全 文 ：书玉米胚乳突变基因犪犲连锁累赘的犛犛犚分析
乔岩１，王汉宁２，张成１，杨芳１
（１．陇东学院农林科技学院，甘肃 庆阳７４５０００；２．甘肃农业大学农学院，甘肃 兰州７３００７０）
摘要：本研究通过与玉米胚乳突变基因犪犲连锁的ＳＳＲ标记对轮回亲本不同的２个回交一代群体犪犿狔犾狅狊犲犲狓狋犲狀犱犲狉
（犪犲）基因两侧的连锁累赘进行了ＳＳＲ分析，通过均匀分布在犪犲基因所在的Ｃｈｒ５连锁群上的ＳＳＲ标记对这２个回
交群体的染色体遗传背景回复率开展研究，结果表明，通过 ＭＡＳ可以将回交群体ＣＨＢＣ１Ｆ２ 染色体两侧的连锁累
赘分别限定到１３．２和１７．２ｃＭ，将另一回交群体ＤＨＢＣ１Ｆ２ 的染色体的单侧连锁累赘限定到１３．９ｃＭ。背景选择
的结果表明，通过基因组的负选择可以使ＣＨＢＣ１Ｆ２ 群体中某些植株的５号染色体的遗传背景回复率达到８５．７％，
使ＤＨＢＣ１Ｆ２ 群体的染色体的遗传背景回复率达到８７．５％。通过高密度的遗传连锁图谱（比如１０～２０ｃＭ）就可以
直接选择在目的基因附近发生重组的个体，减少不需要的染色体片段，降低目标基因附近的搭载效应。
关键词：分子标记辅助选择；犪犲基因；轮回亲本；遗传背景回复率；连锁累赘
中图分类号：Ｑ９４３．２；Ｓ５１３．０３５．３　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００４５７５９（２０１１）０１０１４００８
　 连锁累赘（ｌｉｎｋａｇｅｄｒａｇ）是指在传统的回交育种过程中，在目标基因的转移中往往带入了非轮回亲本上的染
色体片段，这些染色体片段上携带有不利性状的基因，这些不良基因与目标基因形成连锁，从而造成育种目标与
预期结果不一致的现象［１］。回交有利于打破基因间的连锁，可增加重组型在群体中的比率，但是通过传统的回交
选择很难将连锁累赘控制到很小的范围，Ｓｔａｍ和Ｚｅｖｅｎ［２］，Ｔａｎｋｓｌｅｙ［３］研究发现，在传统的回交育种中，即使回交
２０代，在目标基因周围还能发现长达１０ｃＭ的供体亲本染色体片段，而对大多数植物来说，１０ｃＭ长的染色体片
段中的ＤＮＡ已足够包含几百个基因，传统的回交只能通过增加回交育种的次数来提高重组型在群体中的比率，
但无法从本质上鉴别基因的附近所发生的遗传重组。
高直链淀粉玉米种质资源的创新采取了回交选育的策略，即通过连续回交的手段将隐性基因犪犲转移到受体
亲本中去［４］，该基因位于玉米第５染色体长臂上，编码ＳＢＥＩＩｂ（淀粉分枝酶），隐性犪犲基因造成了ＳＢＥＩＩｂ的完全
缺失，可使直链淀粉的含量从２５％（野生型）增加到５０％以上（隐性纯合体）；在此过程中，除了要保证犪犲基因的
存在外，即前景选择（ｆｏｒｅｇｒｏｕｎｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）［５］，还要保证所选材料的染色体背景与受体亲本尽量一致，即背景选
择（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）［６，７］。在高直链淀粉玉米育种前景选择的过程中存在着连锁累赘的现象，犪犲基因与不
利性状的基因常常连锁，从而导致回交后代在直链淀粉含量大幅度提高的同时出现植株生活力低下，抗逆性差，
花期不遇，淀粉总含量下降，产量降低等一系列不良性状；为了打破连锁，传统育种通过增加回交代数和扩大回交
后代群体的大小期望获得重组型的个体，但是传统的选择方法得到目标植株所需回交群体的群体容量大，选择效
率低下。Ｙｏｎｇ和Ｔａｎｋｓｌｅｙ［１］通过限制片段长度多态性 （ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｆｒａｇｍｅｎｔｌｅｎｇｔｈｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ，ＲＦＬＰ）标记
对番茄（犛狅犾犪狀狌犿犾狔犮狅狆犲狉狊犻犮狌犿）犜犿２基因研究发现，传统回交的方法在降低目标基因附近供体染色体片段基本
上是无效的，通过分子标记辅助育种（ｍａｒｋｅｒａｓｓｉｓｔｅｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ＭＡＳ）可以快速而有效地降低基因渗入过程的连
