全 文 ：植物生理学通讯 第 43卷 第 4期，2007年 8月678
小麦体细胞无性系 SSR位点的遗传变异特性分析
杨随庄 1,3，王红梅 1，杨晓明 2，王化俊 3，尚勋武 3,*
甘肃省农业科学院 1生物技术研究所，2作物研究所，兰州 730070；3甘肃农业大学农学院，兰州 730070
提要：研究结果表明：(1)小麦体细胞无性系SSR位点变异类型有：扩增片段迁移率的变大或变小、扩增片段缺失以及新
的扩增片段；(2)变异特点为：变异频率与基因型有关，不同染色体组上的SSR位点变异频率不同，而不同无性系后代的
SSR位点变异频率也不同；(3)同一SSR位点的变异类型在同一基因型的无性系后代中变异表现一致，在不同基因型无性
系后代中的变异表现不同，有的SSR位点在无性系后代中表现出一致的变异，而有的则不一致。
关键词：小麦；体细胞无性系；SSR位点；遗传变异
Analysis of Genetic Variation Character on SSR Loci of Somaclones in Wheat
(Triticum aestivum L.)
YANG Sui-Zhuang1,3, WANG Hong-Mei1, YANG Xiao-Ming2, WANG Hua-Jun3, SHANG Xun-Wu3,*
1Biotechnology Research Institute, 2Crop Research Institute, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, China;
3College of Agronomy, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China
Abstract: Research results indicated that the types of somaclonal variation on SSR loci in wheat consist
of addition, deletion, absence of DNA fragments and newly amplified band; the frequency of somaclonal varia-
tion on SSR loci was related to donor genotypes, different frequency of somaclonal variation was found on
SSR loci located on different chromosome groups; and also among different somaclonal progenies derived
from the same donor genotypes and the differentones; the type of somaclonal variation was same on SSR loci
in the somaclonal progenies derived from the same genotype, but different in the somaclonal progenies derived
from different genotype; on some SSR loci, the type of somaclonal variation were same in the somaclonal
progenies, and on other SSR loci, that were not the same.
Key words: wheat (Triticum aestivum); somaclone; SSR loci; genetic variation
收稿 2007-05-14 修定 　2007-07-03
资助 甘肃省自然科学基金(ZS991-A2 1-041-N)。
* 通讯作者( E-m a i l：S ha n g xw @ g sa u . ed u . cn；T el：
09 31 -7 63 11 45 )。
体细胞无性系变异作为一种创造突变的人工
诱变技术，已广泛应用于各种作物种质资源创新
和品种改良，育成新的品种已在生产中得到应用
(Jain 2001)。人们相继从形态学、细胞学、生理
学、生物化学、分子水平等不同层次上揭示了体
细胞无性系变异的机制和特点(韦彦余等 2004)。
研究体细胞无性系变异的的方法有多种，最简单
直观的鉴定方法是表现型鉴定，这已有大量的报
道(刘景松等 2006；Larkin等 1984)。同工酶分析
