全 文 ：第 !" 卷 第 # 期
$ % & % 年 # 月
林 业 科 学
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/012!"!+02#
3415!$ % & %
利用不同作图软件构建响叶杨 ]银白杨遗传图谱
王源秀&!$B徐立安$B黄敏仁$B王明庥$B张美荣&
"&5安徽师范大学生命科学学院B重要生物资源保护与利用研究安徽省重点实验室B芜湖 $!&%%%#
$5南京林业大学林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室B南京 $&%%J#$
摘B要!B利用 Y@.9AWDOE[D?$2% 和 309A[D?!2% 软件构建响叶杨 ]银白杨 Y& 遗传整合图谱!在重组率为 %2$!G 时!
二者构建的遗传框架图都包含 $% 个主要的连锁群"! 个以上标记$!但 $ 个遗传框架图的图距大小差异显著!利用
309A[D?!2% 构建的遗传图谱的标记排列顺序更加符合杨树一致性图谱上的标记排列顺序% 估计杨树基因组总长
度为 $ "CG2G" R[!图谱的基因组覆盖度为 CJ2J!_% 将利用 [D?[DWE7J2% 和 Y@.9AWDOE[D?$2% 构建的母本响叶杨
的 $ 个遗传图谱进行对比!共检测到 J$ 个对应连锁群和 &&J 个相同标记!利用 Y@.9AWDOE[D?$2% 构建的响叶杨的
遗传图谱上共显性标记的排列顺序与标记在杨树全基因组中的相对位置更符合%
关键词’B响叶杨# 银白杨# 遗传图谱# ’’j# ’j-^
中图分类号! ’#&I2!"BBB文献标识码!-BBB文章编号!&%%& H#!II"$%&%#%# H%%GG H%C
收稿日期’ $%%C H%" H&C# 修回日期’ $%%C H%C H%#%
基金项目’ 林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室开放课题"YNL$%%I%$$ # 安徽师范大学博士启动基金# 安徽师范大学生命科
学学院重点实验室开放基金%
,40*$#%/414&S’1’"%@T%1>$2’O$*/4&3+,(1(%&#"2+,+#& ]39&1;&
7B?#%(,41/"#.@"’(?B Q%&&’#’1"O$**%12 !4&"<$#’/
cDAOQ4DAZ94&!$Bg4 .9&DA$B64DAO[9A7EA$BcDAO[9AOZ94$BM=DAO[E970AO&
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309A[D? !2% @0S:FD7E@9A :=9@@:4TP5dA 7ER0>U9AD:90A 7D:90\%2$!G! :F0S7D>E>D?@FE7ED1R0>?0@ET 0S$% O704?@
"R0A:D9A9AO>07E:=DA ! >D7WE7@$5,=E7EFD@@9OA9S9RDA:T9SE7EARE9A :=E>D? T9@:DARE@UE:FEEA :F0S7D>E>D?@DAT :=E
R0T0>9ADA:>D7WE707TE70S:=E>D? R0A@:74R:ET UP309A[D?!2% FD@>07ER0AO7404@F9:= :=EN(@&;&#R0A@EA@4@>D? :=DA
:=D:UPY@.9AWDOE[D?$2%5,=EE@:9>D:ET OEA0>E1EAO:= FD@$ "CG2G" R[DAT R08E7ET CJ2J!_ 0S:=E:0:D11EAO:= 0S:=E
OEA0>E0SN(@&;&#/>’"(@(>/ ]NA/;P/5,F0>D:E7AD1>D?@R0A@:74R:ET F9:= Y@.9AWDOE[D? $2% DAT [D?[DWE7J2%
=DT :=97:P<:F0?D97@0SR077E@?0AT9AO19AWDOEO704?@F=9R= FE7EU491:4? F9:= &&J R0>>0A >D7WE7@5,=ER0T0>9ADA:
>D7WE707TE70S:=E>D? R0A@:74R:ET UPY@.9AWDOE[D?$2% FD@>07ER09AR9TEA:F9:= :=E7E1D:98E>D7WE7?0@9:90A 9A :=E
?0?1D7F=01EOEA0>E:=DA :=D:UP[D?[DWE7J2%5
A’B <4#(/’BN(@&;&#/>’"(@(>/# N(@&;&#/;P/# OEAE:9R>D?# ’’j# ’j-^
BB杨树"N(@&;&#$具有良好的生物学特性!如生长
快&易繁殖&基因组较小" ‘!I% [U?$&易转化等!是
目前公认的模式树种% 随着杨树全基因组序列测定
的完成!杨树在多年生植物的基因组研究中将起到
重要作用",4@WDA ’$/;5! $%%"# 3DA@@0A ’$/;5! $%%#$%
目前为止!共有 $# 张杨树遗传连锁图谱发表!