锁累赘，而且只需要在回交早期进行标记辅助选择。夏军红和郑用琏［８］利用简单序列重复（ｓｉｍｐｌｅｓｅｑｕｅｎｃｅｒｅ
ｐｅａｔ，ＳＳＲ）标记将玉米（犣犲犪犿犪狔狊）犚犳３ 基因连锁累赘控制到１０ｃＭ 以内，从而只需２个回交世代就可达到基本
消除连锁累赘的目的，而采用传统育种的方法，至少需要１００代才能达到这样的效果［１］。
遗传连锁图谱是指以遗传标记间的重组频率为基础的基因内位点相对位置排列线形图［９］；建立遗传连锁图
对于玉米、多年生黑麦草（犔狅犾犻狌犿狆犲狉犲狀狀犲）、匍匐剪股颖（犃犵狉狅狊狋犻狊狊狋狅犾狅狀犻犳犲狉犪）、狗牙根（犆狔狀狅犱狅狀ｓｐ．）、高羊茅
１４０－１４７
２０１１年２月
　　　草　业　学　报　　　
　　　ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ　　　
第２０卷　第１期
Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．１
 收稿日期：２０１００２０１；改回日期：２０１００３１７
基金项目：国家高技术研究发展计划“８６３”计划项目（２００４ＡＡ２０７１４０）资助。
作者简介：乔岩（１９８１），男，甘肃泾川人，助教，硕士。Ｅｍａｉｌ：ｑｉａｏｙａｎｍａｉｌ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｗａｎｇｈｎ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
（犉犲狊狋狌犮犪犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪）等禾本科（Ｐｏａｃｅａｅ）植物及草坪草的基因定位和克隆，进而实现有益基因的利用具有重要
意义［１０１２］。目前，国内外已经有人通过高密度的遗传连锁图，将玉米狅２ 基因的回交后代的遗传连锁累赘控制到
１．１～１０．０ｃＭ［１３，１４］。但目前有关犪犲基因遗传连锁累赘的研究尚相对较少，因此，本研究拟通过犪犲基因遗传连锁
图谱对２个回交群体目标基因附近ＤＮＡ片段的重组进行ＳＳＲ的遗传分析，期望将目标基因犪犲导入轮回亲本的
同时减少与该基因连锁的不必要的非期望基因，有效利用犪犲基因，从而缩短基因定位研究与育种应用的距离，提
高分子标记辅助育种的实用性。
１　材料与方法
１．１　实验材料
ＭＡＳ非轮回亲本是犪犲基因隐性纯合的玉米高直链淀粉自交系ＯＨ４３犪犲犪犲，受体亲本分别为犃犲基因显性纯
合的硬粒型自交系Ｆ２１２♂和Ｆ２１２♀，均由甘肃农业大学农学院玉米育种组提供。回交一代分子标记辅助选择
的基础群体｛（Ｆ２１２♂×ＯＨ４３犪犲犪犲）×Ｆ２１２♂｝ＢＣ１Ｆ１（简称 ＣＨＢＣ１Ｆ１），｛（Ｆ２１２♀×ＯＨ４３犪犲犪犲）×Ｆ２１２♀｝
ＢＣ１Ｆ１（简称ＤＨＢＣ１Ｆ１）于２００５年４月种植于平凉玉米育种站，行长３．０ｍ，行距０．７ｍ，株距０．２ｍ。田间种植
Ｆ２１２♂和Ｆ２１２♀为对照，选择与轮回亲本相似的株系自交授粉，秋季单株收获，从果穗上剥离ＢＣ１Ｆ２ 代籽粒（通
过暗光泽及籽粒部分塌陷这一性状鉴定犪犲基因）；将２个ＢＣ１Ｆ２ 群体于２００６年４月播种于甘肃农业大学平凉玉
米育种站，田间设计同上。
１．２　犪犲基因室内鉴定方法
犪犲基因具有无光泽胚乳的表现型在很多遗传背景中很容易鉴别，在不同遗传背景中，籽粒表现出不同程度
皱缩种皮的表现型［１５，１６］。
１．３　实验方法
１．３．１　基因组ＤＮＡ的提取　采取玉米拔节期的心叶，用冰袋保存，防止叶片组织的降解及叶片的褐化，用泡沫
塑料箱子带回，置于－７０℃超低温冰箱保存，用时剪取－７０℃冻存的０．３～０．５ｇ玉米叶片，在液氮中迅速研磨成
粉末，采用ＣＴＡＢ（ｃｅｔｙｌｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍｂｒｏｍｉｄｅ，十六烷基三甲基溴化胺）法提取并且纯化单株基因组
ＤＮＡ［１７］，提取过程中用氯仿／异戊醇重复抽提２次，利用紫外吸收法检测ＤＮＡ的浓度和质量［１８］，用１×ＴＥ稀释
溶解ＤＮＡ至３０ｎｇ／μＬ，放入－２０℃冰箱中贮藏备用。
