王兵偉，覃嘉明，時(shí)成俏，鄭加興，覃永嬡，黃安霞

（廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，南寧 530007）

0 引言

【研究意義】玉米南方銹?。⊿outhern Corn Rust）是一種全球流行的氣傳病害，在熱帶、亞熱帶、溫帶（包括非洲、東南亞、澳洲、南美洲、美國(guó)南部、環(huán)南印度洋國(guó)家等）地區(qū)均有發(fā)生的蹤跡[1-4]。在中國(guó)，由南向北多個(gè)玉米產(chǎn)區(qū)病情均有過報(bào)道[5-6]。南方銹病病原為多堆柄銹菌Puccinia polysoraUnderw.。與普通銹病不同，南方銹病一旦大流行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成40%—80%的產(chǎn)量損失，甚至顆粒無(wú)收[6-10]。因此，研究定位玉米抗南方銹病基因?qū)τ衩追肿舆z傳育種有重要意義。【前人研究進(jìn)展】已報(bào)道的南方銹病至少有13個(gè)生理小種[11]、13個(gè)抗性基因。完全顯性基因Rpp1抗生理小種EA1，不完全顯性基因Rpp2對(duì)生理小種EA1、EA2均有一定抗性，Rpp1和Rpp2間的遺傳距離約12 cM，但染色體位置未知[12-13]。JINES等[14]在2007年通過鑒定4個(gè)不同環(huán)境中143份重組自交系對(duì)南方銹病的抗性，定位了1個(gè)抗玉米南方銹病的主效QTL，位于第10染色體上，在SSR引物umc1380和bnlg1451之間，能夠解釋83%的表型變異。KITTI等[15]則通過鑒定2個(gè)不同環(huán)境中89份重組自交系對(duì)南方銹病的抗性，定位了15個(gè)QTL，其中1個(gè)位于第1染色體的主效QTL，能夠解釋41.8%的表型變異。國(guó)內(nèi)則先后報(bào)道定位了5個(gè)玉米抗南方銹病的顯性單基因，均位于第10染色體的短臂上。陳翠霞等[4]將自交系齊319所攜帶的抗南方銹病單顯性基因RppQ定位在SSR標(biāo)記phi041和AFLP標(biāo)記AF1之間，與這兩個(gè)標(biāo)記的遺傳距離分別為2.45和3.34 cM；ZHOU等[16]進(jìn)一步用相同的材料把RppQ的染色體位置縮小在SCAR標(biāo)記MA7和AFLP標(biāo)記M-CCG/E-AGA157之間，與2個(gè)標(biāo)記的距離分別為0.46和1.71 cM。劉章雄等[17]以玉米自交系P25構(gòu)建的F2：3分離群體，利用SSR標(biāo)記技術(shù)將P25中的抗南方誘病的主效基因定位在第10染色體，與標(biāo)記phi059相距5.8 cM。ZHAO等[18]對(duì)高抗玉米南方銹病自交系P25攜帶的單顯性抗病基因RppP25進(jìn)行了精細(xì)定位，位于bin10.01上物理距離約40 kb的標(biāo)記P091和M271之間，并開發(fā)了2個(gè)共分離標(biāo)記M214和M019，預(yù)測(cè)GRMZM2G060884為該抗病基因的候選基因?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】2008年，廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所玉米品種篩選鑒定研究室從泰國(guó)引進(jìn)種質(zhì)經(jīng)自交選育出一個(gè)優(yōu)良自交系S313，屬熱帶血緣，經(jīng)多年田間觀察（種植基地為銹病疫區(qū)，銹病連年高發(fā)）和兩年四季人工接種鑒定，確定其高抗玉米南方銹病且抗性一直保持穩(wěn)定，而同時(shí)同地播種的自交系齊319（中國(guó)首例育成對(duì)南方銹病免疫的玉米自交系[19]）卻觀察到有發(fā)病現(xiàn)象（1級(jí)—5級(jí)），表明齊319經(jīng)多年種植，抗性下降，對(duì)南寧本地的銹病生理小種不表現(xiàn)高抗，用S313組配獲得的品種兆豐588和很多新組合對(duì)南方銹病達(dá)到免疫，這表明此自交系中存在抗玉米銹病的顯性基因。而用熱帶種質(zhì)作為抗玉米南方銹病基因的研究報(bào)道極少，因此，有必要研究該種質(zhì)抗玉米南方銹病基因與已知抗玉米南方銹病基因是否為同一基因。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究以S313×PHW52的F2群體為試驗(yàn)材料，利用SNP分子標(biāo)記及復(fù)合區(qū)間作圖定位方法，對(duì)玉米抗南方銹病基因進(jìn)行QTL定位分析，研究其遺傳規(guī)律，為進(jìn)一步克隆玉米南方銹病抗性基因提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 病原菌 供試的玉米南方銹病病原菌來(lái)自于廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院明陽(yáng)基地，由玉米品種篩選鑒定研究室在應(yīng)季種植的高感玉米南方銹病品種活體植株葉片上采集而來(lái)。

