全 文 ：文章编号:1000-1573(2007)04-0009-04
普通小麦-华山新麦草异附加系的 SSR分析①
武　军 , 　赵继新 , 　陈新宏 , 　刘淑会 ,
杨群慧 , 　魏芳琴
(西北农林科技大学 农学院 , 陕西 杨凌 712100)
摘要:为了建立一套完整的小麦-华山新麦草异附加系 , 从筛选出的 46 对在华山新麦草与小麦间具有多态性
的 SSR引物中选出 7 对扩增条带清晰的引物 ,对 20个小麦-华山新麦草二体附加系进行归类分析。结果发现:
出现了 11 个小麦-华山新麦草异附加系类型 ,说明在这 20 个附加系中包括了华山新麦草 7 个同源群的附加
系 ,并探讨了小麦与华山新麦草杂交及其后代衍生过程中发生华山新麦草染色体间重排的可能。
关　键　词:小麦;华山新麦草;异附加系;SSR分析;染色体间重排
中图分类号:S 334.3　　　　　　　　文献标识码:A
SSR analysis on wheat (Triticum aestivum L.)-
Psathyrostachys huashanica alien addition lines
WUJun, ZHAO Ji-xin, CHEN Xin-hong , LIU Shu-hui ,
YANGQun-hui , WEI Fang-qin
(Co llege of Agronomy , Northwest Agriculture and Forestry Univ ersity , Yang ling 712100 , China)
Abstract:To build a set of dif ferent new entire w heat (Trit icum aest ivum L .)-Psathyrostachys
huashanica alien addition lines , 20 wheat-Psathyrostachys huashanica alien addi tion lines were w ere
selected for g rouping analysis by 7 pairs of simple sequence repeat(SSR).The results of SSR analy-
sis illust rate , 11 wheat-Psathyrostachys huashanica addition lines type , suggesting that the 20 addi-
tion lines are included in the chromosomes from 7 homoeologous groups of Psathyrostachys huashan-
ica.This paper discusses the w heat with Psathyrostachy s huashanica hybridization and their descen-
dant of Psathyrostachys huashanica chromosome , and the possibility of rearrangement during the
process.
Key words:wheat(Trit icum aestivum L);Psathyrostachys huashanica ;alien addition line;anal-
y sis SSR;chromosome again arrangement
　　小麦异附加系是利用染色体工程方法将携带外
源基因的染色体转移到小麦遗传背景中而培育的一
种非整倍体材料 ,其中二体异附加系是研究和利用
价值最高的一种 ,它是进一步创造异代换系和易位
系的重要桥梁材料 ,是探讨小麦与其近缘植物亲缘
关系 ,进行基因定位等遗传研究的基础材料 ,在理论
研究和育种实践中都有十分重要的价值。
目前世界上已育成小麦与黑麦(Secale)、山羊
草(Aegi lops)、偃麦草(Elytrigia)、簇毛麦(Haynal-
dia)、大麦(Hordeum)、赖草(Leymus)、新麦草(Psa-
① 收稿日期:2007-02-26
基金项目:西北农林科技大学科研专项基金资助项目(01140506)
作者简介:武　军(1970-), 男 ,陕西南郑人 , 博士 ,主要从事小麦远缘杂交育种研究.
