绍了利用重测序染色体片段代换系群体定位水稻籽粒长宽比QTL的研究进展。
首先介绍了水稻籽粒长宽比的研究意义和调控机制的复杂性，然后介绍了重测序技术和染色体片段代换系群体定位技术的原理和方法，最后总结了相关研究取得的成果，并展望了未来的研究方向和应用前景。
一、水稻籽粒长宽比的研究意义和调控机制水稻籽粒的长宽比是指籽粒长度与宽度的比值，是影响籽粒形态和产量的重要性状之一。
籽粒长宽比的大小直接影响着籽粒的外观和品质，较大的长宽比往往意味着较长的籽粒，而较小的长宽比则意味着较宽的籽粒。
水稻籽粒的长宽比既受遗传因素的影响，也受环境因素的影响，因此对籽粒长宽比的调控机制进行研究有助于揭示水稻籽粒形态发育的遗传基础和环境调控机制，为水稻产量和品质的改良提供理论基础和遗传资源。
水稻籽粒长宽比的调控机制非常复杂，受到多个遗传因素的共同作用。
已经鉴定出了一些水稻籽粒长宽比的数量性状位点（QTL），但仍有许多QTL尚未发现和验证，而且不同环境和不同遗传背景下的水稻籽粒长宽比的QTL可能存在差异，因此需要开展更深入和系统的研究。
二、重测序技术和染色体片段代换系群体定位技术随着二代测序技术的快速发展，重测序技术成为了水稻基因组研究的重要工具。
重测序技术可以高效、快速地获取大量的基因组数据，为水稻的遗传改良和品种选育提供了丰富的基因资源和遗传信息。
重测序技术还可以用于染色体片段代换系群体的构建和群体定位分析，从而实现对水稻数量性状的QTL的鉴定和定位。
作物染色体片段代换系的研究进展
大麦与谷类科学2017,34(1):1-5,10 Barley and Cereal Sciences doi:10.14069/ki.32-1769/s.2017.01.001盖江涛，党志国，王鹏.作物染色体片段代换系的研究进展[J/OL].大麦与谷类科学,2017,34(l):l-5,10[2017-01-24]./kcms/detail/32.1769. s.20170124.1850.001.html作物染色体片段代换系的研究进展盖江涛，党志国，王鹏(中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所，海南儋州571737)摘要：染色体片段代换系是用亲本杂交、回交和分子标记辅助选择技术建立的一系列近等基因系，可以提高对复杂农艺性状 QTL或基因定位的精确性，尤其是具有遗传效应的较小的数量性状基因位点，并进行遗传效应分析。
目前，已在多种作物中构建了染色体片段代换系。
本文对染色体片段代换系的特性及其在主要作物中的应用进行了综述，以期对今后研究染色体片段代换 系起到促进作用。
关键词:染色体片段代换系;代换片段;QTL定位;遗传效应中图分类号:S330 文献标识码:A 文章编号：1673-6486-20160270染色体片段代换系（chromosomal segment substitution lines,CSSL)，又称为染色体片段导人系 (chromosomal segment introgression lines,CSIL),是用 亲本杂交、回交和分子标记辅助选择(marker-assisted selection,MAS)技术建立的一系列近等基因系(near-isogenic lines，NIL)[1]〇CSSL可以提局对复杂 农艺性状基因定位的精确性，尤其是具有遗传效应 较小的数量性状基因位点，并进行遗传效应分析。
在生产实践中，CSSL已应用于多种作物中。
1 CSSL的构建CSSL是在受体的遗传背景中代换供体的染色 体片段，除代换的片段与受体不一样外，其余与受 体一致。
利用重测序染色体片段代换系群体定位水稻籽粒长宽比QTL
利用重测序染色体片段代换系群体定位水稻籽粒长宽比QTL水稻作为我国主要的粮食作物之一，一直受到人们的关注和重视。
水稻籽粒长宽比是影响水稻品质的重要指标之一，长宽比大的籽粒更为瘦长，适合加工成大米，而长宽比小的籽粒更为饱满，适合作为稻谷直接食用。
对水稻籽粒长宽比的研究对于提高水稻品质和丰产有着重要的意义。
本文将介绍一项利用重测序染色体片段代换系群体定位水稻籽粒长宽比遗传基础的研究成果。
我们需要了解一下什么是QTL。
QTL是指数量性状位点，这些位点与复杂性状的相关性较强，可以用来解释种群间的遗传差异。
水稻籽粒长宽比是一个数量性状，受多基因控制，研究水稻籽粒长宽比的QTL对于揭示其遗传基础具有重要价值。
本研究利用了重测序染色体片段代换系群体，该群体是指以两个亲本为母本和父本，经过连续自交和重复后代选择，形成了一系列染色体片段的代换系群体。