检测的生化变异是相对方便的方法，但由于可利
用标记数目少以及区分近缘品种有困难，其应用
受到限制。基于 PCR技术上的各种分子标记技术
具有多态性高、实验成本低、可重复性好、易
操作等优点，特别是简单重复序列(simple sequ-
ence repeat，SSR)分子标记技术已广泛用于植物
体细胞无性系变异研究。近年来，人们采用 PCR
及其衍生技术对多种植物的体细胞无性系变异进行
了研究，并揭示了体细胞无性系 DNA的多态性
(Rahman和 Rajora 2001；张志清等 2006；王立
新等 2005)。本文以小麦幼胚无性系 R5代为材
料，用 55对小麦 SSR引物对小麦体细胞无性系
DNA多态性作了分析，研究体细胞无性系SSR位
点的遗传变异特点，以期能为体细胞无性系变异
应用于改良小麦品种提供参考。
材料与方法
普通小麦(Triticum aestivum L.)品种‘永良 4
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号’、‘陇春 2 1 号’和‘花培 9 3 5 5’及其幼
胚组织培养无性系第 5代(R5)，共计 29个供试材
料。‘永良 4 号’的 10 个无性系编号为 1 ~1 0，
‘花培 9355’的 9个无性系编号为 11~19，‘陇
春 21号’的 7个无性系编号为 20~26。所有无性
系都来源于各自供体亲本的一个幼胚愈伤组织诱
导、继代、分化培养的再生植株。
提取DNA，取叶片放在液氮中研磨成粉末，
采用 CTAB法提取小麦总DNA。提取的DNA经
0.8%琼脂糖凝胶和紫外分光光度计检测，DNA无
降解，测定的OD260/ 280的比值在 1.8~2.0之间，适
合于PCR扩增，用TE溶液稀释成25 ng·µL-1备用。
选用 55对 Röder等(1998)开发的Xgwm系列
S S R 引物，引物代号为 2、6、3 0、3 3、3 7、
47、60、66、67、70、72、88、95、99、106、
107、111、113、114、120、130、131、155、
157、159、161、169、179、194、205、219、
232、257、261、272、275、294、325、337、
339、357、340、471、495、512、513、533、
537、539、577、582、583、595、604、610，
由上海生工生物工程技术服务有限公司合成。
PCR反应总体积为 25 µL，其中含 1 U Taq
DNA聚合酶(TaKaRa公司)、10×Tris-HCl缓冲液
(pH 8.3)、1.5 mmol·L-1 MgCl2、200 pmo1·L-1
dNTP、65 ng引物和 50 ng模板DNA。PCR反应
条件为：扩增前 94 ℃预变性 3 min；然后在 94
℃中变性 1 min，50~60 ℃ (视引物而定)退火 1
min，72 ℃延伸 1 min，扩增 35个循环；最后
在 72 ℃延伸 10 min，于 4 ℃下保存。
聚丙烯酰胺凝胶浓度为 6%，50 mL凝胶溶液
的配方为 10 mL 30%丙烯酰胺(Acr:Bis=19:1)、5
mL 10×TBE、35 mL H2O、200 µL 10%过硫酸铵
和 70 µL TEMED。扩增产物中加入 5 µL上样缓
冲液(95 mL甲酰胺中加入2 mL pH 8.0的10 mmol·
L-1 EDTA、0.09 g二甲苯氰、0.09 g溴酚蓝，
定溶至 100 mL)后点样，每个点样孔内扩增产物
的上样量为 7 µL，以 1×TBE缓冲液为介质，800
V稳压电泳 90 min后硝酸银染色，银染按严学兵
(2005)文中的方法进行。
实验结果
1 小麦体细胞无性系的 SSR位点变异类型
以未经组织培养的供体亲本为对照，从 PCR
产物的聚丙稀酰胺凝胶电泳结果来看，SSR位点
变异有 4种类型：(1)扩增片段迁移率变小(图 1-
a)；(2)扩增片段迁移率变大(图 1-b)；(3) SSR位点
缺失(图 1-c)；(4)新的扩增片段(图 1-d)。
2 小麦体细胞无性系 SSR位点变异的特点
表 1、表 2 显示：
(1)小麦体细胞无性系SSR位点遗传变异频率
与基因型有关。用 55对小麦 SSR引物对 3个基因
型供体亲本进行 PC R 扩增，‘永良 4 号’有 40
对 SSR引物可扩增出条带，再用这 40对 SSR引
物对‘永良 4号’及其 10个无性系后代材料进
行扩增，扩增产物对比分析表明，在这 10 个无
性系后代的 400个SSR位点上有 61个SSR位点产
生变异，变异频率为 15.25%。‘花培 9355’有