通讯作者:陈新宏(1966-), 男 ,陕西周至人 , 副研究员 ,博士 , 主要从事小麦远缘杂交育种研究
第 30卷第 4期
2 0 0 7年 7月
河 北 农 业 大 学 学 报
JOURNAL OF AGRICU LT URAL UNIVERSI TY OF HEBEI
　 　 Vol.30 No.4
Jul .2 0 0 7
thyrostachys)等二体异附加系 200多个以及一些多重
异附加系[ 1] 。如 Driscoll和 Sears获得`中国春 -` 帝
国 (Imperial)整套附加系[ 2] ;Masahiro等选育出 10
个小麦 -大赖草附加系[ 3] 。我国异附加系研究较
晚 ,李振声等培育出了小偃 759 、小偃 7231 、小偃
1192 、小偃 74E20 、小偃蓝粒等异附加系[ 4] ;何孟元
等获得了 14个(两套)小麦-天蓝冰草异附加系[ 5] ;
刘大钧等培育出小麦-簇毛麦 V2 、V3 、V4 、V6 和
V7 五个异附加系等[ 6-7] 。华山新麦草(Psathy-
rostachys huashanica Keng.2n =14 ,NN )属禾本科
早熟禾亚科小麦族新麦草属多年生草本植物 ,是我
国华山特有种[ 8] 。由于它具有耐旱 、抗寒 、耐瘠 、早
熟 、抗病等多种优异的生物学特性[ 9-13] ,颇受植物
系统学家和育种工作者的关注 。目前对华山新麦草
的形态学及其与普通小麦杂交种的细胞遗传学特征
有过一些研究[ 14-18] ,但这些研究大多是针对个别材
料的研究 ,没有涉及整套附加系。分子标记技术在
外源染色质检测和异附加系鉴定方面已被广泛应用 ,
Sharp等用 RFLP 技术成功鉴定了小麦-大麦(Hor-
deum vulgare)、小麦-黑麦(Secale)以及小麦-小伞
山羊草(Aegilops umbel lulata)的全套异附加系[ 19] ,
薛秀庄等对普通小麦×披碱草(Elymus rect isetus)
属间杂种的 36个后代用 RAPD和染色体原位杂交
分析 , 检测出附加到普通小麦中的披碱草染色
体[ 20] , Pei等利用 20个小麦 SSR标记区分了小麦-
尾状山羊草 (Aegi lops markgraf ii)附加系[ 21] ,
Hernández等对 SSR 技术在小麦-智利大麦(H .
chilense)杂交后代异附加系遗传分析中的利用进行
了研究[ 22] 。
本研究就是从建立一套完整的小麦-华山新麦
草二体异附加系的目的出发 ,利用 SSR对 20 个小
麦-华山新麦草异附加系进行归类分析 ,以期获得
整套的小麦-华山新麦草异附加系 。
1　材料与方法
1.1　材料
本研究中所用到的材料包括小麦-华山新麦草
衍生后代中的 20个二体附加系及其原始亲本:普通
小麦品种 7182(Tri ticum aest ivum L., 2n =6 x =
42 , AABBDD),华山新麦草。
1.2　方法
1.2.1　基因组 DNA的提取　普通小麦品种 7182 、
华山新麦草及后代附加系的 DNA 提取参照 Sharp
等的 SDS方法[ 12] 。
2.1.2 　微卫星(SSR)分析 　SSR 引物序列来自
Röder 等和 Pestsova 等发布的SSR引物序列[ 23-24] ,
由上海生工生物技术有限公司合成。干粉状的引物
用超纯水溶解到 20 μmol L ,使用前以 1×TE 稀释
到 2 μmol L。
反应在 MJ-200 上扩增 , SSR扩增反应体系
20μL , 其中 10 ×PCR 缓冲液 2.0 μL , dNTP 0.2
mmol L ,Mg2+2.5 mmol L ,SSR引物 0.25 μmol L ,
Taq 酶 1.25 U ,模板 DNA 70 ng 。扩增反应程序:
94℃变性 4 min , 94℃ 1 min 、(60 、55或 50℃)退火
50 s 、72℃1 min ,循环 35次 ,72℃延伸 10 min。6%
变性聚丙烯酰胺凝胶电泳 ,电泳参数为恒定功率 80
W ,银染显色[ 25] 。
2　结果与分析
2.1　华山新麦草与小麦间多态性引物的筛选
选用已定位于小麦 7个部分同源群 21 对染色
体上的 278对SSR引物 ,以华山新麦草和小麦材料
7182的基因组 DNA为模板进行 PCR分析 ,进行引
物筛选 。共筛选出 46对引物 ,它们能够扩增出小麦
不具有而华山新麦草具有的特征条带(图 1)。
1 , 3 , 5 , 7 为小麦 7182;2, 4 , 6 , 8.为华山新麦草;M.SSR 分子量
Marker(pUC18 Msp I);1 , 2.引物 Xgwm60 的扩增结果;3 , 4.引物
Xgwm 314的扩增结果;5 , 6.引物 Xgwm 674的扩增结果;7 , 8.引物
Xgdm 107的扩增结果。箭头所指是华山新麦草具有的特征条带
图 1　华山新麦草与小麦间多态性引物 PCR 结果
Fig.1　PCR results of polymorphic primers between wheat
and Psathynrostachys huashanica
2.2　附加系的 SSR分析
选用其中扩增条带清晰的 7 对引物(表 1),以
20个附加系及其双亲华山新麦草和 7182的基因组
DNA为模板进行 PCR分析。结果显示:在 7对引
物中 ,引物 Xgdm107在 20个附加系扩增出相同的
华山新麦草特征条带;另外 6对引物在附加系 1 、9 、
15和 18中都有 2对引物扩增出华山新麦草特征条
带 ,附加系 14有 3对引物扩增出华山新麦草特征条
带 ,其它附加系除了株系 8都只有一对引物扩增出
华山新麦草特征条带(表 2)。
10　　　　　 河 北 农 业 大 学 学 报 第 30卷
表 1　应用于附加系分析的 SSR引物
Table 1　SSR primers for addition lines analysis
SS R引物
SSR primers
同源群
Homoelo gous
groups
引物序列
Sequence of primer sets
退火温度 ℃
An.Temp.
