［KH－*3D］周汝平，李淑君，楊華，祁志云，董昕，付忠軍*

(1．重慶科光種苗有限公司，重慶400060;2．重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，重慶401329)

玉米R(shí)IL群體SSR分子標(biāo)記偏分離的遺傳分析

［KH－*3D］周汝平1，李淑君2，楊華2，祁志云2，董昕2，付忠軍2*

(1．重慶科光種苗有限公司，重慶400060;2．重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，重慶401329)

以熱帶玉米自交系B31-3與溫帶自交系黃早四雜交得到的F8代重組自交系群體為材料，篩選出153個(gè)多態(tài)性SSR標(biāo)記，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建遺傳連鎖圖譜。對(duì)這些多態(tài)性標(biāo)記進(jìn)行偏分離分析，發(fā)現(xiàn)48個(gè)表現(xiàn)為偏分離(P＜0．05)，這些偏分離標(biāo)記中有30個(gè)標(biāo)記位點(diǎn)偏向母本B31-3，占62．50%，18個(gè)標(biāo)記位點(diǎn)偏向父本黃早四，占37．50%。這些偏分離標(biāo)記在圖譜上的分布有2種:成簇分布和孤立位點(diǎn)的偏分離。在10條不同染色體上共發(fā)現(xiàn)9個(gè)偏分離熱點(diǎn)區(qū)域。這些偏分離熱點(diǎn)區(qū)域的形成可能與配子體選擇有關(guān)。

玉米;偏分離;分子標(biāo)記;重組自交系

偏分離指的是，某種分離群體中實(shí)際觀測(cè)到的基因型比例偏離預(yù)期的孟德爾分離規(guī)律的現(xiàn)象［1］。偏分離存在于許多物種中，被看做是生物進(jìn)化過程中的主要?jiǎng)恿χ?。產(chǎn)生偏分離的原因可能與配子體或孢子體的選擇有關(guān)［2］，近年來在水稻、小麥、大豆、棉花等不同作物遺傳群體，不種遺傳標(biāo)記中均發(fā)現(xiàn)了大量偏分離現(xiàn)象［3－6］。在玉米上，偏分離現(xiàn)象也有相關(guān)報(bào)道［7］。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)分子標(biāo)記連鎖圖上存在偏分離熱點(diǎn)區(qū)域，這些區(qū)域可能存在偏分離相關(guān)的基因［8］。然而，不同作物的不同群體之間，是否存在共同的偏分離熱區(qū)域，還有待于深入研究。本研究以熱帶玉米自交系B31-3與溫帶自交系黃早四雜交得到的F8代重組自交系群體為材料，篩選出153個(gè)多態(tài)性SSR標(biāo)記，構(gòu)建了遺傳連鎖圖譜，并對(duì)這些分子標(biāo)記進(jìn)行偏分離分析，以期為玉米偏分離規(guī)律研究及玉米重要性狀的QTL研究提供有益的信息。

1 材料與方法

1．1 材料

供試材料為重慶農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所構(gòu)建的重組自己系群體。以熱帶玉米持綠自交系B31-3為母本，溫帶玉米早衰系黃早四為父本配制雜交組合，采用單籽粒傳法進(jìn)行繁殖8代，最終獲得201個(gè)穩(wěn)定株系。

1．2 遺傳連鎖圖譜構(gòu)建

用SDS法提取親本及RIL群體DNA，選取均勻分布于玉米10條染色體上的SSR引物800對(duì)進(jìn)行多態(tài)性分析。用Mapmaker 3．0構(gòu)建遺傳連鎖圖［9］。

1．3 偏分離分析

利用SSR標(biāo)記劃分RIL群體的基因型，將實(shí)際觀察值逐一按孟德爾分離的理論比率(1∶1)進(jìn)行χ2測(cè)驗(yàn)，推斷是否存在偏分離，并對(duì)照親本基因型，確定偏分離的方向及顯著性。

2 結(jié)果與分析

2．1 群體基因型組成

選用800對(duì)SSR公用引物進(jìn)行雙親間多態(tài)性檢測(cè)，共獲得153個(gè)帶型清晰，穩(wěn)定性好的多態(tài)性標(biāo)記。構(gòu)建了一張覆蓋玉米10條染色體的遺傳連鎖圖，總長(zhǎng)度為2213．2 cM，標(biāo)記間平均距離為14．5 cM。根據(jù)雙親基因型，對(duì)RIL群體201個(gè)單株的基因型進(jìn)行分析。結(jié)果表明，每個(gè)基因位點(diǎn)來源于母本B31-3的在28．28%～63．78%，來源于父本黃早四的在36．22%～71．72%。對(duì)201個(gè)群體所有株系的全部標(biāo)記在雙親基因型的分析結(jié)果為:來源于母本B31-3占50．74%，來源于父本黃早四的占49．26%，親本基因型在群體中的分離比率為1∶1．03，接近于1∶1的孟德爾理論分布比率。