1.1.2 玉米材料 共6個(gè)玉米自交系材料，高抗玉米南方銹病自交系S313、高感自交系TS647、PHW52、ZD415和 368M（由玉米品種篩選鑒定研究室分離選育而成），以及抗病自交系齊 319（由廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所植保研究室提供）。

2015年秋季，在廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院明陽(yáng)基地（試驗(yàn)地點(diǎn)下同）同時(shí)播種以上6個(gè)自交系，高抗自交系S313與4個(gè)高感自交系正反交，齊319與TS647僅正交，S313（父本）與齊 319（母本）雜交，共得到 10份F1代雜交種子。

2016年春季，同期播種上述6個(gè)玉米自交系及10個(gè)雜交種各一行，在花期，對(duì)這16個(gè)材料各選擇15株左右進(jìn)行套袋、自交，成熟后按單穗收獲，并分開脫粒保存。同時(shí)在抽雄期、抽雄期后7 d和抽雄期后14 d等3個(gè)時(shí)期對(duì)全部植株進(jìn)行病原菌噴灑接種，記載其抗病性。

2016年秋季，把10個(gè)雜交F2群體各1個(gè)單穗的種子單粒全部播種，各群體播種量在300—500株。各群體相應(yīng)的親本各1行約20株種在旁邊作抗、感對(duì)照。2017年春，把S313與3個(gè)感病親本TS647、PHW52和ZD415正交F2群體各1—2個(gè)單穗的種子單粒全部播種。

2017年秋，種植從 100個(gè) F2果穗（源自S313×PHW52正交F2群體，各20個(gè)1、3、5、7、9病級(jí)的F2果穗）自交而來(lái)的F2：3家系，每個(gè)家系種1行（21株）。同樣在上述3個(gè)時(shí)期對(duì)全部植株進(jìn)行病原菌噴灑接種，然后記載其抗病性。

2017年秋，種植6 705株F2（S313×PHW52）大群體和4 206株的F2（S313×TS647）大群體，抽雄前對(duì)所有單株葉片取樣，-80℃低溫保存，3次病原菌噴灑接種后鑒定記載各單株抗病性，兩群體分別取出1 721個(gè)和1 024個(gè)感銹病單株葉片進(jìn)行DNA提取。

1.2 芯片檢測(cè)與SNP標(biāo)記的篩選、開發(fā)

2017年春季，利用Affymetrix公司的56K玉米芯片對(duì)2個(gè)親本自交系S313和PHW52進(jìn)行SNP位點(diǎn)篩選。從全部多態(tài)位點(diǎn)中選出在玉米10條染色體上均勻分布的192個(gè)SNP標(biāo)記對(duì)F2（S313×PHW52）群體各30個(gè)高抗、高感單株進(jìn)行KASP基因分型。進(jìn)一步在分型獲得的與抗性基因連鎖標(biāo)記的染色體片段周圍開發(fā)新的SNP標(biāo)記19個(gè)，利用這些標(biāo)記對(duì)182株F2（S313×PHW52）群體進(jìn)行標(biāo)記分型。進(jìn)一步在玉米第10染色體短臂0—2.0 M區(qū)間內(nèi)開發(fā)10個(gè)新的SNP標(biāo)記對(duì)F2大群體的部分單株進(jìn)行標(biāo)記分型。