Xgwm60 7A TGT CCT ACA CGG ACC ACG T GCA TTG ACA GAT GCA CAC G 60
Xgwm 314 3D AGG AGC TCC TCT GTG CCA C T TC GGG ACT CTC TTC CCT G 55
Xgwm 391 3A ATA GCG AAG TCT CCC TAC TCC A ATG TGC ATG TCG GAC GC 55
Xgwm 674 3A TCG ACC GAT TT T TCC TGC TGA CCG AGT TGA CCA AAA CA 60
Xgdm 107 2D AGC AAC AAA CGC GAG AGC TGA CAC CCG GTT GTT GG 55
Xgdm 118 5D CCA ACA CTT TGT TGG CCA G CAG GAT GCT CTG ACA AGC AA 55
Xgdm 126 1D TCC ATC ATA TCC GTA GCA CA CGT GGT TGA TTT CAG GAG GT 60
　　用不同的引物所扩增出的华山新麦草特征条带
可以把不同的华山新麦草附加系区分开来 ,引物
Xgwm 314在附加系 3 、10 、11 、12 和 17 ,引物 Xg-
wm60在附加系 6 、13 、19 和 20 ,引物 Xgwm391 在
附加系 7和 16上分别扩增出各自相同的华山新麦
草特征条带 , 另外 , Xgwm674 、Xgdm118 和 Xg-
dm126分别在附加系2 、4和5上扩增出1条不同华
山新麦草的特征带 ,而附加系 8只在引物 Xgdm107
上扩增出华山新麦草的特征条带(表 2),图 2 是引
物 Xgwm674在附加系 SSR分析中的示例。
如果用ABCDEFG分别表示不同的华山新麦草
染色体 ,由以上结果可推知:附加系 2 、4 、5和 8分别
附加不同的华山新麦草染色体 ,用A 、C 、D和 G表示;
附加系 3 、10 、11 、12和 17附加 1对相同的华山新麦
草染色体 ,用B表示;附加系 6 、13 、19和 20附加 1对
相同的华山新麦草染色体 ,用 E表示;附加系 7和 16
附加 1对相同的华山新麦草染色体 ,用 F 表示;而附
加系 1 、9 、15和 18则分别拥有 2条不同的华山新麦
草染色体的标记 ,其附加染色体用 AB 、BC 、AD和 CD
表示 ,说明在小麦与华山新麦草杂交及其后代衍生过
程中 ,发生了AB 、BC 、AD和 CD华山新麦草染色体间
的重排;附加系 14拥有 3条不同的华山新麦草染色
体的标记 ,说明发生了 BEF 华山新麦草染色体间的
重排。同时 ,由于出现了 11个小麦-华山新麦草异
附加系类型 ,因而可以确定在这 20个附加系中包括
了华山新麦草 7个同源群的附加系。
表 2　20 个附加系及其双亲 SSR分析
Table 2　SSR analysis of 20 addition lines and their parents
引物
Primers
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 7182 H
Xgwm60 - - - - - + - - + - - - + + - - - - + + - +
Xgwm 314 + - + - - - - - + + + + - + - - + - - - - +
Xgwm 391 - - - - - - + - - - - - - + - + - - - - - +
Xgwm 674 + + - - - - - - - - - - - - + - - - - - - +
Xgdm 107 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - +
Xgdm 118 - - - + - - - - - - - - - - - - - + - - - +
Xgdm 126 - - - - + - - - - - - - - - + - - + - - - +
AB A B C D E F G BC B B B E BEF AD F B CD E E
　　注:H:华山新麦草;+:具有华山新麦草的特征条带;-:无华山新麦草的特征条带;1 ～ 20:20个附加系的代号;ABCDEFG:表示不同的华
山新麦草染色体.
