李紅斌，劉志鵬，徐 濤，肖 進(jìn)，王秀娥，王海燕

(作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/JCIC-MCP，南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，南京 210095)

現(xiàn)有小麥品種遺傳基礎(chǔ)日趨狹窄已成為目前小麥育種取得突破性進(jìn)展的主要瓶頸[1]。小麥近緣種屬蘊(yùn)藏豐富的抗逆、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等基因資源，通過(guò)遠(yuǎn)緣雜交將近緣物種中的優(yōu)良基因?qū)氲狡胀ㄐ←?，是拓寬小麥遺傳基礎(chǔ)、推進(jìn)小麥育種取得突破性進(jìn)展的有效途徑之一[2-4]。

大麥屬于小麥族中的大麥亞族(Hordeinae)，其中只有栽培大麥(HordeumvulgareL., 2n = 2x = 14, HH)在小麥育種工作中得以利用。其中大麥所含有的抗黃矮病、抗穗發(fā)芽、早熟、耐冷、耐鹽和耐貧瘠等優(yōu)良性狀，是小麥遺傳性狀改良的重要基因資源[5-11]。為了將大麥中的優(yōu)異基因?qū)氲皆耘嘈←溒贩N中，研究者們從 1896 年開(kāi)始就進(jìn)行小大麥雜交試驗(yàn)，但直到1973 年，丹麥科學(xué)家Kruse首次報(bào)道利用六倍體普通小麥給二倍體大麥?zhǔn)诜郏玫搅诵←?大麥雜種植株[12]。在Kruse研究成果鼓勵(lì)下，世界上許多科學(xué)家都開(kāi)始了大小麥之間的雜交實(shí)驗(yàn)。隨后的研究者相繼創(chuàng)制出了普通小麥中國(guó)春-大麥Betzes、普通小麥Mv9kr1-大麥Igri、普通小麥Asakaze-大麥Manas二體異附加系、端體異附加系、小麥-大麥二體異代換系[13-17]。例如Islam等[18]以普通小麥‘中國(guó)春’為母本、大麥Betzes為父本創(chuàng)制出除1H染色體異附加系和1HL雙端體異附加系的一整套小大麥整條和雙端體異附加系，研究發(fā)現(xiàn)由于大麥1H染色體長(zhǎng)臂上的Shw不育基因可以引起異附加系減數(shù)分裂異常，從而導(dǎo)致植株不育，因此未獲得小-大麥1H異附加系。Yuan等[13]從小麥品種(CS)×大麥品種Betzes(H.vulgareL. cv. Betzes)的雜種后代中獲得了一套能夠穩(wěn)定遺傳的小-大麥異代換系。2016年Türk?si等[19]利用Asakaze/Manas小麥-大麥雜交種創(chuàng)制出一套小麥-大麥雙端體異附加系(包括2HS、2HL、3HS、3HL、4HS、4HL、6HS、6HL、7HS、7HL)，研究發(fā)現(xiàn)普通小麥背景中加入7HL染色體臂可提高小麥的耐鹽性。 在小麥-大麥異附加系和異代換系的基礎(chǔ)上，研究者們進(jìn)一步利用染色體配對(duì)控制體系和殺配子染色體效應(yīng)創(chuàng)制了一系列小麥-大麥易位系[20-22]。另外也有通過(guò)自發(fā)產(chǎn)生小麥-大麥易位系的報(bào)道[23-24]。這些材料的獲得對(duì)于進(jìn)一步向小麥背景中轉(zhuǎn)移大麥有益基因奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