51对引物可扩增出条带，分析这 51对引物在‘花
培 9355’的 9个无性系后代中的 459个 SSR位点
扩增的结果表明，85个 SSR位点发生变异，变
异频率为 18.52%。而‘陇春 21号’有 39对引
物可扩增出条带，这 39对引物在‘陇春 21号’
的7个无性系后代中的273个SSR位点扩增的结果
表明，有 81个 SSR位点发生变异，变异频率为
29.67% (表 1)。
(2)小麦不同染色体组上SSR位点的变异频率
不同。在选用的 55对 SSR引物中，有 21对分布
在 b组染色体上，19对分布在 a组染色体上，15
对分布在 d组染色体上，覆盖了小麦 42条染色体
全基因组。‘永良 4 号’无性系后代在可扩增条
带的 40个 SSR位点上，29个位点发生变异，有
9个位于 a组染色体上(占变异位点数的 31.03%)，
有 1 5 个位于 b 组染色体上 (占变异位点数的
51.72%)，有 5个位于 d组染色体上(占变异位点
数的 17.24%)。‘花培 9355’无性系后代在可扩
增条带的 51个 SSR位点上，42个位点发生变异，
有13个位于a组染色体上(占变异位点数的30.95%)，
有 1 7 个位于 b 组染色体上 (占变异位点数的
40.48%)，有 12个位于 d组染色体上(占变异位点
数的 28.57%)。‘陇春 21号’无性系后代在可扩
增条带的 39个 SSR位点上，32个位点发生变异，
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有9个位于a组染色体上(占变异位点数的28.13%)，
有 1 4 个位于 b 组染色体上 (占变异位点数的
43.75%)，有 9个位于 d组染色体上(占变异位点
数的 28.13%)。3个基因型无性系后代在发生变异
的 103个位点上，位于 a组染色体上的有 31个(占
变异位点数 30.10%)，位于 b组染色体上的有 46
个(占变异位点数的 44.66%)，位于 d组染色体上
的有 26个(占变异位点数的 25.24%) (表 2)。由此
可以看出，3个基因型的无性系后代中，小麦体
细胞无性系变异频率以b组染色体上的SSR位点为
最高，而 a组和 d组染色体上的 SSR位点遗传变
异相差不大。
(3)同一基因型的不同无性系后代的SSR位点
遗传变异频率不同。‘永良 4 号’无性系后代的
40个可扩增条带的SSR位点上，10个无性系后代
的 SSR位点发生变异的位点数介于 5~10个之间，
变异频率介于 12.50%~25.00%；‘花培 9355’的
无性系后代的 51个可扩增条带的 SSR位点上，9
个无性系后代的 SSR位点发生变异的位点数介于
6~15个之间，变异频率介于 11.76%~29.41%；
‘陇春 21号’无性系后代的 39个可扩增条带的
SSR位点上，7个无性系后代材料的 SSR位点发
生变异的位点数介于 5~15个之间，变异频率介于
12.82%~38.46% (表 1)。
(4)同一SSR位点在同一基因型的无性系后代
中的变异表现一致，即在所有的无性系后代中表
现扩增片段迁移率变大或变小，但变异扩增片段
的迁移率因 SSR位点不同而有差异；在有的 SSR
位点上，变异扩增片段的迁移率相同(图 1-b)，而
在有的 SSR位点上，变异扩增片段的迁移率不相
同(图 1-a)；在不同基因型无性系后代中的遗传变
异表现不同，有的 SSR位点在 3个基因型的无性
系后代中表现出一致的变异(扩增片段迁移率变大
或变小)，而有的 SSR位点在 3个基因型的无性系
后代中表现出不一致的变异(扩增片段迁移率在有
的无性系后代中变大，而在有的中表现变小)。统
计3个基因型无性系后代中能产生扩增条带并表现
有差异的 18个SSR位点可以看出，表现一致的变
异位点有 11个，不一致的变异位点有 7 个。
讨 论
幼胚培养可以引起小麦农艺性状和生理生化
特性的变异(Jain 2001；韦彦余等 2004)。本文用
SSR分子标记技术从DNA水平上也表明，通过幼
图 1 3个小麦品种及其无性系R5代的 PCR扩增
Fig.1 Amplifications of three wheat varieties and their somaclones in R5 generation by PCR
a：Xgwm513 引物的扩增，M为 DNA标准分子量(200 bp)，对照为‘花培 9355’，11~19 为其无性系 R5 代；b：Xgwm495
引物的扩增，M为 DNA标准分子量(200 bp)，对照为‘陇春 21 号’，20~ 26 为其无性系 R5 代；c和 d：Xgwm194 和 Xgwm131