SNP標(biāo)記開發(fā)：利用 Affymetrix公司已公布的56K芯片上上述192個(gè)SNP位點(diǎn)的側(cè)翼序列信息及設(shè)計(jì)軟件Primer3，設(shè)計(jì)適于KASP基因分型的SNP引物，其中，上游引物由SNP-1和SNP-2 2條競(jìng)爭(zhēng)性的序列組成，5′端分別連有不同的熒光（FAM或HEX）標(biāo)簽檢測(cè)引物序列，3′末端分別為與相應(yīng)SNP位點(diǎn)匹配的等位變異堿基；下游引物SNP-3由一條通用序列組成。全部引物由英國(guó)LGC公司合成。KASP基因分型的 PCR反應(yīng)體系（384孔板載體，Douglas平臺(tái)SOELLEX高通量PCR儀）為DNA干樣（55℃烘干1 h）、KASP Primer mix 0.07 μL、2×KASP Master mix 2.5 μL和ddH2O 2.5 μL。PCR反應(yīng)程序?yàn)?4℃ 15 min；94℃ 20 s，61—55℃ 60 s，10個(gè)循環(huán)（每循環(huán)退火溫度降0.6℃）；94℃ 20 s，55℃ 60 s，26個(gè)循環(huán)。每個(gè)384孔板設(shè)置1個(gè)不添加模板DNA的空白對(duì)照。采用多功能熒光閱讀儀ARAYA對(duì)PCR擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行掃描，F(xiàn)AM、HEX、對(duì)照熒光ROX的激發(fā)波長(zhǎng)分別為485、528和575 nm，發(fā)射波長(zhǎng)分別為520、560和610 nm。利用軟件Kraken?進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，在圖像坐標(biāo)上，被FAM或HEX熒光序列標(biāo)簽的等位基因數(shù)據(jù)分別聚合在接近X軸（藍(lán)色）或接近Y軸（紅色）上的位置，位于坐標(biāo)中間的（綠色）則是包含2個(gè)等位基因的雜合型，接近坐標(biāo)原點(diǎn)的黑色斑點(diǎn)為空白對(duì)照。

2017年秋季，從種植的 F2（S313×PHW52）大群體中選連續(xù)的1 520株作為試驗(yàn)材料，取其中386個(gè)感銹病單株葉片提取DNA，在標(biāo)記Affx-91298359與標(biāo)記Affx-91182449區(qū)間內(nèi)選擇56K芯片上所有可用的10個(gè)標(biāo)記進(jìn)行SNP標(biāo)記分型。10個(gè)標(biāo)記分別是AX-86277269（0.21 M）、AX-86255577（0.64 M）、AX-86255581（0.81 M）、A01009（1.21 M）、A005915（1.24 M）、A010010（1.36 M）、A009917（1.39 M）、A010011（1.42 M）、A009920（1.71 M）和A010013（1.93 M）。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用 Joinmap 4.0[20]對(duì) 182 株 F2（S313×PHW52）群體進(jìn)行標(biāo)記分型所得數(shù)據(jù)構(gòu)建局部遺傳連鎖圖，用Kosambi函數(shù)計(jì)算標(biāo)記間遺傳距離，用ripple命令對(duì)標(biāo)記進(jìn)行排序，獲得的遺傳圖結(jié)合表型數(shù)據(jù)用WinQTL Cart2.5 進(jìn)行主效QTL定位，其間采用復(fù)合區(qū)間作圖法（composition interval mapping，CIM）確定QTL的位置區(qū)間及效應(yīng)大小，用1 000次模擬測(cè)試數(shù)據(jù)的分析結(jié)果確定LOD值。