準(zhǔn)確高效無(wú)誤的鑒定外源染色體身份，對(duì)加速小麥種質(zhì)資源創(chuàng)新和利用，提高外源染色體的選擇效率，降低勞動(dòng)成本具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。小麥遺傳背景中大麥染色體的檢測(cè)手段主要有形態(tài)學(xué)鑒定、細(xì)胞學(xué)鑒定(包括染色體核型、帶型分析等)、生化標(biāo)記鑒定(同工酶和蛋白質(zhì))和基因組原位雜交等技術(shù)，這些技術(shù)不僅難度大、費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且在鑒定小片段外源染色體方面具有一定的局限性。然而分子標(biāo)記技術(shù)由于可直接在DNA分子水平上進(jìn)行檢測(cè)，能夠準(zhǔn)確鑒定出小麥中外源染色體片段的組成、大小和位置，尤其是高密度的分子標(biāo)記對(duì)于精確鑒定外源染色體的易位身份具有重要意義。2012年以來(lái)，國(guó)際大麥基因組測(cè)序聯(lián)盟陸續(xù)發(fā)表了大麥基因組和泛基因組高質(zhì)量物理圖譜，基因組序列信息的發(fā)布必將提高大麥特異性分子標(biāo)記開(kāi)發(fā)的效率[25-26]。目前，用于鑒定小麥背景中的大麥染色質(zhì)常用的分子標(biāo)記主要有RFLP[27-28]、STS-PCR[29-30]、SSR[31-32]和AFLP[33-36]等，但是分子標(biāo)記的數(shù)量和密度還較低，利用這些標(biāo)記來(lái)鑒定大量的大麥染色體結(jié)構(gòu)變異體是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，而且也嚴(yán)重阻礙了大麥基因資源在小麥遺傳改良中的應(yīng)用。

IT(intron targeting)分子標(biāo)記是基于EST(expression sequence tag)序列發(fā)展而來(lái)的新型分子標(biāo)記[37]。IT標(biāo)記的優(yōu)勢(shì)是它的擴(kuò)增產(chǎn)物包含了變異頻率更大的內(nèi)含子區(qū)域，內(nèi)含子區(qū)域由于不編碼功能蛋白，除少數(shù)是作為順式作用元件，大多是不受選擇，因此保守性差，變異高；同時(shí)IT標(biāo)記是在保守的外顯子上設(shè)計(jì)的，因此即保證了標(biāo)記的通用性，即在大多小麥族染色體組都可以擴(kuò)增，也保持了標(biāo)記的高多態(tài)性[38]。相比EST標(biāo)記具有更高的多態(tài)性、擴(kuò)增條帶清晰、分辨率高而且這種分子標(biāo)記在外源物種中具有很好的轉(zhuǎn)移性。 Wang等[39]根據(jù)簇毛麥4VS的染色體分揀以及測(cè)序信息，通過(guò)與4AL、4BS、4DS以及粗山羊草的4DS的內(nèi)含子區(qū)域進(jìn)行比較，開(kāi)發(fā)了359個(gè)IT標(biāo)記，其中232個(gè)標(biāo)記可以在T4VS·4DL易位系上進(jìn)行特異性擴(kuò)增，多態(tài)率為64.62%。Zhang等[40]利用簇毛麥survey序列信息和小麥基因組測(cè)序信息開(kāi)發(fā)了1 624個(gè)IT標(biāo)記，其中841個(gè)標(biāo)記定位到簇毛麥1V-7V染色體上，多態(tài)率為51.79%。

簇毛麥與大麥同屬于小麥的三級(jí)基因資源庫(kù)，它們與小麥具有很好的共線性關(guān)系，因此，本研究充分利用小麥基因組學(xué)和大麥基因組學(xué)的最新成果，結(jié)合比較基因組學(xué)分析，利用實(shí)驗(yàn)室前期基于簇毛麥和普通小麥D亞基因組設(shè)計(jì)的2 267個(gè)IT分子標(biāo)記，在普通小麥‘中國(guó)春’-Betzes大麥二體異附加系(2H～7H)進(jìn)行擴(kuò)增，篩選在大麥各條染色體特異的IT分子標(biāo)記。本研究篩選到的大麥各染色體特異的分子標(biāo)記對(duì)于大麥優(yōu)異基因向小麥背景中轉(zhuǎn)移和分子標(biāo)記輔助選擇育種提供快速高效的鑒定手段。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所用到的材料包括從美國(guó)堪薩斯州立大學(xué)小麥遺傳資源中心引進(jìn)的普通小麥‘中國(guó)春’-Betzes大麥二體異附加系DA2H(TA#3698)、DA3H(TA#3699)、DA4H(TA#3670)、DA5H(TA#3671)、DA6H(TA#3672)和DA7H(TA#3697)；普通小麥‘中國(guó)春’(T.aestivumcv. Chinese spring，CS)和大麥(Hordeumvulgare，Golden promise)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 引物本研究標(biāo)記來(lái)自于Wang等[39]和Zhang等[40]以及實(shí)驗(yàn)室新開(kāi)發(fā)的IT分子標(biāo)記總計(jì)2 267個(gè)，分別分布在簇毛麥的1V(267個(gè))、2V(333個(gè))、3V(211個(gè))、4V(569個(gè))、5V(327個(gè))、6V(360個(gè))和7V(200個(gè))染色體。該類(lèi)分子標(biāo)記是基于簇毛麥V基因組與‘中國(guó)春’A、B和D亞基因組間同一基因內(nèi)含子間的大小差異開(kāi)發(fā)的，由上海金唯智生物公司合成。

