染色体代换系创制
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)。
染色体片段代换系
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。
增加穗粒数的水稻染色体代换系Z747鉴定及相关性状QTL定位
增加穗粒数的水稻染色体代换系Z747鉴定及相关性状QTL定位王大川; 赵芳明; 汪会; 马福盈; 杜婕; 张佳宇; 徐光益; 何光华; 李云峰; 凌英华【期刊名称】《《作物学报》》【年(卷),期】2020(046)001【总页数】7页(P140-146)【关键词】水稻; 染色体片段代换系; 粒数; QTL定位【作者】王大川; 赵芳明; 汪会; 马福盈; 杜婕; 张佳宇; 徐光益; 何光华; 李云峰; 凌英华【作者单位】西南大学水稻研究所/西南大学农业科学研究院重庆 400715【正文语种】中文水稻是世界上最重要的粮食作物之一[1], 提高水稻产量以保障世界粮食安全刻不容缓。
水稻产量主要由穗数、粒数、粒重和结实率构成。
每穗粒数由穗长、一次枝梗和二次枝梗数决定[2], 所以增加每穗粒数是提高水稻产量的途径之一。
然而粒数属于数量性状, 由多基因控制。
水稻染色体片段代换系可将多位点控制的复杂性状分解, 使QTL定位更加准确, 尤其定位出的QTL可直接应用于育种实践, 因而是理想的遗传材料。
到目前为止, 已经克隆了许多与水稻粒数相关的基因。
其中一些涉及细胞分裂素、生长素和茉莉酸等激素信号途径。
如Gn1a (Grain number 1a) [3]表达量降低引起花序分生组织中细胞分裂素的积累, 从而增加水稻粒数。
GNP1 (Grain Number per Panicle 1) [4]通过增加水稻穗分生组织中的细胞分裂素活性,提高籽粒数目和产量。
An-1 (Awn-1)[5]基因表达上调会引起一个重要的细胞分裂素调控基因LOG的表达下调, 使分生组织的活性降低, 减少每穗粒数。
OsGRF6[6]能与OsTAWAWA1及OsMADS34启动子结合, 正调控生长素的生物合成和信号转导, 促进花序发育, 增加穗粒数。
PAY1 (Plant Architecture and Yield 1)[7]通过影响生长素极性运输和改变内源吲哚-3-乙酸的分布改善水稻株型, 进而增加水稻穗粒数。
小麦_黑麦染色体代换的研究
2 .2 代换系的细胞学观察
价值
20-19 、20 -21 两个品系 , 经染色体 C -分带
M ettin 等指出 :在黑麦 1R 的短臂(1RS)上带有
鉴定 , 均有一对染色体 短臂上具有随 体 , 长臂 具端 抗白粉病的基因 Pm8 、Pm 9 、Pm17 、抗杆锈 Sr31 、抗
带 , 小麦没有这条染色体 , 是黑麦 1R 染色体 。 检测 叶锈 Lr26 、抗 条 锈 Yr9 基 因 、抗 麦 蚜 虫 Sr31 基 小麦的 21 对染色体缺 1D 染色体 , 因而确定为 1R/ 因[ 3] 。在黑麦 1R 染色体上还有 S 型雄性不育的保
2 21
规则的二价体 , 正常可育 , 在生产上可以直接利用 。 1 .2 杂交组合及代换系的选育
如果用异附加系与单体杂交 , 可获得一条染色体的 在新麦 73 ×克旱 9 号 , Rosners ×克 156 、广 74
代换 , 这条染色体在减数分裂中将作为同祖单体起 ×克旱 9 号杂交组合的 F2 、F 3 世代中选择带有某些 作用 , 可诱导小麦单体染色体与同祖染色体联会 , 产 黑麦性状的普通小麦类型植株 , 并按性状继代选择 ,
91.2
11.3
18
56
38
同上
抗旱
正常 杆强 、颖具茸毛
20 -35
112.5
11.2
22
64
34
同上
抗旱
正常
同上
20 -39
106.5
10.8
20
62
35
同上
抗旱
正常
同上
20 -15
110.5
12.5
18
58
34
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。
丁氏稻种资源有利基因挖掘与创新研究进展
