水稻单片段代换系群体的构建_郭晓琴
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)。
万字长文｜详解水稻父母杂交奥秘：父本主导未来可期，母本决定竞争格局
万字长⽂｜详解⽔稻⽗母杂交奥秘：⽗本主导未来可期，母本决定竞争格局其主要原因不仅在于本次换代品种产量、抗性、⽶质等⽅⾯均较上⼀代品种有所提升外，还在于其⼴适性极强并适应“双改单”的种植结构调整趋势，以及政府和企业的共同⼤⼒推动。
但究竟怎么才能选育出上述⼤⽥表现优异、符合产业化需求的优质种⼦呢？在品种选育的历史发展、品种格局的分析中，育种技术以及对亲本⾎缘的选择与选配均在特定阶段发挥了关键作⽤：两系法对三系法的突破使得亲本配组的⾃由度⼤⼤提⾼，亲本⾎缘相应地成为品种突破的重点。
⽽在亲本⾎缘的利⽤中，由于对单基因和主效基因利⽤难度较低且母本在⽶质改良⽅⾯作⽤更突出，亲本选择为⼀直以来育种研究和实践中的重点。
但随着分⼦技术的发展降低了对多基因遗传⽅式（⽔稻多数性状为多基因控制）的利⽤难度，亲本选配在育种实践中的重要性逐渐上升。
因此，不同于市场上局限于强调⼏个优势品种⾃⾝⽽对其品种⾎缘鲜有研究，亦或持有优势品种的选育及市场竞争格局主要由单⼀亲本为主导的观点（源于本次换代由华占主导），我们认为在品种选育及竞争格局分析中，除了备受关注的亲本选择，亲本选配亦极为关键——这也是我们后⽂分析的重要⽴论基础。
技术进步结束“⼤单品”时代，低品种集中度成为常态，⽽优质的突破性品种在⾏业竞争中的核⼼地位仍然突出。
在技术、政策、市场三重门槛的筛选下，以优质亲本为核⼼的良品系列占据市场优势，其中少数主流品种最为突出。
良品系列和主流品种的⾎缘特征为良品系列以母本为核⼼，主流品种母本集中、⽗本单⼀。
分析得知以上特征具有必然性，因此对战略选择及竞争格局的分析具有参考意义：研发优质母本的战略周期相对较短且⼀个优质母本往往能够选育出⼤的良品系列，使得以打造以母本为核⼼的品系竞争⼒的战略难度和风险相对较低，并能够在中、短期内获得丰厚且稳定的回报。
⽽较⼩的⼀般配合⼒叠加不确定性较⾼的特殊配合⼒，使得以⽗本为核⼼战略的难度和不确定性均相对较⾼。
野生稻单片段代换系苗期耐旱性评价及QTL_鉴定
收稿日期：2024-01-05基金项目：广东省自然科学基金（2019A1515010820）；广州市科技计划项目（201904010183）作者简介：廖冰（1998-），女，在读硕士生，研究方向为水稻抗旱性机理，E-mail：****************通信作者：何平（1967-），男，博士，副教授，研究方向为水稻抗旱性机理，E-mail：************.cn广东农业科学Guangdong Agricultural Sciences 2024，51（3）：70-80 DOI:10.16768/j.issn.1004-874X.2024.03.007廖冰，黄秀艳，陈科，傅雪琳，何平. 野生稻单片段代换系苗期耐旱性评价及QTL 鉴定［J］. 广东农业科学，2024，51（3）：70-80.LIAO Bing，HUANG Xiuyan，CHEN Ke，FU Xuelin，HE Ping. Evaluation of drought tolerance and identification of QTL in single-segment substitution lines of wild rice at seedling stage［J］. Guangdong Agricultural Sciences, 2024，51（3）：70-80.野生稻单片段代换系苗期耐旱性评价及QTL 鉴定廖 冰1，黄秀艳1，陈 科1，傅雪琳2，何 平1（1.华南农业大学生命科学学院，广东 广州 510642；2. 华南农业大学农学院，广东 广州 510642）摘 要：【目的】干旱是影响水稻生产力的主要非生物因素之一，筛选抗旱水稻可有效保障水稻产量。
【方法】选取以南方野生稻和展颖野生稻为供体、‘华粳籼74’（HJX74）为受体构建的93份单片段代换系（Single-segment substitution lines，SSSLs）为供试材料，以HJX74为对照，采用20% PEG-6000模拟干旱条件进行苗期耐旱性试验，以4个生长发育性状指标（相对苗高、相对苗干质量、相对根干质量、相对根长）作为评价指标，采用隶属函数法对SSSLs 进行排序、筛选相关性状，并筛选与HJX74差异显著的SSSLs，进行QTL 鉴定与加性效应分析，初步鉴定与苗期耐旱性状相关的QTL。