这种群体的形成可以在保持两亲本优良遗传特性的情况下，解决杂种的恶化问题，从而更好地挖掘杂种优势和杂种剧逊。
这一群体的建立为揭示水稻籽粒长宽比的遗传基础提供了便利。
通过对代换系群体的重测序，可以得到大量的遗传变异信息，包括单核苷酸多态性（SNP）和缺失变异等。
利用这些遗传变异信息，可以对代换系群体进行基因型分型，并利用相关分析方法，将籽粒长宽比的表型值与基因型进行关联分析，从而定位籽粒长宽比的QTL。
我们发现，这些QTL位点分布在水稻的不同染色体上，且有不同的影响方向和强度。
通过分析这些QTL，我们发现一些候选基因，这些基因可能与水稻籽粒长宽比的形成和调控有关。
通过进一步的功能验证和分子标记辅助选择，我们有望进一步挖掘这些QTL，揭示籽粒长宽比的遗传调控网络。
利用重测序染色体片段代换系群体定位水稻籽粒长宽比的QTL具有重要的科学意义和实践价值。
这项研究不仅为揭示水稻籽粒长宽比的遗传基础提供了新的思路和方法，也为水稻育种提供了重要的遗传资源和分子标记。
相信随着这一研究的深入，我们将有能力更好地调控水稻籽粒长宽比，从而提高水稻的品质和产量，为我国的粮食安全做出更大的贡献。
水稻染色体片段代换系对氮、磷胁迫反应差异及其QTL分析
第4期
王 雨等: 水稻染色体片段代换系对氮、磷胁迫反应差异及其 QTL 分析
581
相关性状进行了 QTL 分析[6-9], 发现许多 QTL 与氮、 磷代谢运转相关的基因处于相同的染色体位置[10-11]。 不过, 利用同一群体同时进行耐低氮和耐低磷的遗 传分析却未见报道。另外, 大多研究所利用的材料 为重组自交系群体, QTL 效应检测易受遗传背景的 干扰[4,11]。染色体片段代换系由于其遗传背景相似, 仅含有单个或少数导入片段的差异, 可大大减少或 消除遗传背景的影响。利用代换系作 QTL 定位分析 已受到人们的高度重视[12-13]。
作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2009, 35(4): 580−587 ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9
/zwxb/ E-mail: xbzw@
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2009.00580
氮、磷是作物生长发育所必需的营养元素, 也 是影响作物产量的重要因素[1]。培育养分高效利用 的高产品种, 是减少大量施用化肥、降低作物生产 成本的重要途径, 是当前作物遗传育种的重要目标[2]。
作物艺等数量性状。高密度分子遗传连 锁图的发展为这些数量性状位点(QTL)定位分析提 供了良好的基础。目前, 关于作物耐低氮、耐低磷 的 QTL 定位已有许多研究报道[3-5]。在水稻中已对 苗期根长、有效分蘖、结实率和产量等与耐氮(磷)
染色体代换系创制
（四）在玉米QTL 研究中的应用
彭倩等以玉米lx9801 为受体、以昌7-2 为 供体，构建了184 个CSSL，之后与自交系 T7296 测交，组配了184 个CSSLs×T7296 的 测交群体。在5%显著水平上共检测出与产量 相关的杂种优势位点64 个、与穗部性状相关 的优势位点4 个。
（二）染色体片段代换系的缺点
1、在构建过程中，由于需要连续回交和基因 型鉴定，所以需要花费大量的时间、精力和 财力； 2、代换系中只含有一个或少数导入片段，所 以它不能研究基因之间的上位性互作。
五、CSSL在作物QTL 定位中的应用
（一）CSSL最早在番茄中应用
CSSL 最早应用在番茄中，Eshed 等以栽 培番茄Lycopersicon esculentum cv.M82 为受体，以 野生番茄L. pennellii LA716 为供体，通过MAS 方法，建立了一套120 个CSSL，对受体基因 组覆盖率为100%。从此，国内外研究者相继 在各种作物中应用CSSL。目前，已应用于多 种作物中。
二、染色体片段代换的分类
染色体代换可分为多片段代换和单片段代 换两种。 染色体单片段代换即代换的染色体片段如 果只有一个来自供体亲本的片段。 多片段代换即有几个来自供体亲本的片段。 称为单片段代换系。
只含一个代换片段的代换系，只有 代换片段与轮回亲本不同，其它遗传背 景与轮回亲本完全一致，对代换区段中 的QTL进行分析时遗传背景干扰很小， 有利于QTL的分析，是理想的代换系。
系的水稻芒性QTL 定位[J]. 华北农学报,2013,28(3):7-11.