１．３．２　ＰＣＲ扩增与银染分析　根据ＩＢＭ２２００４ｎｅｉｇｈｂｏｒｓ５ｍａｉｚｅｍａｐ（ｗｗｗ．ｍａｉｚｅｇｄｂ．ｏｒｇ），选择犪犲基因内及
其紧密连锁的两侧ＳＳＲ标记，以及玉米第５条染色体上的ＳＳＲ标记（图１），利用 Ｍａｐｃｈａｒｔ２．１绘制遗传连锁图
谱［１９］，引物由北京赛百盛合成。ＰＣＲ扩增体系包括１０×Ｂｕｆｆｅｒ（Ｍｇ２＋ Ｐｌｕｓ）２．５μＬ，ＤＮＴＰ（２．５ｍｍｏｌ／Ｌ）２μＬ，
上游引物和下游引物（１０μｍｏｌ／Ｌ）各１μＬ，Ｔａｑ酶（５Ｕ／μＬ）０．２５μＬ，模板ＤＮＡ（５０ｎｇ／μＬ）１μＬ，总体积２５μＬ；
扩增在Ｂｉｏ－Ｒａｄ公司的 ＭｙｃｙｃｌｅｒＴＭＴｈｅｒｍａｌＣｙｃｌｅｒ梯度ＰＣＲ仪上完成。ＰＣＲ扩增程序：９４℃预变性５ｍｉｎ、
９４℃变性５０ｓ、５５℃退火５０ｓ、７２℃延伸１ｍｉｎ（３５个循环）、７２℃延伸１０ｍｉｎ、４℃保存。
ＰＣＲ扩增产物进行１２％非变性聚丙烯酰胺凝胶垂直平板电泳５ｈ，银染检测扩增产物［２０］，在Ｂｉｏ－Ｒａｄ公司
的ＵｎｉｖｅｒｓａｌＨＯＯＤＩＩ型凝胶成像系统上拍照。
１．３．３　前景选择和背景选择的判断方法　犪犲基因具有无光泽胚乳的表现型在很多遗传背景中很容易鉴别，在
不同遗传背景中，籽粒表现出不同程度皱缩种皮的表现型。
背景选择采用均匀分布于基因组上并且在亲本间有多态性的ＳＳＲ标记，若ＢＣ１Ｆ２ 单株ＤＮＡ的ＳＳＲ电泳带
型为轮回亲本的纯合带型，则表示该单株在此标记位点上已经恢复到轮回亲本的遗传背景。遗传背景回复率指
在回交群体中，来源于轮回亲本的遗传物质占整个遗传背景的比率，反映了单株遗传物质回复到轮回亲本的程
度［２１］。
分子标记遗传背景回复率计算采用公式：犌（犵）＝［犔＋犡（犵）］／（２犔），式中，犌（犵）指在犵代的遗传背景回复
率；犡（犵）指在回交犵代表现为轮回亲本带型的分子标记数量；犔指选择条件下采用的所有分子标记数量，假设各
标记位点间相互独立［２１］。理论分析的遗传背景回复率计算采用公式：犈［犌（犵）］＝１－（１／２）犵＋１［２１］。
采用ＳＰＳＳ１２．０以及Ｅｘｃｅｌ等软件进行各种数理统计分析。
１４１第２０卷第１期 草业学报２０１１年
图１　犪犲基因两侧犛犛犚标记遗传连锁图
犉犻犵．１　犜犺犲犵犲狀犲狋犻犮犾犻狀犽犪犵犲犿犪狆狅犳犳犾犪狀犽犲犱犪犲犫狔犛犛犚犿犪犽犲狉狊
２　结果与分析
２．１　ＳＳＲ标记对亲本ＯＨ４３犪犲犪犲、Ｆ２１２♂和Ｆ２１２♀多态性分析
根据ＩＢＭ２２００４ｎｅｉｇｈｂｏｒｓ５ｍａｉｚｅｍａｐ，选择犪犲基因内及其紧密连锁的两侧ＳＳＲ标记ｕｍｃ１３３２（距犪犲／犪犲
基因１３．９ｃＭ），ｕｍｃ１０９２（距犪犲／犪犲基因１３．２ｃＭ），ｕｍｃ１１９２（距犪犲／犪犲基因１１．９ｃＭ），ｕｍｃ１９７５（距犪犲／犪犲基因
８．４ｃＭ），ｕｍｃ１３４８（距犪犲／犪犲基因４．７ｃＭ），ｕｍｃ１２２１（距犪犲／犪犲基因１７．２ｃＭ），ｐｕｍｃ１１７１（距犪犲／犪犲基因２５．２
ｃＭ）共７个标记进行多态性分析（图１）。ｕｍｃ１３３２在ＯＨ４３犪犲犪犲、Ｆ２１２♂、Ｆ２１２♀中有多态性（图２）；ｕｍｃ１０９２在
ＯＨ４３犪犲犪犲与Ｆ２１２♀有多态性；ｕｍｃ１２２１在ＯＨ４３犪犲犪犲与Ｆ２１２♀中有多态性。夏军红和郑用琏［８］研究表明，通
过对一条或者几条染色体同时进行选择，其效果类似于对整个基因组进行的背景选择。仅选择犪犲基因所在的５
号染色体上的２２个ＳＳＲ标记对ＯＨ４３犪犲犪犲与Ｆ２１２♂、Ｆ２１２♀的５号染色体遗传背景进行多态性分析（图１）。
２．２　ＣＨＢＣ１Ｆ２ 与ＤＨＢＣ１Ｆ２ 群体犪犲基因的遗传连锁累赘的分析
本研究通过对２个ＢＣ１Ｆ１ 群体自交，对其产生的籽粒进行表型选择后构建了单株数分别为１１０和１０５的
ＣＨＢＣ１Ｆ２ 与ＤＨＢＣ１Ｆ２ 回交群体，通过与犪犲基因紧密连锁的ＳＳＲ标记对２个群体进行负向选择，分析２个群体
与犪犲基因对应的ＳＳＲ位点遗传连锁累赘程度，只要电泳出现与轮回亲本带型一致的单株，表明在此标记与犪犲基
因之间发生了单交换，犪犲基因的连锁累赘也就控制在此标记与犪犲基因之间；两基因间发生犽次（犽＝０，１，２，３，…）
交换的概率服从Ｐｏｉｓｓｏｎ分布［２２］，在一个很小的区段内（１５～２０ｃＭ），基因座位交换发生２次和２次以上的概率