利用单片段代换系测交群体定位玉米产量相关性状的杂种优势位点
第4期
彭 倩等: 利用单片段代换系测交群体定位玉米产量相关性状的杂种优势位点
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由于杂合是杂种优势产生的遗传基础, 前人曾 利用F2:3 群体[11]、RIL测交或回交群体[12]、三交群 体[13-14]、“永久F2”群体[15]等不同的遗传群体, 通过 对 不 同 物 种 多 个 性 状 的 QTL 效 应 值 分 析 或 杂 种 优 势位点定位剖析了杂种优势的遗传机制。Xiao等[16] 利用水稻籼粳交的F7 重组自交系与双亲回交群体, 通过分析QTL的效应值, 认为显性效应是杂种优势 产生的主要遗传机制。Lu等[17]通过对玉米随机交配 群体产量性状的QTL分析, 认为超显性在玉米产量 杂种优势中具有重要作用。Hua等[15]利用水稻RIL 群体随机组配的“永久F2”群体, 发现单位点水平上 的超显性效应以及两位点水平上的显×显互作是水 稻优良杂交种籼优 63 产量杂种优势形成的重要遗 传机制。由于上述分离群体的遗传组成较为复杂, 为简化分离群体的遗传背景, 近期不同学者利用单片 段代换系的测交或者回交群体对番茄[18-19]、水稻[20]、 拟南芥[21]、棉花[22]等作物的杂种优势遗传机制进行 了研究。
1 材料与方法
1.1 试验材料 基础材料是我国地方优异种质唐四平头类群的
2个优良自交系昌7-2 和 lx9801, 以昌7-2为供体亲 本、lx9801为受体亲本从800对 SSR 引物中选择了 225对在2个亲本间存在多态性的引物。从 BC3F1世 代开始用分子标记选择只有一段供体染色体的株系,
经 过 4 个 世 代 回 交 和 3 个 世 代 自 交 , 构 建 了 184 个 lx9801背景的昌7-2单片段代换系, 代换片段总 长 1683.33 cM, 平均长度9.25 cM, 覆盖玉米基因组的 35.5% (图1) [25]。由于构建的单片段代换系在225对 SSR 标记检测下与 lx9801相比只有1段昌7-2供体片 段, 因此背景回复率根据供体片段的长短不同基本 在95%~98%以上。2012年冬在海南将单片段代换系 群体与自交系 T7296测交, 组配了184个 CSSLs× T7296的测交群体。自交系 T7296选自 Reid 类群, 而 T7296×lx9801杂交组合是河南省审定的优良玉米杂 交种豫单811。 1.2 试验方法
利用染色体片段代换系定位水稻叶片形态性状QTL
1.1 供试材料 利用本实验室之前的一套以广陆矮 4 号为受体
亲 本 , 日 本 晴 为 供 体 亲 本 构 建 的 含 175 个 系 的
CSSLs[13], 从中选取 85 个染色体单片段代换系进行 水稻上三叶形态 QTL 定位。 1.2 试验方法
将这套染色体片段代换系和 2 个亲本, 2014 年 种植于扬州大学农牧场, 2015 年种植于扬州市槐泗 镇, 每个株系种植 4 行, 每行 10 株, 随机区组设计, 共 2 个重复。扬州大学农牧场施氮量为 300 kg hm–2, 槐泗镇的施氮量为 150 kg hm–2, 均按常规模式进行 田间管理。抽穗期调查水稻剑叶长(flag leaf length, FLL)、剑叶宽(flag leaf width, FLW)、倒二叶长(length of the second leaf from top, SLL)、倒二叶宽(width of the second leaf from top, SLW)、倒三叶长(length of the third leaf from top, TLL)和倒三叶宽(width of the third leaf from top, TLW), 用于 QTL 检测和效应分 析。
水稻叶部形态通常包括叶片的大小、叶倾角、 披垂度、卷曲度等。适当的叶面积既保证了群体的 光合面积又能改善水稻基部的受光面积, 因此, 提 高透光率是高产育种的主要目标之一。叶片长、宽 决定叶面积, 进而影响光合作用和群体透光率。因 此明确叶长、叶宽等性状的遗传机制可以为水稻高 产育种提供理论依据和技术支持。