1.2.2 PCR擴(kuò)增及電泳檢測(cè)PCR擴(kuò)增反應(yīng)總體系為10 μL，其中1 μL模板80～200 ng/μL DNA，5 μL 2×Master Mix， 3.6 μL 超純水，左右引物各0.2 μL。擴(kuò)增程序?yàn)椋?5 ℃預(yù)變性3 min；95 ℃變性30 s，56～60 ℃退火30 s(依據(jù)引物的退火溫度)，72 ℃延伸50 s，共32個(gè)循環(huán)；最后72 ℃延伸6 min。

在PCR擴(kuò)增產(chǎn)物中加入2.0 μL 上樣緩沖液，離心，取1.5～2 μL PCR擴(kuò)增產(chǎn)物加入8%聚丙烯酰胺凝膠中(39∶1)進(jìn)行電泳檢測(cè)。電泳緩沖液1×Tris-硼酸(TBE)緩沖液，電泳電壓200 V，電泳時(shí)間50 min左右。電泳結(jié)束后，參照銀染法對(duì)PCR擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)。銀染方法：用0.1%硝酸銀溶液染10～15 min，用超純水沖洗30 s，再用2%氫氧化鈉和1%甲醛混合溶液染5～10 min后，用自來(lái)水沖洗2～3次，置于膠片觀察燈上拍照并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

1. Marker; 2. ‘中國(guó)春’; 3.大麥；4. DA2H; 5. DA3H; 6. DA4H; 7.DA5H; 8. DA6H; 9. DA7H；類(lèi)型Ⅰ的IT標(biāo)記從上到下分別是大麥1H-7H染色體特異的分子標(biāo)記CINAU1748、CINAU1812、CINAU1969、CINAU2247、CINAU1433、CINAU1513、CINAU1599；類(lèi)型Ⅱ的IT標(biāo)記從上到下分別是大麥1H-7H染色體特異的分子標(biāo)記CINAU1710、CINAU1058、CINAU1211、CINAU1347、CINAU2301、CINAU1523、CINAU1581；類(lèi)型Ⅲ的IT標(biāo)記從上到下分別是大麥1H-7H染色體特異的分子標(biāo)記CINAU879、CINAU1099、CINAU1209、CINAU2253、CINAU1382、CINAU1525、CINAU1495。圖2、4的泳道1-9同圖1 IT標(biāo)記在大麥和大麥異附加系中的擴(kuò)增結(jié)果1. Marker DNA ladder; 2. Chinese Spring; 3. Barley; 4. DA2H; 5. DA3H; 6. DA4H; 7. DA5H; 8. DA6H; 9. DA7H; The IT markers of type Ⅰ are CINAU1748, CINAU1812, CINAU1969, CINAU2247, CINAU1433, CINAU1513, CINAU1599, specific for barley chromosome of 1H, 2H, 3H, 4H, 5H, 6H and 7H from top to bottom, respectively; The IT markers of type Ⅱ are CINAU1710, CINAU1058, CINAU1211, CINAU1347, CINAU2301, CINAU1523, CINAU1581; The IT markers of type Ⅲ are CINAU879, CINAU1099, CINAU1209, CINAU2253, CINAU1382, CINAU1525, CINAU1495. 1-9 are the same as in Fig.2 and Fig.4Fig.1 The amplification of IT markers in barley and its disomic additional lines

2 結(jié)果與分析

2.1 大麥染色體特異分子標(biāo)記的分類(lèi)