与发生１次的概率相比可以忽略不计，因此不考虑双交换或者更多次交换的发生。
ＣＨＢＣ１Ｆ２ 群体中在犪犲基因与ｕｍｃ１３３２染色体区域之间共检测到１０个发生单交换的植株，图３显示的是其
中３个在犪犲基因附近携带连锁累赘较少的目标单株，在Ｏ、Ｐ、Ｓ泳道，箭头所指的带型就是发生了单交换的植
２４１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．１
株，所对应ＣＨＢＣ１Ｆ２ 群体的连锁累赘控制在１３．９ｃＭ以内，其余植株均不同程度带入了供体亲本附近的染色体
片段，发生了连锁累赘。
用ｕｍｃ１０９２分子标记在ＣＨＢＣ１Ｆ２ 群体中检测到１３个发生单交换的植株，在图４的Ｐ、Ｒ、Ｗ 泳道箭头所指
带型就是发生了单交换的其中３个植株，所对应的ＣＨＢＣ１Ｆ２ 群体植株的连锁累赘控制在１３．２ｃＭ 内，其余植株
均发生了连锁累赘。
ＣＨＢＣ１Ｆ２ 群体中在犪犲基因与ｕｍｃ１２２１染色体区域之间总共检测到１５个发生单交换的植株，如图５所示
Ｍ、Ｐ、Ｓ、Ｗ泳道箭头所指的带型就是发生了单交换的植株，ＣＨＢＣ１Ｆ２ 群体部分植株的连锁累赘也就控制在１７．２
ｃＭ；ＣＨＢＣ１Ｆ２ 群体中连锁累赘控制在犪犲基因两侧的植株共有１０个（表１），保留ＣＨＢＣ１Ｆ２ 的这１０个植株用做
遗传背景的选择。
图２　犪犲基因单侧犛犛犚标记的多态性犘犃犌犈分析结果
犉犻犵．２　犜犺犲犘犃犌犈狆狅犾狔犿狅狉狆犺犻狊犿犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳犿犪狉犽犲狉狊狑犺犻犮犺犪狉犲犾犻狀犽犲犱狋狅犪犲犵犲狀犲
　Ｍ：ｐＢＲ３２２ＤＮＡ／犕狊狆犐；１：ｕｍｃ１３３２（Ｈ）；２：ｕｍｃ１３３２（Ｃ）；３：ｕｍｃ１３３２（Ｄ）；４：ｕｍｃ１０９２（Ｈ）；５：ｕｍｃ１０９２（Ｃ）；６：ｕｍｃ１０９２（Ｄ）；７：ｕｍｃ１１９２（Ｈ）；８：
ｕｍｃ１１９２（Ｃ）；９：ｕｍｃ１１９２（Ｄ）；Ｎ：ｕｍｃ１９７５（Ｈ）；Ｏ：ｕｍｃ１９７５（Ｃ）；Ｐ：ｕｍｃ１９７５（Ｄ）；Ｑ：ｕｍｃ１３４８（Ｈ）；Ｒ：ｕｍｃ１３４８（Ｃ）；Ｓ：ｕｍｃ１３４８（Ｄ）；Ｔ：ｕｍｃ１２２１
（Ｈ）；Ｕ：ｕｍｃ１２２１（Ｃ）；Ｖ：ｕｍｃ１１７１（Ｈ）；Ｗ：ｕｍｃ１１７１（Ｃ）；Ｘ：ｕｍｃ１１７１（Ｄ）；ＳＳＲ标记括号中为对应的亲本，Ｆ２１２♂简写为字母Ｄ，Ｆ２１２♀简写为Ｃ，
ＯＨ４３犪犲犪犲简写为 ＨＳＳＲｍａｒｋｅｒａｎｄｉｔｓ’ｐａｒｅｎｔ，ＤｍｅａｎｓＦ２１２♂，ＣｍｅａｎｓＦ２１２♀，ＨｍｅａｎｓＯＨ４３犪犲犪犲
图３　狌犿犮１３３２对犆犎犅犆１犉２ 群体负向选择的犛犛犚分析
犉犻犵．３　犅犪犮犽犵狉狅狌狀犱狊犲犾犲犮狋犻狅狀狅犳犆犎犅犆１犉２
犫狔犛犛犚犿犪狉犽犲狉狌犿犮１３３２
Ｍ：ｐＢＲ３２２ＤＮＡ／犕狊狆犐；１：ＯＨ４３犪犲犪犲；２：Ｆ２１２♀；３～Ｙ：ＣＨＢＣ１Ｆ２
群体中部分单株ＳｏｍｅｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｉｎＣＨＢＣ１Ｆ２ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ
图４　狌犿犮１０９２对犆犎犅犆１犉２ 群体负向选择的犛犛犚分析
犉犻犵．４　犅犪犮犽犵狉狅狌狀犱狊犲犾犲犮狋犻狅狀狅犳犆犎犅犆１犉２
犫狔犛犛犚犿犪狉犽犲狉狌犿犮１０９２
Ｍ：ｐＢＲ３２２ＤＮＡ／犕狊狆犐；１：ＯＨ４３犪犲犪犲；２：Ｆ２１２♀；３～Ｚ：ＣＨＢＣ１Ｆ２
群体中部分单株ＳｏｍｅｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｉｎＣＨＢＣ１Ｆ２ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ
３４１第２０卷第１期 草业学报２０１１年
表１　犆犎犅犆１犉２ 群体去除连锁累赘的个体
犜犪犫犾犲１　犜犺犲犻狀犱犻狏犻犱狌犪犾狅犳犾犻狀犽犪犵犲犱狉犪犵狑犪狊犲犾犻犿犻狀犪狋犲犱犻狀犆犎犅犆１犉２狆狅狆狌犾犪狋犻狅狀
株系编号
Ｎｏ．ｏｆｌｉｎｅ
是否在该ＳＳＲ位点去除连锁累赘
ＷｈｅｔｈｅｒｔｈｅｌｉｎｋａｇｅｄｒａｇｗａｓｅｌｉｍｉｎａｔｅｄａｔＳＳＲｌｏｃｕｓ
ｕｍｃ１２２１（１７．２ｃＭ） ｕｍｃ１０９２（１３．２ｃＭ）
连锁累赘控制在犪犲基因两侧的植株
Ｔｈｅｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｏｆｌｉｎｋａｇｅｄｒａｇｗａｓｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ
ａｔｔｗｏｆｌａｎｋｓｏｆ犪犲ｇｅｎｅ
Ｃ１００５ ＋ ＋ ＋
Ｃ１００７ ＋ ＋ ＋
Ｃ２００７ － － －
Ｃ２００９ ＋ ＋ ＋
Ｃ２０１１ ＋ ＋ ＋
Ｃ３００５ ＋ ＋ ＋
Ｃ３００６ ＋ ＋ ＋
Ｃ４００３ ＋ ＋ ＋
Ｃ４００５ ＋ － －
Ｃ４０１０ ＋ ＋ ＋
Ｃ５００２ ＋ ＋ ＋
Ｃ５００９ ＋ － －
Ｃ６００２ － － －
Ｃ６００７ ＋ － －
Ｃ７００４ ＋ ＋ ＋
Ｃ８００７ ＋ － －
Ｃ８０１０ － － －
Ｃ９０１０ ＋ － －
　＋：该标记与犪犲基因之间发生了单交换，连锁累赘限定到了该位点；－：该基因座位处带入了供体亲本的不必要染色体片段。
　＋：Ｔｈｅｌｉｎｋａｇｅｄｒａｇｏｆｇｅｎｅ犪犲ｈａｓｂｅｅｎｅｌｉｍｉｎａｔｅｄｉｎＳＳＲｍａｒｋｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｅｇｍｅｎｔｓｉｎｗｈｉｃｈｓｉｎｇｌｅｃｒｏｓｓｉｎｇｏｖｅｒｏｃｃｕｒｒｅｄ．－：Ｔｈｅｌｏｃｕｓｏｆｔａｒ
ｇｅｔｅｄｇｅｎｅｉｓｆｌａｎｋｅｄｂｙｉｎｔｒｏｇｒｅｓｓｅｄｓｅｇｍｅｎｔｓｏｆＤＮＡｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｔｈｅｄｏｎｏｒｐａｒｅｎｔ．
　　ＤＨＢＣ１Ｆ２ 群体中在犪犲基因与ｕｍｃ１３３２染色体区域之间共检测到１３个发生单交换的植株，图６所示的是其
中４个。在４、９、Ｕ、Ｚ泳道，箭头所指的带型反映这４个单株在该位点发生了单交换，在距离犪犲基因１３．９ｃＭ内
的供体基因片段被受体等位基因片段所置换，所对应的植株连锁累赘也就控制到１３．９ｃＭ，银染结果显示其余植
株仍旧携带有供体亲本１３．９ｃＭ以内的部分染色体片段，发生了连锁累赘，因此保留ＤＨＢＣ１Ｆ２ 群体的１３个发
生单交换的植株用做遗传背景方面的选择。
图５　狌犿犮１２２１对犆犎犅犆１犉２ 群体负向选择的犛犛犚分析
犉犻犵．５　犅犪犮犽犵狉狅狌狀犱狊犲犾犲犮狋犻狅狀狅犳犆犎犅犆１犉２犫狔犛犛犚犿犪狉犽犲狉狌犿犮１２２１
Ｍ：ｐＢＲ３２２ＤＮＡ／犕狊狆犐；１：ＯＨ４３犪犲犪犲；２：Ｆ２１２♀；３～Ｚ：ＣＨＢＣ１Ｆ２
群体中部分单株ＳｏｍｅｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｉｎＣＨＢＣ１Ｆ２ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ
图６　狌犿犮１３３２对犇犎犅犆１犉２ 群体负向选择的犛犛犚分析
犉犻犵．６　犅犪犮犽犵狉狅狌狀犱狊犲犾犲犮狋犻狅狀狅犳犇犎犅犆１犉２犫狔犛犛犚犿犪狉犽犲狉狌犿犮１３３２
Ｍ：ｐＢＲ３２２ＤＮＡ／犕狊狆犐；１：ＯＨ４３犪犲犪犲；２：Ｆ２１２♂；３～Ｚ：ＤＨＢＣ１Ｆ２
群体中部分单株ＳｏｍｅｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｉｎＤＨＢＣ１Ｆ２ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ
４４１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．１
２．３　ＣＨＢＣ１Ｆ２ 群体与ＤＨＢＣ１Ｆ２ 群体５号染色体的背景选择
背景选择需要对所有连锁群进行全基因组扫描，因此需要数量众多的引物、ＰＣＲ反应以及银染所需要的原
料，为了节约时间、精力、经费，本研究仅对Ｃｈｒ５连锁群进行了遗传背景选择，共选择２２对ＳＳＲ引物对２个群体
的亲本进行多态性分析，其中在ＣＨＢＣ１Ｆ２ 群体中，有７对引物有明显可辨的多态性，在ＤＨＢＣ１Ｆ２ 群体，有８对