引物的扩增，M 为 D N A 标准分子量( 2 0 0、1 0 0 b p )，对照为‘永良 4 号’，1 ~ 1 0 为其无性系 R 5 代。
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人在小麦、白杨树中的研究结果(王立新等 2005；
张志清等 2006；Rahman和 Rajora 2001)相似。
小麦体细胞无性系农艺性状变异频率与基因
型有关(Larkin等 1984)。本文用 SSR分子标记技
术得到的结果表明，小麦体细胞无性系 SSR位点
变异频率和基因型有关，这与前人在农艺性状研
究中的结果相似。本文还观察到，小麦体细胞无
性系的不同染色体组SSR位点变异频率不同， b组
染色体上的 SSR位点变异频率高于其它二个染色
体组，即 b组染色体上的 SSR位点为小麦体细胞
无性系变异的热点位点。SSR分析小麦遗传多样
性的结果也表明，小麦 b组染色体上的遗传多样
性高于其它二个染色体组(郭小丽等 2004)。据此
可以推测，位于 b组染色体上的 SSR位点可能更
易受组织培养条件和培养过程的影响，因而表现
出较高的变异频率。有关这方面的研究尚少报道，
还需在大量的基因型无性系后代中进行验证。
同一基因型的不同无性系后代的农艺性状表
现有异(Larkin等 1984)。本文的结果表明，同一
基因型的不同无性系后代的 SSR位点变异频率不
同，SSR片段迁移率也有差异。虽然 SSR位点处
于基因组的非编码区，与农艺性状的变异并无直
接关系，但说明组织培养产生的DNA水平变异在
不同无性系后代中是不均等的，这种变异有利于
创造类型不同的无性系，可为选育新品种提供更
多的选择机会。
总之，在一个基因型的无性系后代中，某一
特定的 SSR位点上的变异表现一致；而在不同的
基因型无性系后代中，有的 SSR位点上的变异表
现为一致，而有的 SSR位点上则表现为不一致，
前者变异频率高于后者。其机制还不清楚。
表 2 不同染色体组的 SSR位点变异频率
Table 2 Frequency of somaclonal variation on SSR loci located on different chromosome groups
a组染色体 b组染色体 d组染色体
基因型 变异 SSR位点数
变异位点数 变异频率 /% 变异位点数 变异频率 /% 变异位点数 变异频率 /%
‘永良 4 号’R 5 29 9 31.03 1 5 51.72 5 17.24
‘花培 9 3 5 5’R 5 42 1 3 30.95 1 7 40.48 1 2 28.57
‘陇春 2 1 号’R 5 32 9 28.13 1 4 43.75 9 28.13
合计 103 3 1 30.10 4 6 44.66 2 6 25.24
表 1 不同基因型无性系 SSR位点的变异
Table 1 Somaclonal variation on SSR loci of different
somaclones from the same genotype
基因型 无性系 R5 SSR位点数 变异 SSR 变异频率 /%
位点数
‘永良 4 号’ 1 40 5 12.50
2 40 1 0 25.00
3 40 6 15.00
4 40 5 12.50
5 40 7 17.50
6 40 5 12.50
7 40 5 12.50
8 40 5 12.50
9 40 6 15.00
1 0 40 7 17.50
合计 　 400 6 1 15.25
‘花培 9 3 5 5’ 1 1 51 1 1 21.59
1 2 51 8 15.69
1 3 51 1 5 29.41
1 4 51 9 17.65
1 5 51 1 0 19.61
1 6 51 8 15.69
1 7 51 1 1 21.59
1 8 51 6 11.76
1 9 51 7 13.73
合计 　 459 8 5 18.52
‘陇春 2 1号’ 2 0 39 1 5 38.46
2 1 39 1 3 33.33
2 2 39 1 3 33.33
2 3 39 1 2 30.77
2 4 39 1 4 35.89
2 5 39 5 12.82
2 6 39 9 23.08
合计 　 273 8 1 29.67
胚培养和愈伤组织继代，可以引起小麦基因组
DNA片段的变化，即小片段碱基的缺失或增加、
SSR位点的缺失以及新扩增片段的出现，这与前
植物生理学通讯 第 43卷 第 4期，2007年 8月682
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