2．2 偏分離標(biāo)記的分布

對(duì)153個(gè)多態(tài)性標(biāo)記進(jìn)行χ2分析，當(dāng)P＜0．05時(shí)，共有48個(gè)標(biāo)記表現(xiàn)偏分離，頻率為31．37 %，當(dāng)P＜0．01時(shí)，有33個(gè)標(biāo)記表現(xiàn)偏分離，頻率為21．57%(表1)。在所有48個(gè)偏分離標(biāo)記中，30個(gè)標(biāo)記偏向母本B31-3，占62．50%，18個(gè)偏向父本黃早四，占37．50%。

2．3 偏分離熱點(diǎn)區(qū)域

偏分離標(biāo)記在連鎖群上成簇分布而且偏分離方向一致，所在的染色體區(qū)段被稱為偏分離熱點(diǎn)區(qū)域(segregation distortion region，SDR)。在這些區(qū)域，大部分臨近的偏分離標(biāo)記朝同方向發(fā)生偏分離。本研究共檢測(cè)到9個(gè)偏分離熱點(diǎn)區(qū)域，分別命名為SDR1-1，SDR1-2，SDR1-3，SDR2，SDR4，SDR6-1，SDR6-2，SDR8-1，SDR8-2，這9個(gè)偏分離熱點(diǎn)區(qū)域的偏分離標(biāo)記數(shù)分別為4、2、2、2、5、6、2、5和3個(gè)，在這些熱點(diǎn)區(qū)域，SDR1-3，SDR2，SDR4區(qū)域的所有偏分離標(biāo)記位點(diǎn)都偏向父本黃早四，另外5個(gè)區(qū)域的所有偏分離標(biāo)記位點(diǎn)都偏向母本B31-3。這些偏分離標(biāo)記在圖譜上有2種分布形式:分別為孤立位點(diǎn)的偏分離和成簇分布(圖1)。

表1 標(biāo)記偏分離χ2檢驗(yàn)結(jié)果Table 1Chisquare test for segregation distortion of markers in RIL population

續(xù)表1 Continued table 1

3 討論與結(jié)論

3．1 不同群體偏分離比較

Xu等［10］研究發(fā)現(xiàn)，與其他群體相比，水稻RIL群體有更高的偏分離頻率(39．4%)，DH (doubled hap loid)群體和BC(backcross)群體的偏分離比例幾乎相同(DH，29．4%;BC，28．6%)，而F2群體則較低(19．3%)［10］。嚴(yán)建兵等［7］用F2群體觀察到的偏分離頻率為28．1%，Austin和Lee［11］在玉米R(shí)IL群體中觀察到偏分離頻率為29 %。本研究中有48個(gè)標(biāo)記表現(xiàn)偏分離，比例較高，為31．37%;從偏分離位點(diǎn)上看，每個(gè)群體都存在兩種情況，孤立分布和熱點(diǎn)區(qū)域。嚴(yán)建兵等［7］在構(gòu)建的連鎖圖譜上發(fā)現(xiàn)，除8染色體外，其余9條染色體上都存在偏分離熱點(diǎn)區(qū)域，其中1、3、4、6、7號(hào)染色體上都存在2個(gè)熱點(diǎn)區(qū)域，Austin和Lee等［11］的研究則分布在1、4、7染色體上，本研究中發(fā)現(xiàn)的熱點(diǎn)區(qū)域分布在1、2、4、6和8號(hào)染色體上。這些結(jié)果表明偏分離與作物種類、群體類型等都有很大關(guān)聯(lián)。

3．2 偏分離產(chǎn)生原因

水稻、玉米等作物中發(fā)現(xiàn)，偏分離熱點(diǎn)區(qū)域與已經(jīng)定位的配子體基因的位置有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，推測(cè)配子體基因型選擇是導(dǎo)致偏分離的主要原因［10，12］。目前在水稻中已經(jīng)鑒定出13個(gè)配子體基因，玉米中也定位了5個(gè)配子體基因［13－14］。本研究發(fā)現(xiàn)的9個(gè)偏分離熱點(diǎn)區(qū)域中6個(gè)偏向母本B31-3，3個(gè)偏向父本黃早四，推測(cè)這些偏分離熱點(diǎn)區(qū)域可能存在配子體基因。但由于RIL群體經(jīng)過多代重組與選擇，偏分離的發(fā)生在什么時(shí)間?是否受其他因素影響?需要做進(jìn)一步研究。