2 結(jié)果

2.1 S313、齊319及其相應(yīng)F1植株的抗性鑒定

經(jīng)多年田間接種玉米南方銹病和自然發(fā)病鑒定，S313高抗南方銹病，且整個(gè)植株沒有一個(gè)病斑，齊319表現(xiàn)抗或中抗。TS647、PHW52、ZD415和368M均表現(xiàn)高感南方銹病，其中TS647和PHW52發(fā)病最快，發(fā)病程度最重，生育后期銹病病斑漫布整個(gè)植株，甚至病重枯死。雜交種方面，8個(gè)S313正反交F1植株均表現(xiàn)高抗南方銹病，說(shuō)明 S313高抗南方銹病僅為核基因控制，與細(xì)胞質(zhì)遺傳無(wú)關(guān)。

2.2 S313、齊319 F2群體抗、感分離情況

全部 F2群體均表現(xiàn)明顯的抗性分離，各群體的抗、感分離株數(shù)、分離比及顯著性檢驗(yàn)見表 1。從表中可看出，除S313×齊319的F2群體外，其余S313的 F2群體抗、感比例均為 3∶1，其中又以 S313×PHW52的F2群體性狀分離最為明顯，該群體中各單株大部分表現(xiàn)為高抗（1級(jí)）或高感（7、9級(jí)），中間類型很少。說(shuō)明 S 313對(duì)玉米南方銹病的抗性為 1個(gè)主效基因所控制，但在特定的群體（遺傳背景）中也有若干微效的遺傳因子可加強(qiáng)或減弱其主效基因的表達(dá)。TS647×齊319的F2群體抗感分離比表現(xiàn)為0.49∶1，且中間類型（3、5級(jí)）的單株比較多，說(shuō)明齊319也是有1個(gè)抗玉米南方銹病主效基因加多個(gè)副基因的遺傳構(gòu)成，這與前人報(bào)道的齊319抗玉米南方銹病由顯性單基因控制的表述有所不同[4]。S313×齊319的F2群體玉米南方銹病抗性也發(fā)生分離，266株中只有22株表現(xiàn)感病，根據(jù)芯片混池結(jié)果說(shuō)明S313抗玉米南方銹病主基因與齊319的主基因一樣位于玉米第10染色體短臂上，但是非等位基因，且2個(gè)基因相隔約4 cM。

表1 S313和齊319與高感自交系組配F2群體抗感分離比例統(tǒng)計(jì)表Table 1 The statistical table of the segregation ratios of resistant and susceptible plants in F2 population of S313 and Qi319×susceptible parents

2.3 F2:3家系抗、感分離情況

從表2可以看出，F(xiàn)2病級(jí)為1、3級(jí)時(shí)，40個(gè)家系共有30個(gè)家系發(fā)生抗感分離，說(shuō)明其抗性等位基因?yàn)?Aa，10個(gè)家系表現(xiàn)高抗、不分離，等位基因型應(yīng)為AA。F2病級(jí)為5、7、9級(jí)的60個(gè)家系全部不發(fā)生抗性分離，說(shuō)明其抗性基因型為aa。另外，田間抗性鑒定為5級(jí)的F2其相應(yīng)的F2：3家系全部不發(fā)生抗感分離，也說(shuō)明田間鑒定為5級(jí)的植株應(yīng)被歸類為感病，為下一步QTL準(zhǔn)確定位提供了表型鑒定基礎(chǔ)。

表2 100個(gè)F2:3家系抗、感分離比例田間統(tǒng)計(jì)表Table 2 The field statistical table of the segregation ratios of resistant and susceptible plants in 100 F2：3 families