本研究利用一套背景单一的染色体片段代换系 (chromosome segment substitution lines, CSSLs), 在 2014 年和 2015 年 2 个环境中调查水稻上三片功能 叶的叶长与叶宽性状, 共重复定位到 20 个控制叶形 的 QTL, 期望为水稻理想株型的建成, 培育优良水 稻品种提供重要遗传信息。
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
安徽农业大学农学院水稻分子设计育种团队揭示亚洲栽培稻基因功能单倍型自然变异特征
未来设计育种尤其是复杂性状分子改良成功与否的关键。
该研究首次全面揭示了亚洲栽培稻基因功能单倍型在水稻核心种质中的自然变异特征。研究论文“77;e
landscape o f gene-CDS-haplotype diversity in rice (Oryza sativa L.): properties, population organization, foot
326
安徽农业大学学报
2021 年
参考文献：
[ 1 ] 智 慧 芽 信 息 科 技 （苏州）有限公司. 智 慧 芽 （PatSnap) 全 球 专 利 检 索 数 据 库 [EB/OL] .https://analytics.zhihuiya. com/.
[ 2 ] 赵良，张崴. 基于INCOPAT的高校专利信息统计分析：以 大连理工大学为例[ J ] .中国科技信息，2019(9): 15-17.
4. 分 别 基 于 SN P 和 gcHap数据在模拟试验和2 4 个农艺性状上的全基因组关联分析发现，gcH ap数据
在检測控制复杂性状基因上有更大的功效（在多数性状上具有更高的预测力），开 发 了 适 用 于 gcH ap数据
全基因组关联分析和全基因组预测的软件包“HAPS”。
作为第一个全方位揭示物种内功能等位基因多样性的研究，该研究结果对其他物种的群体基因组、功
安徽农业大学农学院水稻分子设计育种团队揭示亚洲栽培稻 基因功能单倍型自然变异特征
水稻种内极为丰富的遗传变异是遗传改良的基础。2018年 ，中国农业科学院作物科学研究所牵头安徽
农 业 大学 等 多家 单位完成 了“3 0 0 0 份 水稻 基因 组计划”，揭 示 了 水 稻 核 心 种 质 的 基 因 组 多 样 性 。然 而 ，作为
水稻单片段代换系群体的构建
Ｓ Ｓ Ｓ Ｌ ｓ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ ０ ． ４ ｃ Ｍ ｔ ｏ ５ ８ ． ５ ｃ Ｍ， ａ ｎ ｄ ｍｏ ｓ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｂ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｄ ｓ ｅ ｇ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｃ ｏ ｎ —
ＧＵＯ Ｘｉ ａ ｏ — ｑ ｉ ｎ 。 Ｗ ＡＮＧ Ｌａ ｎ ， ＺＨＡ ＮＧ Ｇｕｉ — ｑｕ ａ ｎ
（ １ ． Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｃｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ Ｆ ｏ ｏ ｄ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ， Ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ， Ｚｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ４ ５ ０ ０ ４ ４。 Ｃｈ ｉ ｎ ａ：
（ １ ． 中州 大学 化 工食 品学 院 ， 河南 郑州 ４ ５ ０ ０ ４ ４ ； ２ ． 华南农业大学 植 物分子育种广东省重点实验室 ， 广 东 广州 ５ １ ０ ６ ４ ２ ）
摘要 ：为构 建研 究水稻 数量 性状 遗传 机制 的材 料平 台， 同 时对优 良水稻 品 种华 粳籼 ７ ４进 行进 一 步 遗传 改 良， 以华粳籼 ７ ４为 受体 ， 以来 源广 泛的 １ １ 个 水稻 品种 为供体 ， 通 过 高代 回交和 Ｓ Ｓ Ｒ标 记 辅 助 选择 相 结合 的方 法 ， 构 建 了水稻 的一 个单 片段 代 换 系群 体 。该 群 体 由 ５ ９个单 片段 代 换 系组 成 ，