水稻染色体片段代换系的构建及株高QTL的鉴定
扬 州 大 学 学 报 （ 业 与 生命 科学 版 ） 农
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｎ ｚ ｏ ｎ ｖ ｒ ｉｙ （ ｒｃ ｌｕ ａ ｎ ｆ ｉ ｎ ｅ Ｅｄ ｔｏ ｏ ｒ ａ ｆＹａ ｇ ｈ ｕ Ｕ ｉ ｅ ｓ ｔ Ａｇ ｉ ｕ ｔ ｒ ｌ ｄ Ｉｉ Ｓｃｅ ｃ ｉｉ ｎ） ａ ｅ
ｔ ｎ ｍｏ ｅ ａ ｃ ｒ ｔ ｅ ａ ｓ ｆ ｄ ｍｉ ｉｈ ｎ ｈ ｎ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｅ ｅ ｉ ｂ ｃ ｇ ｏ ｎ ｓ Ｉ ｈ ｓ ｓｕ ｙ ｅ ｆＣＳ Ｌｓ ｗｅ ｅ ｉ ｒ ｃ ｕ ａ ｅ ｂ ｃ ｕ ｅ ｏ ｉ ｎ ｓ ｉ ｇ ｔ ｅ ｉ ｔ ｒ ｅ ｅ ｃ ｆｇ ｎ ｔｃ ａ ｋ ｒ ｕ ｄ ． ｎ ｔ ｉ ｔ ｄ ，ａ ｓ ｔｏ Ｓ ｒ ｏ
Ｖｏ１ １ ．３ Ｎｏ ．４
Ｄｅ ．２ Ｏ ｃ ０１
鉴 水稻 染 色体 片段 代换 系的构 建及株 高 Ｑ Ｌ的 定 Ｔ
李 生 强 ，崔 国 昆，关 成 冉 ，王 俊 ，冯 维松 ，杜 佩 娜 ，王 曼 ，梁 国 华
（ 州 大 学 江 苏 省 作物 遗 传 生 理 重 点 实 验 室 ，ｘ育 部 植 物 功 能 基 因组 学 重 点 实 验 室 ，江 苏 扬 州 ２ ５ ０ ） 扬 ／ ｆ ２ ０ ９
Ｄｅ ｅｏ ｅ ｎ ｆｃ ｒ ｍｏ ｏ ｅ ｍｅ ｔｓ ｂ ｔｔ ｔｏ ｉ ｅ ＣＳ Ｌｓ ｎ ｖ ｌｐ ｍｅ ｔｏ ｈ ｏ ｓ ｍｅｓ ｇ ｎ ｕ ｓｉｕ ｉ ｎ ｌ ｓ（ Ｓ ）ａ ｄ ｎ
ｉｅ ｔ ｉａｉｎ ｏ ｄ ｎ ｉ ｃ ｔｏ ｆＱＴＬｓｆ ｒｐ ａ ｔｈ ｉｈ ｎ ｒｃ ｆ ｏ ｌｎ ｅｇ ｔｉ ｉｅ
摘 要 ：构 建 一 套 以 日本 晴 为 轮 回 亲 本 、 陆 矮 ４号 为 供 体 亲 本 的 水 稻 染 色 体 片 段 代 换 系 群 体 ， 换 片 段 总 长 度 广 代 ３ ４ ３Ｍｂ 覆 盖 整 个 基 因 组 的 ８ ． 。利 用 此 代 换 系 群 体 ， ３ 环 境 中共 鉴 定 出 １ 个 株 高 ＱＴ 分别 位 于 水 稻 第 １ ３ ． ， ９８ 在 个 １ Ｉ， 、
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研究方案（拟采用的研究方法、步骤和技术路线）
（1）性状评价：农艺性状（株高、果枝、吐絮、铃数、产量），品质性状（纤维长度、强度、马克隆值）等的初步评价。
（2）分子标记分析：提取BC4F3:5株行的DNA，从本实验室已构建的分子连锁图谱（李文坦等，2011）上每5cM选择一个标记，对染色体片段代换系材料进行海岛棉片段渐渗情况的检测，确定标记基因型。
（3）QTL定位：结合标记基因型和表型数据进行产量与品质性状QTL的定位。
（4）多环境综合评价：在黄河流域棉区的安阳、西北内陆棉区的新疆库尔勒等地设置多点，多环境下对CSSLS进行评价。