2.4 親本多態(tài)性標(biāo)記篩選及連鎖標(biāo)記確定

利用Affymetrix標(biāo)記總數(shù)為56 000個(gè)的芯片對(duì)2個(gè)親本S313、PHW52進(jìn)行檢測(cè)。下機(jī)后對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，S313、PHW52缺失標(biāo)記數(shù)分別為1 710和810個(gè)，2個(gè)親本共同非缺失標(biāo)記數(shù)為53 619個(gè)，多態(tài)標(biāo)記為16 426個(gè)。從所有多態(tài)標(biāo)記中挑選出基因分型質(zhì)量最高、在玉米 10條染色體上均勻分布的 192個(gè)SNP標(biāo)記對(duì)F2（S313×PHW52）群體各30個(gè)高抗、高感單株進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明，位于第10染色體上的1個(gè)標(biāo)記Affx-90241059在30個(gè)高感單株中有28株帶型與感病親本 PHW52一致，說(shuō)明此標(biāo)記與抗南方銹病主效基因連鎖。

2.5 局部遺傳圖譜構(gòu)建及QTL定位

從圖 1可以看出，19個(gè)標(biāo)記總的遺傳距離為 31.8 cM，標(biāo)記間平均距離為 1.77 cM，Affx-91182449與Affx-90771755間距離最短，為0.8 cM，Affx-90712953與 Affx-90289352間距離最長(zhǎng)，為 3.7 cM。除了Affx-90643889、Affx-90494086標(biāo)記外，其余標(biāo)記的遺傳距離與其在參考基因組B73上的真實(shí)物理距離相差不大，說(shuō)明2個(gè)雙親在這些標(biāo)記區(qū)段上與B73有良好的共線性。

圖1 182個(gè)單株F2群體局部遺傳圖譜Fig. 1 The partial genetic linkage map of a F2 population with 182 plants

從圖2可以看出，主效QTL的峰值被定位在標(biāo)記Affx-91298359（0.12 M）與標(biāo)記Afx-91182449（2.03 M）之間，LOD值為77.2，能解釋表型變異的83.1%，區(qū)間大小約2 M。

圖2 玉米南方銹病主效QTL定位圖Fig. 2 The positioning map of a major QTL of Southern Corn Rust

2.6 次級(jí)群體構(gòu)建及定位區(qū)間的縮小

386個(gè)感病株中，10個(gè)標(biāo)記AX-86277269（207 864 bp）、AX-86255577（638 032 bp）、AX-86255581（838 120 bp）、A01009（1 212 025 bp）、A005915（1 238 544 bp）、A010010（1 363 238 bp）、A009917（1 393 208 bp）、A010011（1 449 406 bp）、A009920（1 712 625 bp）、A010013（1 932 963 bp）的交換單株數(shù)分別是24、21、17、14、12、2、2、3、10和22。因此，按交換單株數(shù)量的減少趨勢(shì)，可以把 S313的抗南方和標(biāo)記 A009920之間（圖3中虛線處），區(qū)間大小為474 K（約0.47 M）。根據(jù) MaizeGDB（http：//www.maizegdb.org/gbrowse/maize_v4）提供的B73 Ref Gen_V4參考序列上基因的注釋，標(biāo)記A005915和標(biāo)記A009920之間共有63個(gè)基因，其中3個(gè)是假基因（pseudo），2個(gè)編碼假定蛋白（hypothetical protein），26個(gè)編碼未知功能的蛋白（uncharacterized protein），5個(gè)編碼tRNA，其余27個(gè)基因編碼具有特定功能的蛋白，與抗病性直接相關(guān)的基因有3個(gè)，分別是LOC103640657（位置1 445 293—1 448 461M）、LOC100191493（位置1 474 451—1 476 950M）、LOC103640673（位置1 680 843—16 871 571M）。

圖3 次級(jí)群體中10個(gè)SNP標(biāo)記物理位置及相應(yīng)交換單株數(shù)圖Fig. 3 The physical position of 10 SNP markers and corresponding number of exchanged plants