玉米优良自交系单片段代换系的构建
玉米优良自交系单片段代换系的构建玉米作为重要的粮食作物，是世界粮农生产的主要来源之一。
培育出新品种是提高农作物产量和品质的重要手段之一，因此，人们投入大量的研究工作，以开发新的玉米品种。
玉米优良自交系单片段代换系的构建可以帮助人们以更加简单和有效的方式获得良好的玉米品种。
玉米优良自交系单片段代换系是指从一个优良自交系中提取有用基因组片段，并使用这些片段进行渐进式替换，得到一个新的玉米品种的系统。
目前，优良自交系单片段代换系的构建已广泛应用于玉米育种。
优良自交系代换系的优点是，可以有效地利用优良自交系中的具有竞争力的基因组片段，获得体外和体内抗病和抗逆能力良好的新玉米品种。
优良自交系单片段代换系的构建过程主要分5个步骤：（1）选择优良自交系并对其进行抗病性、抗逆性、产量等特性鉴定。
（2）确定可以用于替换的基因组片段，采用DNA分子标记技术对优良自交系进行基因组分析，筛选拥有良好表现特性的基因组片段。
（3）通过抗病性试验和鉴定测定基因组片段的功能，比较其和原系产量和抗病性的差异，筛选出适宜的基因组片段。
（4）以贴种的形式将基因组片段替换至优良自交系的花粉或叶片，从而得到有抗病性和抗逆性的一代玉米系代。
（5）进行一代玉米系代的深入分析，确定它们的综合性状特征，并筛选出良好表现特性的品种。
因此，优良自交系单片段代换系的建立是一项科学研究，从而可以以更加简单和有效的方式获得良好的玉米品种。
建立优良自交系单片段代换系有助于促进农作物品种育种，有效提高玉米种质资源的利用，从而为满足人们对高产、优质、多样性的玉米作物的需求做出重要贡献。
总之，优良自交系单片段代换系的构建，对于解决当前玉米种质资源利用中存在的问题具有重要意义。
这种构建方法不仅可以节省时间，而且有效提高玉米品种的品质，从而有助于满足人们对高产、优质、多样性的玉米作物的需求。
基因编辑技术在水稻遗传改良中的应用进展
南方农业South China Agriculture第15卷第34期Vol.15No.342021年12月Dec.2021基因编辑，又称基因组编辑或基因组工程，是一种新兴的比较精确的能对生物体基因组特定目标基因进行修饰的基因工程技术或过程。
基因编辑技术通过插入和敲除基因、定点突变和碱基替换等对基因组靶位点进行一系列的人工修饰，以获得新的功能或表型，甚至创造新的物种，在基因研究、基因治疗和遗传改良等方面展示出了巨大的潜力，尤其是在植物遗传改良和新品种培育方面应用十分广泛。
1基因编辑技术在水稻遗传改良中的应用进展1.1提升水稻育种速度和效率近年将基于CRISPR/Cas9系统的基因组定点编辑技术不断应用于水稻，用来深入研究水稻基因功能和精准培育水稻品种，而传统基因组编辑技术只可对水稻基因片段随机删除或插入，精准插入效率不高。
Yuming Lu 等用硫代修饰和磷酸化修饰供体片段，成功提升敲入靶向的效率，对约1400株植株进行编辑，成功效率平均值为25%，高者可达47%；此方法还能够在4个位点进行靶向敲入，改进该方法得到重复片段介导的同源重组方法，能够精准有效融合原位标签蛋白并实现片段的替换，该效率约为11%[1]。
覃玉芬等通过CRISPR/Cas9技术系统编辑水稻品种GXU41中TMS5的两个靶点位，获得纯合突变的T 0代阳性植株，并在T 1代获得到无外源标记的植株[2]。
由此证明该技术能够提升获得TGMS 系的效率。
Yusong Lv 等同样利用该技术基因编辑定点突变OsPAO5，实验发现其启动子区域存在天然SNP 能够介导水稻中胚轴性状的驯化，在提升水稻出苗速率的同时，为后续耐直播水稻品种分子育种研究提供重要数据支撑[3]。
1.2实现水稻的生长发育调节季新等根据CRISPR 这项技术的基本原理，对水收稿日期：2021-08-12作者简介：李萌（1996—），女，河北承德人，黑龙江大学现代农业与生态环境学院资源利用与植物保护专业2020级在读硕士研究生，主要从事作物分子育种研究。
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收稿日期：２０１３－０８－２９基金项目：国家自然科学基金重点项目（３０３３０３７０）；广东省自然科学基金团队项目（２０００３０２３）作者简介：郭晓琴（１９８０－），女，河南周口人，讲师，硕士，主要从事生物分子生理和遗传研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｌａｍｏｕｒ８０＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ＊通讯作者：张桂权（１９５７－），男，广东肇庆人，教授，博士，博士生导师，主要从事水稻遗传育种和生物技术研究。
网络出版时间：２０１３－１２－０６ ９：４４：２０网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／４１．１０９２．Ｓ．２０１３１２０６．０９４４．００１．ｈｔｍｌ水稻单片段代换系群体的构建郭晓琴１，２，王 岚１，张桂权２＊（１．中州大学化工食品学院，河南郑州４５００４４；２．华南农业大学植物分子育种广东省重点实验室，广东广州５１０６４２）摘要：为构建研究水稻数量性状遗传机制的材料平台，同时对优良水稻品种华粳籼７４进行进一步遗传改良，以华粳籼７４为受体，以来源广泛的１１个水稻品种为供体，通过高代回交和ＳＳＲ标记辅助选择相结合的方法，构建了水稻的一个单片段代换系群体。
该群体由５９个单片段代换系组成，每个单片段代换系只含有来自一个供体的一个染色体代换片段，而遗传背景与华粳籼７４相同。
这些单片段代换系的代换片段分布在除１２号染色体之外的其他１１条染色体上，５９个代换片段的长度在０．４～５８．５ｃＭ，大多数代换片段的长度为０．４～３０ｃＭ。
关键词：水稻；单片段代换系；微卫星标记；分子标记辅助选择中图分类号：Ｓ５１１．０３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００４－３２６８（２０１４）０１－００２２－０６Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｉｎｇｌｅ Ｓｅｇｍｅｎｔ Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ Ｌｉｎｅｓ（ＳＳＳＬｓ）ｉｎＲｉｃｅ（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ．）ＧＵＯ Ｘｉａｏ－ｑｉｎ１，２，ＷＡＮＧ Ｌａｎ１，ＺＨＡＮＧ Ｇｕｉ－ｑｕａｎ２＊（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｎｄ Ｆｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｚｈｏｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００４４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐｌａｎｔ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｒｅｅｄｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６４２Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｇｅｎｅｔｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ ｒｉｃｅ ＱＴＬ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｇｅｎｅｔｉｃ ｔｒａｉｔｓ ｏｆＨｕａｊｉｎｇｘｉａｎ ７４，ａ ｎｏｖｅｌ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｉｓｔｅｄ ｏｆ ５９ｓｉｎｇｌｅ ｓｅｇｍｅｎｔ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｌｉｎｅｓ（ＳＳＳＬｓ）ｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｗｉｔｈ Ｈｕａｊｉｎｇｘｉａｎ ７４ａｓ ａ ｒｅｃｉｐｉｅｎｔ ａｎｄ ｅｌｅｖｅｎ ｖａｒｉｅｔｉｅｓ ａｓ ｄｏｎｏｒｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｂａｃｋｃｒｏｓｓｉｎｇａｎｄ ＳＳＲ ｍａｒｋｅｒ－ａｓｓｉｓｔｅｄ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ（ＭＡＳ）．