利用實(shí)驗(yàn)室前期開(kāi)發(fā)的2 267個(gè)IT分子標(biāo)記在‘中國(guó)春’、大麥和普通小麥-大麥二體異附加系中進(jìn)行PCR擴(kuò)增，篩選大麥染色體特異分子標(biāo)記。分子標(biāo)記的擴(kuò)增條帶參照Wang等[39]對(duì)IT分子標(biāo)記的分類(lèi)，將分子標(biāo)記分為3種。類(lèi)型Ⅰ，這類(lèi)分子標(biāo)記總共可以擴(kuò)增出4條帶，其中1條帶是大麥染色體所特異的，另外3條帶分別來(lái)自于普通小麥A、B、D 3個(gè)亞基因組，這種類(lèi)型分子標(biāo)記不僅可以檢測(cè)大麥染色體，還可以同時(shí)區(qū)分A、B、D 3個(gè)亞基因組，這種類(lèi)型的分子標(biāo)記稱(chēng)為共顯性的分子標(biāo)記；類(lèi)型Ⅱ，這類(lèi)分子標(biāo)記總共可以擴(kuò)增出3條帶，其中1條帶是大麥染色體所特異的，另外2條帶分別來(lái)自于小麥A、B、D 3個(gè)亞基因組中的任意2個(gè)亞基因組；類(lèi)型Ⅲ，這類(lèi)分子標(biāo)記總共可以擴(kuò)增出2條帶，其中一條帶是大麥染色體所特異的，另外一條帶來(lái)自于小麥A、B、D 等3個(gè)亞基因組中的任一個(gè)亞基因組、任2個(gè)亞基因組或3個(gè)亞基因組。圖1展示了部分引物的擴(kuò)增結(jié)果。

2.2 大麥各條染色體特異分子標(biāo)記的篩選

2 267個(gè)IT分子標(biāo)記擴(kuò)增結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2 095個(gè)分子標(biāo)記在‘中國(guó)春’和大麥中都有擴(kuò)增位點(diǎn)，占總標(biāo)記數(shù)的92.41%。在這2 095個(gè)標(biāo)記中，有534個(gè)IT標(biāo)記在大麥和普通小麥-大麥二體異附加系中的一個(gè)二體異附加系中擴(kuò)增出相同的條帶，而與‘中國(guó)春’和其他二體異附加系中擴(kuò)增出的條帶不同，那么這個(gè)標(biāo)記就可以作為這個(gè)二體異附加系所對(duì)應(yīng)的大麥染色體的特異分子標(biāo)記，約占總標(biāo)記總數(shù)的23.56%，7個(gè)部分同源群的多態(tài)標(biāo)記比率在18.04%～36.33%之間(表1)。

表1 IT分子標(biāo)記在普通小麥-大麥二體異附加系中的擴(kuò)增結(jié)果

由于該套異附加系中沒(méi)有涉及大麥1H染色體的二體異附加系，本研究通過(guò)排除法來(lái)篩選大麥1H染色體特異的IT分子標(biāo)記。如果該引物在大麥中存在特異性擴(kuò)增條帶，然而該引物在普通小麥-大麥2H～7H二體異附加系的擴(kuò)增條帶與‘中國(guó)春’都相同，推測(cè)該引物擴(kuò)增出的特異條帶位點(diǎn)來(lái)自于大麥1H染色體，該分子標(biāo)記是大麥1H染色體特異分子標(biāo)記。按照此思路，第一部分同源群的267個(gè)IT標(biāo)記中，有261個(gè)標(biāo)記在‘中國(guó)春’、大麥和大麥異附加系中具有擴(kuò)增產(chǎn)物，占97.75%；其中96個(gè)IT標(biāo)記在大麥中擴(kuò)增出與‘中國(guó)春’和2H～7H染色體異附加系不同的條帶，推測(cè)這些IT分子標(biāo)記可能為大麥1H染色體的特異分子標(biāo)記，這些標(biāo)記數(shù)目占第一部分同源群標(biāo)記總數(shù)的35.95%；其中類(lèi)型為Ⅰ的共顯性分子標(biāo)記、類(lèi)型Ⅱ和類(lèi)型Ⅲ分子標(biāo)記分別為17個(gè)、25個(gè)和54個(gè)，分別占第一部分同源群標(biāo)記總數(shù)的6.37%、9.36%和20.22%(表1)。