3 討論

3.1 南方銹病的抗性基因及位置

玉米南方銹病的抗性主要是由主效單基因控制，并且大多數(shù)主效QTL被定位在玉米第10染色體短臂上，其中，能查到明確物理位置的主效QTL有7個(gè)，分別是 RppC[22]（在 SSR標(biāo)記 umc1380（1.8 M）和umc1291（3.8 M）之間）、RppD[23]（在SSR標(biāo)記umc1291（3.8 M）和CAPS標(biāo)記（5.8 M）之間）、RppP25[18]（在3.1 M附近約40 kb區(qū)間內(nèi)）、RppQ[16]（在SSR標(biāo)記umc1293（2.0 M）和umc2053（4.3 M）之間）、qSCR10.01[24]（在SSR標(biāo)記umc1380（1.8 M）和C（10）3595071（3.1 M）之間），以及熱帶自交系NC300的主效QTL（在SSR標(biāo)記umc1380（1.8 M）和bnlg1451（4.9 M）之間）[14]和qSCR10[25]（物理位置在SSR標(biāo)記bnlg1037（33 M）和umc1291（3.8 M）之間），前6個(gè)QTL是顯性遺傳，后1個(gè)是隱性遺傳。bnlg1037距離兩側(cè)的標(biāo)記umc2705、bnlg1716的物理位置分別為29和33 M，說(shuō)明抗性親本W(wǎng)456在該定位區(qū)間可能有部分染色體片段發(fā)生了倒位或移位，因此，qSCR10的物理位置可寬泛地定位在0—3.8 M的區(qū)間內(nèi)。本研究中S313的抗銹病基因被定位在1.24—1.71 M，說(shuō)明該基因與上述6個(gè)顯性主效QTL位置沒有重疊，S313與W456顯隱關(guān)系不同，也不可能是等位基因，另外S313與齊319的等位性試驗(yàn)表明2個(gè)材料的抗性基因所在位置也不同。

S313定位區(qū)間內(nèi)的3個(gè)候選基因中，LOC103640657編碼1個(gè)含錨蛋白重復(fù)序列（ankyrin repeat-containing）的蛋白質(zhì)，已知含錨蛋白結(jié)構(gòu)域（ankyrin domaincontaining）的蛋白在植物抗病性中有重要的作用[26-27]。LOC100191493編碼 1個(gè)凝集素域受體樣蛋白激酶（lectin-domain receptor-like protein kinase，LecRLKs），LecRLKs在植物防御病原菌及害蟲上起重要作用[28]。LOC103640673編碼1個(gè)與抗病基因RPP13類似的蛋白，RPP13是擬南芥中發(fā)現(xiàn)的1個(gè)霜霉病抗性基因[29]。