陈志雄, 王兰, 吴锦文, 等. 丁氏稻种资源有利基因挖掘与创新研究进展[J]. 华南农业大学学报, 2023, 44(5): 649-658.CHEN Zhixiong, WANG Lan, WU Jinwen, et al. Research progress in favorable gene mining and innovation of Ting’s rice germplasm[J]. Journal of South China Agricultural University, 2023, 44(5): 649-658.特约综述丁氏稻种资源有利基因挖掘与创新研究进展陈志雄 ，王 兰，吴锦文，刘向东(广东省植物分子育种重点实验室/亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室/岭南现代农业科学与技术广东省实验室/华南农业大学 农学院, 广东 广州 510642)摘要: 稻种资源是水稻生物育种的重要物质基础。
我国保存的稻种资源数量超过9万份，丁氏稻种资源(Ting’s rice germplasm)是极具特色的一类，主要包括丁颖在20世纪20—30年代广泛收集的7 000多份各地的栽培稻、卢永根在20世纪90年代组织收集的2 000份野生稻资源以及所创制的新型四倍体水稻新种质等。
本文总结了近20多年来丁氏稻种资源的研究进展，并提出了今后研究应重点解决的问题，为水稻育种更好地利用该资源提供参考。
关键词: 水稻；稻种资源；育性；生物育种中图分类号: S511；S334 文献标志码: A 文章编号: 1001-411X(2023)05-0649-10Research progress in favorable gene mining and innovationof Ting’s rice germplasmCHEN Zhixiong , WANG Lan, WU Jinwen, LIU Xiangdong(Guangdong Provincial Key Laboratory of Plant Molecular Breeding/State Key Laboratory for Conservation and Utilization of Subtropical Agro-Bioresources/Guangdong Laboratory for Lingnan Modern Agriculture/College of Agriculture,South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)Abstract: Rice germplasm provides an important fundation for biological breeding. The total number of rice germplasm preserved in China exceeds 90 000, among which Ding’s rice germplasm is a unique category. The Ding’s rice germplasm mainly included over 7 000 cultivated rice varieties collected by DING Ying in various regions from 1920s to 1930s, 2 000 wild rice lines collected by LU Yonggen in the 1990s, the newly-devolped neo-tetraploid rice germplasm, and so on. This article summarized the research progress of Ding’s rice germplasm in the past 20 years and proposed the key subjects in future research, with the aim of providing a reference for better utilization of this germplasm in rice breeding.Key words: Oryza sativa L.; Rice germplasm; Fertility; Biological breeding水稻Oryza sativa L.是重要的粮食作物之一，预计到2030年水稻产量需增加40%才能适应人口增长的需求[1]。
染色体单片段代换系的构建及应用于QTL精细定位