涉及白杨派" ’ER:5E’&-’$&黑杨派" ’ER:54%7’+%($和
青杨派"’ER:50/-/./1/-/$的 &J 个树种"(E78E7D’$
/;5! $%%!# ND4TE:’$/;5! $%%I# c001U79O=:’$/;5!
$%%I# D^W41’$/;5! $%%C# M=DAO’$/;5! $%%C$% 其中
Q9A 等"$%%&$曾利用 j-^ K分子标记技术和(拟测
交)策略获得了中等密度的银白杨"NA/;P/$连锁图
谱和响叶杨"NA/>’"(@(>/$图谱的 & 个连锁框架#
由于该研究使用的是 j-^ K显性随机标记!不具可
比性# 同时该研究的作图群体也较小"只包含 I% 个
单株$!随着群体的不断缩小!后续研究受到极大局
限% 因此本研究重建 $ 树种的作图群体!重建的 Y&
作图群体包含& %%%多个单株% 响叶杨和银白杨是
我国优良乡土树种!属于杨属中比较原始的白杨派!
白杨派树种在杨属的遗传进化和系统发育研究中占
林 业 科 学 !" 卷B
重要地位!具有较高的研究价值% D^W41等"$%%C$
利用 -Y.^ 和 ’’j标记及 309A[D? 作图软件构建了
白杨派 $ 树种欧洲山杨 "NA$+’.&;/$和美洲山杨
"NA$+’.&;(%>’#$的遗传连锁图谱!并利用连锁到 $
个图谱上的 ’’j标记与杨树一致性图谱"R0A@EA@4@
>D? $ " =:?’ % ?0?OEA0>E5DO54:W5ET4kRO9R>D?k>D?{@E:{9AS0# Q9A ’$/;5! $%%!$进行了比较!发
现图谱间存在较好的标记共线性"R019AED79:P$% 这
是首次发表包含 ’’j标记的白杨派树种的遗传
图谱%
[D?[DWE7和 309A[D? 作图软件是林木遗传图谱
构建研究的常用软件% .DATE7等 "&CI# $ 编写的
[D?[DWE7软件作图大多使用 (拟测交)作图策略
"N7D:D?DO19D’$/;5!&CC!$!默认位点间的连锁相为相
引相!分别构建父母本的连锁图谱% 但林木为异交物
种!遗传组成高度杂合!对于特定的 & 个杂交组合所
构建的作图群体!其相邻标记的分离类型达 # 种之
多!可能的分离比有 &p&p&p&!&p$p&!Jp&和 &p&!有些
共显性标记具有完全信息!如 DU ]RT"! 个等位基
因$!如果使用 (拟测交)策略作图!将损失大量的遗
传信息"张博等!$%%J$% /DA d09VEA 等"$%%&$编写的
309A[D? 作图软件考虑到了不同分离类型的标记位点
间的连锁分析!可用于异交的全同胞群体的遗传作
图# 但对于一列有序的标记位点![D?[DWE7使用隐
马尔可夫链模型"6[[$&多位点连锁分析估计遗传
距离!而 309A[D? 使用最小二乘法".’$估计相邻位点
间的遗传距离!没有使用多位点连锁分析% 施季森等
"$%%"$编写的作图软件 Y@.9AWDOE[D?!使用是隐马尔
科夫链模型的方法!并考虑到了位点间的连锁相信
息!进行了多位点连锁分析!可以利用林木 Y& 作图群
体的遗传信息构建遗传连锁图谱%
本研究利用 ’’j和 ’j-^ "@Eh4EARE7E1D:ET
D>?19S9ET ?01P>07?=9@>$标记技术采集响叶杨 ]银白
杨 Y& 作图群体的遗传信息!采用 Y@.9AWDOE[D? $5%
"施季森等!$%%" $和 309A[D? !5% 作图软件 "/DA
d09VEA! $%%"$ 构建响叶杨 ]银白杨的整合图谱
"9A:EO7D:ET >D?$!并进行二者的比较分析# 同时利
用 Y@.9AWDOE[D? $2% 和 [D?[DWE7J2% 软件对母本
响叶杨的遗传信息进行连锁分析!构建响叶杨的遗
传图谱!并进行对比分析% 希望本研究能为杨属内
基因组图谱比较研究提供详尽的证据%
&B材料与方法
CDCE作图群体
从& &%%个响叶杨 ]银白杨成活 Y& 代中随机挑
选 &IC 个构成作图群体% 作图群体的具体信息和
K+-的提取方法见 cDAO等"$%%C$%
CDFE!!P和 !P)W分子标记
共对& &!$对 ’’j引物和 &"J 个 ’j-^ 引物组
合进行了筛选% 通过筛选!& &!$对 ’’j引物中检测