另外還發(fā)現(xiàn)，原來(lái)定位于第一部分同源群的標(biāo)記CINAU1736 和CINAU1691分別在大麥3H和4H二體異附加系中擴(kuò)增出與大麥相同的特異條帶，因此標(biāo)記CINAU1736 和CINAU1691分別可以作為大麥3H和4H染色體的特異分子標(biāo)記(圖2)。

在第二部分同源群的333個(gè)IT標(biāo)記中， 84個(gè)IT標(biāo)記在大麥和普通小麥-大麥2H異附加系中擴(kuò)增出大小相同的特異條帶，是2H染色體特異分子標(biāo)記，占第二部分同源群IT分子標(biāo)記總數(shù)的25.23%。這些2H特異標(biāo)記中，18個(gè)為類(lèi)型Ⅰ的共顯性分子標(biāo)記，約占第二部分同源群IT分子標(biāo)記總數(shù)的5.41%；30個(gè)為類(lèi)型Ⅱ的特異分子標(biāo)記，約占第二部分同源群IT分子標(biāo)記總數(shù)的9.01%；36個(gè)為類(lèi)型Ⅲ的特異分子標(biāo)記，約占第二部分同源群IT分子標(biāo)記總數(shù)的10.81%(表1)。

第三部分同源群的211個(gè)IT標(biāo)記中，有191個(gè)標(biāo)記在‘中國(guó)春’、大麥和大麥3H異附加系中具有擴(kuò)增產(chǎn)物，占第三部分同源群標(biāo)記總數(shù)的90.52%；其中60個(gè)IT標(biāo)記是大麥3H染色體的特異分子標(biāo)記，占第三部分同源群標(biāo)記總數(shù)的28.44%；其中共顯性分子標(biāo)記類(lèi)型Ⅰ為7個(gè)，類(lèi)型Ⅱ和Ⅲ分別有18和35個(gè)，分別占第三部分同源群標(biāo)記總數(shù)的3.32%、8.53%和16.59%(表1)。

第四部分同源群的569個(gè)IT標(biāo)記中，有519個(gè)標(biāo)記在‘中國(guó)春’、大麥和大麥異附加系中具有擴(kuò)增產(chǎn)物，約占第四部分同源群標(biāo)記總數(shù)的91.21%；其中105個(gè)IT標(biāo)記是大麥4H染色體的特異分子標(biāo)記，占第四部分同源群標(biāo)記總數(shù)的18.45%；其中共顯性分子標(biāo)記類(lèi)型Ⅰ為24個(gè)，類(lèi)型Ⅱ和Ⅲ分別有35和46個(gè)，分別占第四部分同源群標(biāo)記總數(shù)的4.22%、6.15%和8.08%(表1)。

第五部分同源群的327個(gè)IT標(biāo)記中，310個(gè)標(biāo)記在‘中國(guó)春’、大麥和大麥異附加系中具有擴(kuò)增產(chǎn)物，約占第五部分同源群標(biāo)記總數(shù)的94.80%；其中59個(gè)IT標(biāo)記是大麥5H染色體的特異分子標(biāo)記，占第五部分同源群標(biāo)記總數(shù)的18.04%；其中共顯性分子標(biāo)記類(lèi)型Ⅰ為14個(gè)，類(lèi)型Ⅱ和Ⅲ分別有23和22個(gè)，分別占第五部分同源群標(biāo)記總數(shù)的4.28%、7.03%和6.73%(表1)。

第六部分同源群的360個(gè)IT標(biāo)記中，345個(gè)標(biāo)記在‘中國(guó)春’、大麥和大麥異附加系中具有擴(kuò)增產(chǎn)物，約占第六部分同源群標(biāo)記總數(shù)的95.83%；其中80個(gè)IT標(biāo)記是大麥6H染色體的特異分子標(biāo)記，占第六部分同源群標(biāo)記總數(shù)的22.22%；其中共顯性分子標(biāo)記類(lèi)型Ⅰ為13個(gè)，類(lèi)型Ⅱ和Ⅲ分別有31和36個(gè)，分別占第六部分同源群標(biāo)記總數(shù)的3.61%、8.61%和10.00%(表1)。