染色体单片段代换系的构建及应用于QTL精细定位张丽霞;刘丕庆;刘学义【期刊名称】《分子植物育种》【年(卷),期】2004(2)5【摘要】染色体片段代换系(Chromosome Segment Substitution Lines, CSSLs),又称为代换系(Substitution lines , SLs)或导入系(Introgression lines, ILs)。
只含一个代换片段的代换系,即单片段代换系(Single Segment Sub-stitution Lines, SSSLs)是理想的代换系。
单片段代换系只有代换片段与受体亲本不同,其它遗传背景与受体亲本完全一致,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,不少学者利用单片段代换系材料对许多QTL进行了鉴定和精细定位,并克隆了一些重要性状的QTL。
本文介绍了染色体单片段代换系构建的原理和利用微卫星标记(SSR)进行单片段代换系鉴定的方法,讨论了代换系构建过程中值得注意的问题,并对用染色体单片段代换系进行QTL精细定位做了展望。
【总页数】4页(P743-746)【关键词】染色体;单片段;代换系;构建技术;QTL精细定位【作者】张丽霞;刘丕庆;刘学义【作者单位】广西大学农学院;山西省农科院经济作物研究所【正文语种】中文【中图分类】Q78【相关文献】1.基于染色体片段置换系的野生稻粒长QTL——qGL12的精细定位 [J], 丁膺宾;乔卫华;兰进好;张莉珍;许睿;王艳艳;郑晓明;张丽芳;程云连;吴凡;杨庆文2.基于广西普通野生稻染色体片段代换系的落粒性QTL鉴定及相关主效QTL定位[J], 袁睿智;黄泽键;罗亮;赵能;陈媛;梁燕青;万瑶;刘芳;李容柏3.基于广西普通野生稻染色体片段代换系的落粒性QTL鉴定及相关主效QTL定位[J], 袁睿智;黄泽键;罗亮;赵能;陈媛;梁燕青;万瑶;刘芳;李容柏4.优良水稻染色体片段代换系Z746的鉴定及重要农艺性状QTL定位及其验证[J], 沈文强;赵冰冰;于国玲;李凤菲;朱小燕;马福盈;李云峰;何光华;赵芳明5.利用东乡普通野生稻染色体片段置换系定位产量相关性状QTL [J], 罗兰;韩龙植;雷丽霞;刘进;张瑞华;金桂秀;崔迪;黎毛毛;马小定;赵正武因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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
利用小麦-黑麦代换系间杂交创制易位系的研究
第１ 期
利 用 小 麦一 黑 麦代 换 系间杂 交创 制 易 位 系的研 究
张利国 张楠楠
（ 哈尔滨师范 大学）
李集临
【 摘要】 代换 系的细胞 学稳定 ， 而黑麦具有许 多优 良性状 ， 小麦一 黑麦代 因此 换 系的创制在理论上和实践上都具有重要价值 ， 特别是利 用小麦一黑麦代换 系之 问 的杂交， 可以产生大量的臂阃易位和小片 段易 对改良小麦品质极具意义． 位， 关键词 ： 代换 系； 小麦 ； 黑麦 ； 易位 ； 原位杂交
体代换 系杂交 Ｆ 减数分裂 中期应有 四条单价体 ， １ 黑麦代换系间杂交， 可以增加花粉母 细胞减数 但在实际观察中， 李义文 、 张文俊等发现单价体数 分裂中期 Ｉ 单价体的数 目、 增加染色体错分裂、 再 目偏高， 原因是异源单价体的存在对其他染 色体 的配对也有影响． 同时观察到减数分裂 Ⅱ时 ， 断裂 径． 李义文等利 用小麦一 中间偃麦草代换 系与小 染色体及其片段进行错分裂的频率和断裂强度都 麦一簇毛麦代换 系进行有性 杂交 ， Ｆ 在 ２代群体 低于第一次减数 分裂 ， 但此 时已经形成 了染 色体 中， 易位频率可 以达到 ３ ７ ， 中既有臂间易位 易位． ．％ 其 由于后期 Ⅱ到末期 Ⅱ仍有 大量 的染色体发 也有插入易位． 因而利用小麦异源双代换系间杂
一
麦代换系虽是育种的 良好手段 ， 但它代换 的是整 条染色体 ， 在导人有益 目的性 状的同时也将 该染 色体 的不 良性状导人 ， 如面包烘烤质量差 、 对高温 敏感 、 感染麦角病、 软质瘦长粒、 产量潜力低等 ， 解
决办法就是要通过诱导染色体易位来排除不 良 性
状， 在小麦染色体工程中 ， 创制染色体易位是利用 近缘种属有益基因的最佳途径．
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（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.