引物有明显可辨的多态性。在ＣＨＢＣ１Ｆ２ 群体中，使用均匀分布在Ｃｈｒ５连锁群上的ＳＳＲ引物对单侧连锁累赘控
制在犪犲基因与ｕｍｃ１０９２（１３．２ｃＭ），ｕｍｃ１２２１（１７．２ｃＭ）之间的１０个植株的第５条染色体进行了背景选择，结果
表明该小群体的Ｃｈｒ５连锁群的平均遗传背景回复率为５７．１％～８５．７％，平均值为７０．７％，结果略低于回交一代
理论分析的遗传背景回复率７５．０％，其中连锁累赘控制在１３．２与１７．２ｃＭ两侧的Ｃ１００５、Ｃ４００３株系的Ｃｈｒ５连
锁群遗传背景回复率最高达到了８５．７％（表２）。
表２　２个群体的单交换植株的遗传背景回复率
犜犪犫犾犲２　犜犺犲狊犻狀犵犾犲犮狉狅狊狊狅狏犲狉犻狀犱犻狏犻犱狌犪犾’狊犚犚犌犅狅犳狋狑狅狆狅狆狌犾犪狋犻狅狀
株系编号
Ｎｏ．ｏｆｌｉｎｅ
世代
Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
背景回复率
Ｒｅｃｏｖｅｒｙｒａｔｉｏｏｆ
ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ（％）
理论回复率
Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃｒｅｃｏｖｅｒｙ
ｒａｔｉｏ（％）
株系编号
Ｎｏ．ｏｆｌｉｎｅ
背景回复率
Ｒｅｃｏｖｅｒｙｒａｔｉｏｏｆ
ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ（％）
理论回复率
Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃｒｅｃｏｖｅｒｙ
ｒａｔｉｏ（％）
Ｃ１００５ ＢＣ１Ｆ２ ８５．７０ ７５．００ Ｄ１００５ ８１．３０ ７５．００
Ｃ４００３ ＢＣ１Ｆ２ ８５．７０ ７５．００ Ｄ２００７ ７５．００ ７５．００
Ｃ５００２ ＢＣ１Ｆ２ ７８．６０ ７５．００ Ｄ２０１０ ６８．８０ ７５．００
Ｃ８００７ ＢＣ１Ｆ２ ７１．４０ ７５．００ Ｄ３００４ ８１．３０ ７５．００
Ｃ２００９ ＢＣ１Ｆ２ ６４．３０ ７５．００ Ｄ４００６ ７５．００ ７５．００
Ｃ１００７ ＢＣ１Ｆ２ ６４．３０ ７５．００ Ｄ４００９ ７５．００ ７５．００
Ｃ３００５ ＢＣ１Ｆ２ ５７．１０ ７５．００ Ｄ５０１０ ６８．８０ ７５．００
Ｃ２０１１ ＢＣ１Ｆ２ ７８．６０ ７５．００ Ｄ６００４ ５６．３０ ７５．００
Ｃ５００９ ＢＣ１Ｆ２ ６４．３０ ７５．００ Ｄ７００８ ８７．５０ ７５．００
Ｃ４００５ ＢＣ１Ｆ２ ５７．１０ ７５．００ Ｄ８０１０ ６２．５０ ７５．００
Ｄ０００３ ＢＣ１Ｆ２ ６８．８０ ７５．００ Ｄ９００２ ５６．３０ ７５．００
Ｄ１００２ ＢＣ１Ｆ２ ８７．５０ ７５．００ － － －
利用多态性明显的ＳＳＲ引物对ＤＨＢＣ１Ｆ２ 群体的１３个单侧连锁累赘在１３．９ｃＭ的植株Ｃｈｒ５连锁群进行背
景选择，结果表明该小群体的Ｃｈｒ５连锁群的平均遗传背景回复率平均值为７２．６％，接近于回交一代理论分析的
遗传背景回复率７５．０％，连锁累赘控制在１３．２ｃＭ的Ｄ１００２、Ｄ７００８株系的Ｃｈｒ５连锁群的遗传背景回复率达到
８７．５％（表２）。
３　讨论
如要把供体亲本犪犲基因的隐性性状通过回交导入轮回亲本，传统回交方法存在的主要问题是连锁累赘，非
轮回亲本中目标基因两侧一定范围内的序列会随着该犪犲基因的固定而被保留下来，发生正选择的搭载效应［２３］，
或者与某种不良性状连锁，进而减缓回交过程中轮回亲本中优良基因置换非轮回亲本的不良基因的进程，这种减
缓的程度与连锁的紧密程度大小有很大的关系。通过已建立的犪犲基因高密度的遗传连锁图（１０～２０ｃＭ／标记）
打破不利基因与犪犲基因的连锁，可以有效减少带入目标基因附近的非轮回亲本的染色体片段，同时对犪犲基因所
在的第Ｃｈｒ５连锁群进行背景选择，通过繁育目标基因以及各种分子标记的近等位基因系，加速构建近等位基因
系库，为实现基因精细定位和基因差异表达分析打下基础。
本研究利用ＳＳＲ标记对２个群体目标基因附近的ＤＮＡ片段来源进行了分析，结果表明，在回交群体内，个