Ｔｈｅ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ｓｅｇｍｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ＳＳＳＬｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｏｎｅｌｅｖｅｎ ｒｉｃｅ ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅｓ ｅｘｃｅｐｔ Ｃｈｒ．１２．Ｔｈｅ ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ｓｅｇｍｅｎｔｓ ｉｎＳＳＳＬｓ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ０．４ｃＭ ｔｏ ５８．５ｃＭ，ａｎｄ ｍｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ｓｅｇｍｅｎｔｓ ｃｏｎ－ｃｅｎｔｒａｔｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ０．４ｃＭ ａｎｄ ３０ｃＭ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｉｃｅ；ｓｉｎｇｌｅ ｓｅｇｍｅｎｔ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｌｉｎｅ；ｍｉｃｒｏｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｍａｒｋｅｒ；ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｍａｒｋｅｒ－ａｓｓｉｓ－ｔｅｄ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ 水稻重要的农艺性状大多数是数量性状，分析数量性状的遗传机制对于水稻品种的定向改良具有重要意义。
在常规的初级作图群体中，由于遗传背景和数量性状座位（ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｔｒａｉｔ ｌｏｃｕｓ，ＱＴＬ）上位性互作的影响，ＱＴＬ作图的准确度和灵敏度并不高［１］。
相对而言，利用经过改良的次级作图群体在相似的遗传背景下对数量性状的ＱＴＬ进行作图，消除了大部分遗传背景的干扰，从而提高作图的准确度和灵敏度［２］。
单片段代换系（ｓｉｎｇｌｅ ｓｅｇｍｅｎｔ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎｌｉｎｅｓ，ＳＳＳＬ）是通过连续回交和分子标记辅助选择技术相结合建立的近等基因系。
在每个单片段代换系的基因组内都只有来自供体亲本的１个纯合的染色体片段，而基因组的其余部分与轮回亲本相同， 河南农业科学，２０１４，４３（１）：２２－２７ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｎａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ每个ＳＳＳＬ都是受体基因型的一个近等基因系，所有在单片段代换系之间，或与其受体亲本之间的可遗传的变异都与代换片段相联系［２－４］，因此，单片段代换系在控制数量性状基因的定位与鉴定、功能研究及克隆方面具有重要的利用价值［５－９］。
目前，水稻上建立的多个代换系群［５，１０－１２］主要是为了定位某个特定基因或鉴定控制某个特定性状的ＱＴＬ而建立的，受体亲本通常只有１个供体来源，且大多数的代换系基因组内含有多个片段。
早年建立代换系主要是利用ＲＦＬＰ标记为选择手段，检测过程复杂、花费大、时间长，不利于进行大规模的快速检测。
ＳＳＲ标记是在ＲＦＬＰ标记之后发展起来的新一代分子标记技术，是一种以ＰＣＲ为基础的共显性标记，多态性高，操作简单，检测快速，数量丰富［１３－１７］，目前在水稻中已构建了饱和致密的ＳＳＲ图谱可供利用［１５－１６］，为分子标记辅助选择奠定了良好基础。