（三）在小麦QTL 研究中的应用
吴文雄以小麦SHW-L1 与川麦32(SW8188)为试 验材料，选育成一套重组自交系群体作为供体， 以育成品种川麦32（SW8188）为受体，在BC1F8 的基础上经回交一代至BC2F8，共680 分材料，初 步构建出一套能覆盖D 染色体基因组90%左右的 CSSL。共鉴定出37 个QTL，其中与株高有关1个、 与穗长有关14 个、与穗节长有关10 个、与小穗数 有关2 个、与总分蘖有关5 个、与无效分蘖有关5 个。
在水稻上已建立了多个CSSL。王军等以 粳稻日本晴为供体、籼稻广陆矮4 号为受体， 构建的CSSL 含175 个株系，利用其中119 个 CSSL，得到与水稻芒性相关QTL 15 个、粒形 相关QTL 39 个（含粒长19 个、粒宽14 个、 粒厚6 个），覆盖了水稻全基因组的82.6%。
参考文献：王军,朱金燕,周勇,等.基于染色体单片段代换
利用郑58 自交系和墨 西哥类玉米进行一次远 缘杂交后，以郑58 自 交系为轮回亲本进行回 交，以高代回交群体 BC7F1、BC8F1和 BC9F1为材料针对第10 染色体进行SSR 分子标 记跟踪辅助选择(MAS)， 构建以郑58 为遗传背 景的染色体单片段代换 系群体。
（三）实验成果的选择
最终选择与轮回亲本性状差异较大的单株， 进行分子标记检测，对染色体代换系进行整 合，选择所需要的代换系。
参考文献：彭倩,薛亚东,张向歌,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[J]. 作物学 报,2016,42(4):482-491.
（五）在棉花QTL 研究中的应用
王云鹏等以陆地棉中棉所8 号（CCRI8）为 受体、海岛棉Piam90-53为供体，培育了由182 个株系构成的CSSL，覆盖了陆地棉96.2%的基 因组。结果表明，纤维长度高于轮回亲本的有 52 株，纤维强度超过轮回亲本的有109株。
（四）染色体片段代换系的鉴定
染色体单片段代换系的构建，最好是基于 已有的遗传图谱的基础上进行，以PCR为基础 的分子标记，作为鉴定标记。 首先遗传图谱选择均匀分布并且标记之间 的距离5—10cm之间SSR标记，用SSR标记筛选 亲本间的多态性，然后进行亲本间的杂交和回 交，一般在回交2代开始代换片段的筛选，利用 多态性标记追踪代换片段并进行选择，最终获 得仅含单个供体亲本片段的代换系。
四、染色体片段代换系的特点
1、单一性。CSSL 仅有一个或几个来自供体
的染色体代换片段，其余与受体一致； 2、稳定性。CSSL 是永久的分离群体，方便 多环境条件下、多年的重复试验，有利于消 除环境误差，便于更精准地定位QTL； 3、可分割性。CSSL 可将复杂的数量性状转 化成单一的孟德尔遗传因子，提高分析QTL 的效率，利于快速精细定位QTL。
2、染色体片段代换系适合QTL的精细 定位。 由于染色体片段代换系是通过连续回 交多代而构成的高级群体，所以对于每个 单片段来说，每回交一次，导入片段就会 被分割成较小的片段，这样其所携带有的 QTL的代换片段就会很小而且也很精确。 这是初级群体所不可比拟的。
3、利用染色体片段代换系进行QTL定位， 方法比较简单而且定位位置精确。 每个染色体片段代换系的表型变异可能就
BC1F1
BC2F1 × BCnF1
×
染 色 体 片 段 代 换 系 构 建 过 程
受体R
× 供体D
F1 × R R R
ⓧ MAS
BCnF2 CSSL
MAS
轮回回交的主要目的是重建受体背景， 以保持代换染色体不发生变化，所要求的回 交代数是至关重要的。从理论上来讲，经过 几代回交之后应该能够恢复纯合性，并且含 有不同数量的基因。一般回交5代后，在任何 一个品系中平均都只有50％的受体基因可以 纯合；回交8代后有93％的受体基因能够纯合。 如果在最后一次回交后进行一次自交，那么 回交5代后受体基因的平均纯合率可达75％， 回交8代后可达96.5％。
三、染色体片段代换系的创制
步骤： 1、供试材料的选择； 2、试验方法； 3、实验成果的选择； 4、实验成果的鉴定。
（一）供体材料的选择
应尽可能地选择性状表现差异大和亲缘 关系较远的材料。
（二）试验方法
分为两类： 1、常规方法：缺体回交法 2、生物技术方法：组织培养法
以日本晴和广陆 矮的杂交F1继续和日 本晴回交，直BC4F1。 利用分布于整个基因 组的分子标记BC3F2 群体和BC4F1群体中， 开始进行单株检测， 筛选目的染色体片段 代换系，然后杂交或 自交，借助分子标记 手段对导人片段进行 追踪，直至检测到较 为理想的染色体片段 代换系(如图1)。
参考文献：ESHED Y, ZAMIR D. A genomic library of Lycopersicon pennelliiin L.esculentum: a tool for fine mapping of genes[J]. Euphytica,1994,79(3):175-179.