第七部分同源群的200個(gè)IT標(biāo)記中，192個(gè)標(biāo)記在‘中國(guó)春’、大麥和大麥異附加系中具有擴(kuò)增產(chǎn)物，約占第七部分同源群標(biāo)記總數(shù)的96.00%；其中50個(gè)IT標(biāo)記是大麥7H染色體的特異分子標(biāo)記，其約占第7部分同源群標(biāo)記總數(shù)的25.00%；其中共顯性分子標(biāo)記類(lèi)型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ分別有13、17和 20個(gè)，分別占第七部分同源群標(biāo)記總數(shù)的6.50%、8.50%和10.00%(表1)。

2.3 大麥特異IT分子標(biāo)記物理圖譜的構(gòu)建

為了驗(yàn)證篩選的大麥各染色體特異分子標(biāo)記的可靠性，進(jìn)一步利用小麥族多基因組學(xué)網(wǎng)站(http://202.194.139.32/blast/viroblast.php)，同時(shí)利用大麥參考基因組序列(Barley genome，https://www.nature. com/ articles/ nature22043)[25]，通過(guò)blastn(版本2.10.1+，設(shè)置E=1)將這些標(biāo)記對(duì)應(yīng)的原始基因序列比對(duì)到大麥的參考基因組中，通過(guò)人工篩選，挑選出相似度最高的序列的物理位置，構(gòu)建了一張大麥各染色體特異分子標(biāo)記在大麥全基因組的物理圖譜(圖3)。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，在之前篩選到的534個(gè)大麥各染色體特異的分子標(biāo)記中，有531個(gè)分子標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的基因序列都能比對(duì)到大麥同源群對(duì)應(yīng)的參考基因組中，進(jìn)一步說(shuō)明大麥跟小麥之間具有很好的共線性。其中有3個(gè)分子標(biāo)記(CINAU800、CINAU1734和CINAU1796)所對(duì)應(yīng)的基因序列比對(duì)不到大麥基因組中，有可能在大麥中不存在此基因的同源基因。在這3個(gè)標(biāo)記中，有2個(gè)來(lái)自1V染色體(CINAU1796、CINAU1734)，1個(gè)來(lái)自4V染色體(CINAU800)，并且這3個(gè)標(biāo)記在大麥的1H或4H上均能擴(kuò)增出特異條帶(圖4)。另外，從圖2中可以看出，之前來(lái)自于1V染色體的分子標(biāo)記CINAU1736 和CINAU1691對(duì)應(yīng)的基因序列分別比對(duì)到大麥的3H和4H染色體上，進(jìn)一步說(shuō)明這兩個(gè)分子標(biāo)記分別可以作為大麥3H和4H染色體的特異分子標(biāo)記(圖2)。由于本研究中沒(méi)有涉及大麥1H染色體的二體異附加系，在篩選大麥1H染色體特異分子標(biāo)記的時(shí)候，運(yùn)用排除法，通過(guò)圖2可進(jìn)一步證實(shí)除了分子標(biāo)記CINAU1736 和CINAU1691之外，其他篩選到的1H染色體特異分子標(biāo)記是可靠的。

左圖標(biāo)記為CINAU1736，右圖標(biāo)記為CINAU1691圖2 分子標(biāo)記CINAU1736和CINAU1691在大麥和大麥異附加系中的擴(kuò)增結(jié)果The marker in left figure is CINAU1736, and the other is CINAU1691Fig.2 The amplification of molecular markers CINAU1736 and CINAU1691 in barley and its disomic additional lines

圖3 大麥染色體特異IT標(biāo)記的物理位置Fig.3 Physical mapping of IT markers specific to chromosomes of Hordeum vulgare

左圖標(biāo)記為CINAU1734，中間標(biāo)記為CINAU1796，右圖標(biāo)記為CINAU800圖4 不同分子標(biāo)記在大麥和大麥異附加系中的擴(kuò)增結(jié)果The marker in left figure is CINAU1734, in the middle is CINAU1796, and in the right is CINAU800Fig.4 Amplification of the different markers in barley and its disomic additional lines