图中的 1～ 20为小麦-华山新麦草附加系的代号;H:华山新麦草;M:SSR分子量 Marker(pUC18 Msp I);箭头所指是华山
新麦草具有的特征条带。
图 2　SSR 引物 Xgwm674 在华山新麦草附加系的分析
Fig.2　SSR analysis of the primer Xgwm674 in chromosome addition lines
11　第 4期　　　 武　军等:普通小麦-华山新麦草异附加系的 SSR分析
3　结论与讨论
染色体异附加系是染色体工程育种与遗传研究
的重要中间材料 ,它是进一步创造异代换系和易位
系的重要桥梁材料 ,是探讨小麦与其近缘植物亲缘
关系 ,进行基因定位等遗传研究的基础材料 ,因而建
立起一套完整的小麦-华山新麦草附加系 ,在理论
研究和育种实践中都有十分重要的价值 。本研究利
用 7对 SSR引物将 20个小麦-华山新麦草异附加
系区别开来 ,建立起了一套完整的小麦-华山新麦
草附加系 。
在过去的研究中 ,马翎健等在普通小麦与华山
新麦草杂交后代 H9802-6中检测出了 1个异附加
系[ 17] ,赵继新等在小麦-华山新麦草衍生后代中检
测出两个异附加系 H9015-17-1-9 、H9017-14-
16-5 ,并对其进行了分子细胞遗传学分析[ 18] 。在
陈漱阳研究员进行的普通小麦与华山新麦草杂交成
功的基础上[ 15] ,本研究从小麦-华山新麦草衍生后
代中筛选出 20 个附加系 ,通过 SSR分子标记技术
将其归入 7类 ,也就是说在这 20个附加系中包括了
华山新麦草 7个同源群的附加系。而这些不同附加
系中的华山新麦草染色体与小麦染色体间的部分同
源群关系的确定仍需要进一步研究 。
普通小麦内存在涉及 4AL 、5A L 和 7BS 的染色
体重排[ 26] ,黑麦[ 27] 和鹅冠草(Roegneria kamoji)[ 28]
也有类似的重排现象 。本研究中发现附加系的株系
1 、9 、14 、15和 18则分别拥有 2-3条不同的华山新
麦草染色体的标记 ,说明在小麦与华山新麦草杂交
及其后代衍生过程中 ,华山新麦草染色体间发生了
重排 ,要进一步证实这个结论 ,还需要利用多种方法
去研究。同时这些华山新麦草染色体 SSR 标记的
建立 ,将有助于快速检测导如普通小麦背景中的华
山新麦草染色体 ,对利用华山新麦草中的优异基因
改良普通小麦具有重大意义。
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(下转第 18页)
12　　　　　 河 北 农 业 大 学 学 报 第 30卷
后者高的情况 ,试验结果也证实了这一点。因而在
这里提出 1组测验种的选择 ,要具有相近的一般配
合力水平 ,从而避免测验种自身配合力的差异有可
能给试验结果带来的误差 。
致谢:感谢美国农业部农业试验站作物遗传与
育种研究中心(USDA -ARS , Crop Genetics and
Breeding Research Uni t , Tif ton , 31793 )的 N.W.
Widstrom 博士和 B.Z.Guo博士所提供的试验群体
材料 。中国农科院张世煌博士对论文写作给予修改
并提出关键性指导 ,在此表示衷心的感谢。
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18　　　　　 河 北 农 业 大 学 学 报 第 30卷