3．3 偏分離對(duì)QTL定位的影響

構(gòu)建分子標(biāo)記連鎖圖的一個(gè)重要目的是進(jìn)行QTL定位。偏分離可以影響標(biāo)記間的重組距離，也影響連鎖群上標(biāo)記的順序，進(jìn)而影響QTL定位。Lu等［1］認(rèn)為如果偏分離是因?yàn)閱蝹€(gè)基因?qū)е碌模缗渥芋w基因，對(duì)QTL定位的位置不會(huì)產(chǎn)生影響。而如果偏分離是因?yàn)閮蓚€(gè)或者以上的基因引起的，情況則比較復(fù)雜。在構(gòu)建連鎖圖時(shí)，將偏分離標(biāo)記剔除是最簡(jiǎn)單的克服方法，但會(huì)降低圖譜基因組的覆蓋率，可能會(huì)檢測(cè)不到某些QTL。有人提出先利用正常分離的標(biāo)記進(jìn)行作圖，再將偏分離標(biāo)記添加進(jìn)去，根據(jù)對(duì)原來圖譜的影響大小來決定是否保留這些偏分離標(biāo)記［15］。但目前還沒有判斷影響大小的明確標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)于偏分離影響有待進(jìn)一步研究。

［1］Lu H，Romero-Severson J，Bernardo R．Chromosomal regions associated with segregation distortion in maize［J］．Theoretical and Applied Genetics，2002，105:622－628．

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(責(zé)任編輯 李山云)

Genetic Analysis of Segregation Distortion of Molecular Markers in Maize RIL Population

ZHOU Ru-ping1，LI Shu-jun2，YANG Hua2，QI Zhi-yun2，DONG Xin2，F(xiàn)U Zhong-jun2*
(1．Chongqing Keguang Seed Co．，Ltd．，Chongqing 400060，China;2．Maize Research Institute，Chongqing Academy of Agricultural Sciences，Chongqing 401329，China)

A RIL population was used in this study，which derived from a cross between a temperate maize germplasm inbred line B31-1 and a tropical maize germplasm inbred lines Huangzao4．A genetic linkage map was constructed comprising of 153 polymorphic markers．Among the 153 polymorphic markers，82 markers showed the significant segregation distortion(P＜0．05)，favoring either the marker alleles of female parent B31-1(62．50%)or male parent Huangzao4(37．50%)．Segregation distortion marker distribution along the present molecular maps of maize was far from uniform，with clusters of tightly linked loci and single marker．Nine egregation distortion regions were detected on 10 chromosomes，indicating that possible causes for segregation deviation of molecular markers are gametic selection

Maize;Segregation distortion;Molecular markers;RIL

S513

A

1001－4829(2017)1－0015－05

10．16213/j．cnki．scjas．2017．1．004

2016－02－06

2016重慶市基礎(chǔ)科學(xué)與前沿技術(shù)研究專項(xiàng)“青貯玉米持綠性關(guān)鍵基因鑒定與特異分子標(biāo)記開發(fā)”(cstc2016 jcyjA0116);2016國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“‘糧食豐產(chǎn)增效科技創(chuàng)新’子課題‘西南區(qū)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)青貯玉米品種篩選與機(jī)械化高效生產(chǎn)技術(shù)’”(2016YFD030030901);2016重慶市社會(huì)事業(yè)與民生保障科技創(chuàng)新專項(xiàng)“青飼青貯玉米新品種商業(yè)化育種創(chuàng)新”(cstc2016shms-ztzx0035);2015年重慶市基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)“富硒玉米種質(zhì)資源鑒定與利用評(píng)價(jià)”;2016年重慶市基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)“玉米籽粒硒積累關(guān)鍵基因發(fā)掘與應(yīng)用”;2016重慶市社會(huì)民生科技創(chuàng)新專項(xiàng)“耐蔭玉米種質(zhì)的創(chuàng)制及應(yīng)用研究”(cstc2016 shmszx80031)

周汝平(1969－)，男，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事玉米遺傳育種與科技推廣，Tel:023-62911104，E-mail:975476673@qq．com，*為通訊作者。