本研究选用生产上正在推广的优良水稻品种华粳籼７４作为受体亲本，以来自于世界各地区的１１个水稻品种（系）为供体，利用回交和ＳＳＲ标记相结合的方法建立以华粳籼７４为遗传背景的单片段代换系群体，旨在为水稻重要农艺性状的鉴定、定位和克隆奠定基础，同时为华粳籼７４的进一步遗传改良提供材料。
１ 材料和方法１．１ 亲本材料本研究选用华粳籼７４作为受体亲本，选用６个籼稻、５个粳稻共１１个水稻品种（系）为供体亲本（表１），这些供体亲本来源广泛，并在产量、品质方面各自具有优良的性状。
表１ 供试的亲本材料亲本类别品种（系）名称代号原产地类型受体亲本华粳籼７４Ｗ０中国籼稻供体亲本Ａｍｏｌ ３（Ｓｏｎａ）Ｗ２伊朗籼稻苏御糯Ｗ７中国粳稻ＩＲ６４Ｗ８ＩＲＲＩ籼稻Ｂａｓｍａｔｉ ３７０Ｗ１１巴基斯坦籼稻联鉴３３Ｗ１４中国籼稻美国茉莉香稻Ｗ１５美国籼稻ＩＲＡＴ ２６１Ｗ１８尼日利亚粳稻成龙水晶米Ｗ２０中国籼稻Ｋｈａｚａｒ Ｗ２２伊朗粳稻Ｌｅｍｏｎｔ Ｗ２３美国粳稻ＩＡＰＡＲ ９Ｗ２７巴西粳稻１．２ 方法１．２．１ 亲本多态性的检测和ＳＳＲ标记检测方法 本试验选用５２０个ＳＳＲ标记对各个供体亲本与华粳籼７４之间的多态性进行检测，利用有明显多态性的ＳＳＲ标记进行代换片段的检测。
ＳＳＲ标记引物由上海生工生物工程技术服务有限公司合成；Ｔｒｉｓ、ＥＤＴＡ和ＳＤＳ等购自ＳＩＧＭＡ公司，其余试剂为国产分析纯。
ＰＣＲ扩增按照Ｐａｎａｕｄ等［１７］的方法进行。
ＰＣＲ扩增产物用６％聚丙烯酰胺变性凝胶电泳。
电泳完毕后，银染成像后记录结果。
１．２．２ 水稻单片段代换系的选育与供体残留片段的检测方法 本研究采用回交和分子标记辅助选择相结合的方法建立染色体单片段代换系［１８］。
杂交方法采用离体穗杂交技术［１９］，杂交和回交都以华粳籼７４为母本。
水稻种子为前期选育的含有１个杂合片段或２个杂合片段的ＢＣ５Ｆ１种子，共计９２份。
每个材料种植４０株，提取１０株的叶片ＤＮＡ进行分子标记检测。
所选用的标记为早期世代（ＢＣ４Ｆ１）检测到的代换片段上的有多态性的ＳＳＲ标记。
每个株系选择１０株进行片段检测，选出一批纯合的单片段代换系。
１．２．３ 遗传背景中供体残留片段的检测 用在亲本间有多态的标记对ＢＣ５Ｆ２选到的单片段代换系的候选单株进行遗传背景中供体残留片段的检测，随后在ＢＣ５Ｆ３对筛选到的单片段代换系做第２次背景检测。
１．２．４ 代换片段长度的计算 参照水稻ＳＳＲ标记图谱上标记间的距离［１６，２０］，按照Ｐａｔｅｒｓｏｎ等［２１］的方法计算代换片段的长度。
如图１所示。
图中白色区段为受体亲本的遗传背景，黑色区段为已检出的代换片段，阴影区段为重组可能发生的区段。
Ｒ为受体标记基因型，Ｄ为供体标记基因型。
ＬＭＡＸ为代换片段的最大长度，ＬＭＩＮ为代换片段的最小长度，Ｌ为代换片段的估计长度图１ 单片段代换系代换片段长度计算示意２ 结果与分析２．１ 供体亲本与华粳籼７４之间的多态性对１１个供体亲本与受体亲本华粳籼７４之间的ＳＳＲ标记多态性进行了检测与分析（表２）。
在水稻３２ 第１期郭晓琴等：水稻单片段代换系群体的构建的ＳＳＲ遗传图谱上，按照等间距的原则，选用了５２０对ＳＳＲ进行亲本的多态性筛选。
表２ １１个供体亲本与华粳籼７４的ＳＳＲ标记多态性供体亲本代号标记总数多态性标记数多态率／％平均多态性标记间距／ｃＭＡｍｏｌ ３（Ｓｏｎａ）Ｗ２ ５２０ １７９ ３４．４２ ８．５２苏御糯Ｗ７ ５２０ ２９０ ５５．７７ ５．２６ＩＲ６４Ｗ８ ５２０ １８６ ３５．７７ ８．２０Ｂａｓｍａｔｉ ３７０Ｗ１１ ５２０ ２６１ ５０．１９ ５．８４联鉴３３Ｗ１４ ５２０ ２１８ ４１．９２ ７．００美国茉莉香稻Ｗ１５ ５２０ １８０ ３４．６２ ８．４７ＩＲＡＴ ２６１Ｗ１８ ５２０ ２９８ ５７．３１ ５．１２成龙水晶米Ｗ２０ ５２０ １６０ ３０．７７ ９．５３Ｋｈａｚａｒ Ｗ２２ ５２０ ２９２ ５６．１５ ５．２２Ｌｅｍｏｎｔ Ｗ２３ ５２０ ２７８ ５３．４６ ５．４９ＩＡＰＡＲ ９Ｗ２７ ５２０ ２８２ ５４．２３ ５．４１平均５２０ ２３９ ４５．８７ ６．７３ 注：平均多态性标记间距按ＲＧＰ图谱的全基因组的总长度（１ ５２８．１ｃＭ）／多态标记数来计算。
１１个供体亲本的平均多态标记数为２３９个，其中ＩＲＡＴ ２６１和Ｋｈａｚａｒ与华粳籼７４之间的多态率较高，分别为５７．３１％和５６．１５％，而成龙水晶米和Ａｍｏｌ ３（Ｓｏｎａ）较低，分别为３０．７７％和３４．４２％。
对照表１中的资料可以看出，多态性高的供体均为粳稻，多态性低的供体均为籼稻，而受体华粳籼７４为籼稻。