3 討 論

自20世紀(jì)以來(lái)，將小麥野生近緣物種中的優(yōu)異基因轉(zhuǎn)移到普通小麥?zhǔn)切←溣N的重要策略之一。目前，鑒定小麥背景中的外源染色體及染色體片段主要方法是分子細(xì)胞遺傳學(xué)和分子標(biāo)記。利用分子細(xì)胞遺傳學(xué)技術(shù)原位雜交可以有效地檢測(cè)小麥背景中的外源染色體身份，但是原位雜交技術(shù)步驟繁瑣、耗時(shí)長(zhǎng)，分子標(biāo)記是一種快速、高效且準(zhǔn)確的檢測(cè)外源染色體的方法，可以彌補(bǔ)分子細(xì)胞遺傳學(xué)鑒定的不足，對(duì)外源易位材料進(jìn)行更精細(xì)的鑒定。在小麥野生近緣種基因組序列匱乏的情況下，以往野生物種的標(biāo)記多來(lái)自普通小麥，如RFLP、SSR、EST標(biāo)記等。但這類(lèi)標(biāo)記多數(shù)是根據(jù)小麥基因組設(shè)計(jì)，向近緣物種的轉(zhuǎn)化效率低，可在近緣物種中利用的標(biāo)記數(shù)目少，遠(yuǎn)不能滿足外源染色質(zhì)追蹤和外源目標(biāo)基因定位的需求。例如秦丹丹等[41]利用416個(gè)小麥SSR標(biāo)記在157份大麥材料中進(jìn)行擴(kuò)增，最終僅發(fā)現(xiàn)有54個(gè)SSR標(biāo)記能擴(kuò)增出清晰且多態(tài)性穩(wěn)定的條帶，其多態(tài)率為12.98%；Varshney等[42]根據(jù)111 090個(gè)大麥EST序列設(shè)計(jì)了2 823個(gè)EST-SSR分子標(biāo)記，結(jié)果只篩選到大麥染色體特異的185個(gè)EST-SSR標(biāo)記，多態(tài)率為6.55%。在簇毛麥中，曹亞萍等[43]和Zhao等[44]分別根據(jù)小麥的EST序列，開(kāi)發(fā)了240個(gè)EST-STS分子標(biāo)記和607個(gè) EST分子標(biāo)記，最終只篩選到簇毛麥染色體特異的分子標(biāo)記分別是13個(gè)和58個(gè)，多態(tài)率分別是5.42%和9.56%。

相對(duì)于其他標(biāo)記，IT標(biāo)記的優(yōu)勢(shì)是它的擴(kuò)增產(chǎn)物包含了變異頻率更大的內(nèi)含子區(qū)域，具有更高的多態(tài)性和穩(wěn)定性；小麥近緣物種基因組測(cè)序信息的釋放，使高通量開(kāi)發(fā)IT標(biāo)記成為可能。Wang等[39]在4VS上開(kāi)發(fā)了359個(gè)IT分子標(biāo)記，其中有232個(gè)標(biāo)記可以擴(kuò)增出簇毛麥特異性條帶，多態(tài)率達(dá)到64.62%；Zhang等[40]利用簇毛麥和小麥基因組測(cè)序信息開(kāi)發(fā)了1 624個(gè)IT標(biāo)記，其中841個(gè)標(biāo)記定位到簇毛麥1V-7V染色體上，多態(tài)率為51.79%。本研究利用此套引物，共篩選到大麥染色體特異的分子標(biāo)記534個(gè)，多態(tài)率為23.56%，也略高于其他大麥分子標(biāo)記。這些研究結(jié)果表明該套IT標(biāo)記，不僅能在簇毛麥染色體上具有較高的擴(kuò)增多態(tài)性，在其他小麥屬的野生近緣種中也具有較高的可轉(zhuǎn)移性。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，這類(lèi)標(biāo)記不僅可以鑒定小麥背景中的外源染色體，同時(shí)在比較基因組學(xué)、分類(lèi)研究和基因分型等方面都具有重要的應(yīng)用價(jià)值。因此，可以認(rèn)為IT標(biāo)記是一種多態(tài)性高、穩(wěn)定性好、低成本的小麥屬野生近緣種的特異分子標(biāo)記之一。