体目标基因附近均携带有来源不同的ＤＮＡ片段，其中有的来源于供体亲本，有的源于轮回亲本，而且个体均在
５４１第２０卷第１期 草业学报２０１１年
不同标记位点上发生了连锁累赘。通过与犪犲基因两侧紧密连锁的ｕｍｃ１０９２、ｕｍｃ１２２１在ＣＨＢＣ１Ｆ２ 群体内鉴别
出了连锁累赘分别限定在１３．２和１７．２ｃＭ的株系，通过这２个标记将ＣＨＢＣ１Ｆ２ 群体１０个株系目的基因两侧
消除了连锁累赘；通过ｕｍｃ１３３２在ＤＨＢＣ１Ｆ２ 群体内鉴别出了染色体连锁累赘限定在１３．９ｃＭ的１３个株系。这
说明，通过 ＭＡＳ可以有效鉴别目标基因附近的重组个体，降低由于基因渗入进入回交后代的供体亲本ＤＮＡ的
片段，降低目标基因附近发生的连锁累赘。
前人研究结果表明［８，１３］，在标记辅助选择的过程中，玉米基因组绝大多数的染色体与基因组的遗传背景回复
率的偏线性关系都达到了极显著水平（犘＜０．０１），而且表现为正相关；因此，通过对一条染色体和几条染色体同
时进行背景选择，可以达到对整个基因组进行选择的效果。本研究对玉米犪犲基因所在Ｃｈｒ５连锁群作背景选择；
通过选择，ＣＨＢＣ１Ｆ２ 群体内植株的５号染色体背景回复率最高达到了８５．７％，ＤＨＢＣ１Ｆ２ 群体内植株单侧连锁
累赘控制在１３．２ｃＭ的Ｃｈｒ５连锁群的背景回复率最高达到８７．５％，通过标记辅助得到的中选植株的Ｃｈｒ５连锁
群遗传背景回复率均高于其理论分析的遗传背景回复率。结果表明，在利用分子标记对外源基因进行转移的过
程中，可以选用少量的分子标记先对轮回亲本上的等位基因进行选择，从而尽可能从ＢＣ１ 代中淘汰大量无用的
个体，减少后续世代群体的数量，提高回交育种的效率。
Ｈｏｓｐｉｔａｌ等［２４］通过研究发现，在回交早代进行 ＭＡＳ效率更好，在随后的世代中 ＭＡＳ反而没有表型选择有
效；此外，从理论上讲，可以构建足够大的ＢＣ１ 代群体的样本容量，而ＢＣｎ代（ｎ为回交代数，ｎ≥２）群体的数量没
有选择余地；因此，通过对ＢＣ１ 群体进行分子改良的同时适当扩大群体，可以增加轮回亲本中的优良基因置换与
犪犲基因连锁的不良基因概率以及回交群体的变异数量，去除掉连锁累赘的单株就越多。方明镜［２５］研究表明，如
果要将单侧的连锁累赘控制在２～５ｃＭ，为保证有足够的高回复率的中选单株，群体的大小应该保持在５００～
８００株为宜。本研究构建的群体容量足够将回交群体的单侧连锁累赘控制在至少１３．２ｃＭ；如果要将群体的连
锁累赘消除到更低的程度，应该尽可能通过犪犲基因两翼序列开发与之连锁更为紧密的标记，同时构建群体容量
足够大的回交一代。
回交育种同时发现，转育成的直链淀粉近等基因系列材料，籽粒有的饱满，有的皱缩，有的半透明，以往的研
究认为这种现象是犪犲基因在某些遗传背景下特有的现象［２６］；分析可能是犪犲基因与某些不良基因连锁的紧密程
度不同造成的，这些不良的基因不仅造成了犪犲基因表达受限，还造成了育成的品种不能完全保留原品种的优良
性状；因此，如何进一步利用分子改良的手段结合传统育种减少群体内不利基因，增加群体内犪犲基因修饰基因、
有益基因重组的机会是一个值得关注的问题。
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犛犛犚犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳狋犺犲犾犻狀犽犪犵犲犱狉犪犵狅犳犲狀犱狅狊狆犲狉犿犿狌狋犪狋犻狅狀犵犲狀犲犪犲
ＱＩＡＯＹａｎ１，ＷＡＮＧＨａｎｎｉｎｇ２，ＺＨＡＮＧＣｈｅｎｇ１，ＹＡＮＧＦａｎｇ１
（１．ＡｇｒｏｎｏｍｙａｎｄＦｏｒｅｓｔｒｙＳｃｉｅｎｃｅＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＬｏｎｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｇｙａｎｇ７４５０００，Ｃｈｉｎａ；