3.2 QTL定位的算法選擇

QTL初定位的準(zhǔn)確程度是下一步大規(guī)模群體精細(xì)定位的基礎(chǔ)。在得到遺傳圖譜后，結(jié)合群體表型數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行QTL分析。QTL分析常見的算法有單標(biāo)記作圖法（single mapping，sM）、區(qū)間作圖法（interval mapping，IM）、復(fù)合區(qū)間作圖法（composition interval mapping，CIM）、多重區(qū)間作圖法（multiple interval mapping，MIM）和貝葉斯區(qū)間作圖法（bayesian interval mapping，BIM）。單標(biāo)記法是最簡(jiǎn)單、粗略的算法，由于不能剔除鄰近標(biāo)記重組率對(duì) QTL效應(yīng)大小估計(jì)的影響[30]，亦不能計(jì)算出QTL的位置，現(xiàn)已幾乎不用。IM法對(duì)單個(gè)存在的QTL能做到無(wú)偏估計(jì)，但一個(gè)連鎖群鄰近區(qū)間有連鎖的 QTL時(shí)會(huì)影響其位置和效應(yīng)的估計(jì)[31-32]。因此，IM法適用于有大效應(yīng)QTL且只關(guān)注檢測(cè)大效應(yīng) QTL的情形，或者在小群體（30—100）定位時(shí)，此時(shí)主要是小的樣本量制約了QTL定位的精度，因此IM法已足敷使用[33]。CIM在IM基礎(chǔ)上結(jié)合多重標(biāo)記的回歸分析，從而控制其他區(qū)間或染色體上存在的QTL對(duì)待測(cè)QTL的影響[34-35]，比IM有更強(qiáng)的統(tǒng)計(jì)功效且適用1條染色體有多個(gè)QTL的情形[32]。與IM、CIM對(duì)染色體各個(gè)區(qū)段分別進(jìn)行QTL檢測(cè)不同[36]，MIM是同時(shí)對(duì)染色體所有區(qū)段進(jìn)行QTL分析，即把全部標(biāo)記的信息作為遺傳背景的同時(shí)對(duì)多個(gè)QTL進(jìn)行定位，并能對(duì)各QTL間可能存在的上位性進(jìn)行分析[36-37]。MIM算法是真正基于多QTL數(shù)學(xué)建模及同步對(duì)各QTL位置、效應(yīng)及互作進(jìn)行分析的算法[38]，其統(tǒng)計(jì)功效比前述算法都更好，也是第一種能進(jìn)行QTL上位性分析的算法?；隈R氏鏈蒙特卡洛抽樣（markov chain monte carlo，MCMC）的貝葉斯算法是一種比較遲于面世的QTL定位算法，在統(tǒng)計(jì)上屬于貝葉斯學(xué)派，與基于極大似然估計(jì)的IM、CIM、MIM 截然不同[39]。貝葉斯算法首先是任意選定某個(gè)先驗(yàn)分布，在此基礎(chǔ)上采用雙向可逆跳轉(zhuǎn)算法（reversable jump algorithm，RJA）推導(dǎo)出后驗(yàn)分布后進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，常規(guī)的極大似然估計(jì)可認(rèn)為是貝葉斯模型的1個(gè)特例[38-39]。因此，如果1個(gè)待進(jìn)行QTL定位的性狀事先能知道其樣本的概率分布（如人的身高屬正態(tài)分布），則使用基于極大似然的CIM等算法就足夠擬合出所求的各個(gè)參數(shù)，不需要進(jìn)行貝葉斯分析，因其運(yùn)算量大且復(fù)雜[38]。反之如果1個(gè)性狀被研究得少，其分布模型位置則可考慮用貝葉斯算法。本研究中，用復(fù)合區(qū)間法（CIM）定位是獲得了僅1個(gè)峰的QTL圖，用區(qū)間作圖特別是單標(biāo)記作圖時(shí)卻得到了幾個(gè)峰的QTL圖（QTL圖在此未列出），而已知該群體的抗、感分離比是3∶1，符合單基因模型，因此，QTL圖只可能是有1個(gè)峰的，這也說(shuō)明了CIM比SM、IM有更高的定位準(zhǔn)確度及更低的假陽(yáng)性率。

3.3 次級(jí)群體的規(guī)模

已知的次級(jí)定位群體規(guī)模在1 500—12 000。所需群體的大小主要取決于QTL在染色體上的位置，如果1個(gè)QTL離著絲粒越近，交換單株就越少，則所需群體越大，反之離端粒越近，交換單株增加，需要群體就小。本研究中的抗性QTL位于第10染色體短臂的末端，根據(jù)前人的研究[40]，玉米染色體的兩端其實(shí)際交換率是物理距離的6—8倍甚至更高，即相隔1M物理距離的2個(gè)標(biāo)記在100株（200個(gè)配子）的種植群體中其交換株可達(dá)12—16株（6—8×2）株。因此，本研究的次級(jí)定位群體如果種植4 000株，取1 000株的隱性感病單株進(jìn)行檢測(cè)，按6倍的交換率計(jì)算，則1000K（1M）/6/2/10=8K是被定位QTL和與其至少有1個(gè)交換單株的SNP的距離。換言之，4 000株的群體能保證把該QTL定位在16K的區(qū)間內(nèi)，當(dāng)然前提是QTL附近有足夠的SNP標(biāo)記。

4 結(jié)論

S313的玉米南方銹病抗性由主效單基因控制，其抗性表達(dá)強(qiáng)，受環(huán)境影響小，檢測(cè)到的主效基因位于玉米第10染色體短臂約0.47 M的區(qū)間內(nèi)，區(qū)間包括了3個(gè)與植物抗病性相關(guān)的候選基因。