（二）在水稻QTL 研究中的应用
参考文献：向仕华,王吴彬,何庆元,等.多环境下野生大豆 染色体片段代换系群体农艺性状相关QTL/ 片段的鉴定[J]. 中 国农业科学,2015(1):10-22.
（一）染色体片段代换系的优点
1、染色体片段代换系具有很强的QTL鉴 别能力。 染色体片段代换系群体是通过连续回交 而得到的，并且每个家系只含有一个或少数 几个导入片段，所以它与初级群体相比，基 因组遗传组成比较单一，而且目标片段比较 小，目标性状只有一个位点在分离，所以不 存在上位性互作的影响，所以是进行主效和 微效QTL定位的良好材料。
是一个导入片段而造成的，所以我们不需要复
杂的遗传统计方法，而只是进行简单的T测验
就可以进行QTL分析。
4、数量性状往往是由多个基因所控制， 而染色体片段代换系将这些QTL解析为多个 染色体片段，而每个小的染色体片段只携带 有一个QTL，所以它可以将数量性状的多个 位点分解为多个单一的孟德尔因子，从而使 数量性状研究当作质量性状来研究乃至一些 重要农艺性状QTL的克隆。
（一）染色体片段代换系的作用
染色体单片段代换系大大促进了品种间 代换系培育及利用品种间代换系进行基因研 究工作的发展。采用培育单片段代换系的方 法，可以有效地将含有外源染色体片段直接 导入当地推广品种，培育新品种或新材料， 广泛用于遗传研究或生产。
（二）染色体片段代换系的原理
单片段代换系构建的原理：染色体片段代换 系一般通过多代回交来建立的。 具体步骤： 1、供体与受体杂交获得F1； 2、受体作为轮回亲本，回交获得BCnF1； 3、自交，借助MAS，得到来自供体的一个 或多个代换片段的单株BCnF2； 4、借助MAS，即可获得含有目的片段的 CSSL。
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。
该群体后代自交不会发生性状分离，可 以稳定遗传。群体内整个染色体组只存在少 数几个甚至一个代换片段差异，该群体与其 受体亲本间在遗传背景上只有代换片段上的 差异，是永久性分离群体，遗传背景简单， 可以用来进行多点、多年、多重复的实验， QTL定位时可以消除其它背景的干扰，将 QTL定位到很小的片段上，QTL定位的精确 度高。所以CSSL群体近年来被广泛用于 QTL的精细定位及图位克隆。
染色体代换系创制
主讲人：程 卯
2018年9月
染色体工程（chromosome engineering）
是人们按照一定的设计，有计划地消减、
添加或代换同种或异种染色体，从而达到定 向改变遗传特性和选育新品种的一种技术。
一、 染色体片段代换系
二、染色体片段代换的分类 三、染色体片段代换系的创制
四、染色体片段代换系的特点 五、染色体片段代换系的特点
六、染色体片段代换系的特点
一、 染色体片段代换系
染色体代换的概念
染色体代换包括整条染色体代换
和染色体片断的代换。
染色体片段代换系(chromosomal segment substitution lines,CSSL)，又称为染色体片段导入系(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)。CSSL 可以提高对复杂农艺性状基因定位的精确性，尤其是具有