２．ＡｇｒｏｎｏｍｙＣｏｌｅｇｅ，ＧａｎｓｕＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒａｓｓｉｓｔｅｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎｗａｓｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｓｅｌｉｎｋａｇｅｄｒａｇｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｅｃｕｒｒｅｎｔｐａｒｅｎｔｓｏｎｔｗｏ
ｆｌａｎｋｓｏｆｔｗｏｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓａｎｄｆｏｒｒｅｓｔｏｒｉｎｇｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｔｗｏｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓｂｙＳＳＲｍａｒｋｅｒｓｆｏｒ犪犲．Ｔｈｅｓｅａｒｅｅｖｅｎ
ｌｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｏｎｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ５．Ｌｉｎｋａｇｅｄｒａｇｓａｔｔｈｅｔｗｏｆｌａｎｋｓｗｅｒｅｃｏｎｔｒｏｌｅｄｉｎ１３．２ａｎｄ１７．２ｃＭｏｆＣＨ
ＢＣ１Ｆ２ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓｂｙＳＳＲｍａｒｋｅｒｓａｎｄｔｈｅｌｉｎｋａｇｅｄｒａｇａｔｏｎｅｆｌａｎｋｗａｓｃｏｎｔｒｏｌｅｄｉｎ１３．９ｃＭｏｆＤＨＢＣ１Ｆ２
ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ．ＧｅｎｅｔｉｃｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｒｅｓｅｍｂｌａｎｃｅｏｆｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓｏｆｔｈｅＣＨＢＣ１Ｆ２ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｔｏｔｈｅｒｅｃｕｒｒｅｎｔｐａｒ
ｅｎｔ’ｓｗａｓ８５．７％．ＧｅｎｅｔｉｃｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｒｅｓｅｍｂｌａｎｃｅｏｆｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓｏｆｔｈｅＤＨＢＣ１Ｆ２ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｔｏｔｈｅｒｅｃｕｒｒｅｎｔ
ｐａｒｅｎｔ’ｓｗａｓ８７．５％．Ｉｔｉｓｐｏｓｓｉｂｌｅｔｏｉｄｅｎｔｉｆｙｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓｗｉｔｈｔｈｅｔａｒｇｅｔｅｄｇｅｎｅｔｈｒｏｕｇｈａｈｉｇｈ
ｄｅｎｓｉｔｙ（１０－２０ｃＭｐｅｒｍａｒｋｅｒ）ｍａｐ．Ｔｈｉｓｒｅｄｕｃｅｄｕｎｎｅｃｅｓｓａｒｙｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅｓａｎｄｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ
ｌｉｎｋａｇｅｄｒａｇｏｆｔｈｅｔａｒｇｅｔｅｄｇｅｎｅｉｎｂａｃｋｃｒｏｓｓｂｒｅｅｄｉｎｇ．Ｔｈｅｈｉｔｃｈｈｉｋｉｎｇｅｆｆｅｃｔｍａｙｈａｖｅｂｅｅｎｒｅｄｕｃｅｄ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｍａｒｋｅｒａｓｓｉｓｔｅｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎ；ａｍｙｌｏｓｅｅｘｔｅｎｄｅｒｇｅｎｅ（犪犲）；ｒｅｃｕｒｒｅｎｔｐａｒｅｎｔ；ｒｅｃｏｖｅｒｙｒａｔｉｏｏｆｂａｃｋ
ｇｒｏｕｎｄ；ｌｉｎｋａｇｅｄｒａｇ
７４１第２０卷第１期 草业学报２０１１年