到 $"! 对多态引物!共扩增出 $I" 个分离位点!其中
!# 个位点为 &p&p&p&分离% &"J 个 ’j-^ 引物组合
中 !% 个组合产生多态 K+-片段!共获得 &J& 个多
态位点% 引物的具体信息和检测方法见 cDAO等
"$%%C$%
CDJE图谱构建
利用 %$ "N\%2%%&! N\%2%%G$对标记进行孟
德尔分离分析!偏分离标记保留在数据中用于计算%
利用 *ZRE1软件准备数据% 利用 Y@.9AWDOE[D?$2%
" 施 季 森 等! $%%"# =:?’ % $%$2&&C2$&!2&Ik
@0S:FD7EkY@.9AWDOE[D?k$构建响叶杨 ]银白杨的整
合图谱和响叶杨的遗传图谱!都是在 .0T eJ2%&重
组率 ,a%2J 条件下估计连锁群% 采用 309A[D?!2%
构建响叶杨 ]银白杨的整合图谱! 在重组率 ,’
%2$G 情况下对标记进行分群!设置连锁分析参数
为’ jER\%2!G!.0T \&2%!34>? \G%
利用 [D?[DWE7J2% 构建的母本响叶杨的遗传
图谱 是 根 据 ( 拟 测 交 ) 策 略! 参 照 其 中 ( Y$
UDRWR70@@) 数 据 形 式 进 行 计 算 分 析 的% 命 令
( ,j)^.* *jjdj K*,*(,)d+) 和 ( *jjdj
K*,*(,)d+)用于检测错误% 先进行两点分析!再
分群!.0T 值和最大重组率取默认值"J2% 和 %2G$%
连锁群中标记的顺序是通过多点分析决定的% 大于
I 个标记的连锁群先用(,6j** d^)+,)命令分析!
然后用(djK*j)命令选择标记的第 & 顺序!第 & 顺
序由(j9??1E) 命令决定标记的先后顺序!最后用
(,jQ)命令将其他标记加到最优顺序之中% 小于
或等于 I 个标记的连锁群!用 ((d[^ -j*)命令决
定标记的顺序% 估算标记间遗传距离均利用
b0@D>U9作图函数% 绘制图谱利用软件 [D?R=D7:$2$
"/00779?@! $%%$$%
CDIE连锁图谱的参数计算
遗传图谱实际长度为框架图长度!即连锁群
"大于 ! 个标记 $长度之和# 连锁群总长度包括
连锁群&三联体和连锁对在内所有连锁长度的
总和%
根据 641UE7:等"&CII$提出的方法估算基因组
长度% 利用 .DAOE等"&CI$$基于标记随机分布的假
设提出的函数估计图谱的基因组覆盖度%
"G
B第 # 期 王源秀等’ 利用不同作图软件构建响叶杨 ]银白杨遗传图谱
图 &BY@.9AWDOE[D?$2% 与 309A[D?!2% 图谱的比较
Y9O5&B(0>?D79@0A 0S:=E>D?@@E?D7D:E1PUD@ET 0A Y@.9AWDOE[D?$2% DAT 309A[D?!2%
-K-.’Y@.9AWDOE[D?$2% 作图# DTD1’309A[D?!5% 作图% 连锁群左为图距!右为标记% 灰色部分代表偏分离区域% 标记后缀4 T,代表偏分离
"N\%2%%G$ !4 TT, 代表严重偏分离"N\%2%%&$ % 下同%
4-K-., 9@:=E>D? UD@ET 0A Y@.9AWDOE[D?$2% DAT 4DTD1, 9@0A 309A[D?!2%5+4>UE7@0A :=E1ES:0SEDR= O704? @=0FDU@014:E>D7WE7?0@9:90A5
[D7WE7AD>E@D7E0A :=E79O=:5’=DTET 7EO90A@9AT9RD:EU10RW@0ST9@:07:90A5T9@:07:ET >D7WE7@A0:EF9:= :=E@4S9Z( T) DAT ( TT) F=9R= TE89D:9AOD:
%2%%& aN’%2%%G DAT @E7904@1PTE89D:9AOD:N’%2%%& 7E@?ER:98E1P5,=E@D>EUE10F5
$B结果与分析
FDCE标记分离分析
利用%$检测标记分离’ DU ]DD和 DD]DU 期望分
离比 &p&"> \&$!DU ]RT 期望分离比 &p&p&p&"> \J$!
DU ]DU 期望分离比 &p$p&"> \$$% 通过计算发现有 #%
个"&"2#C_$标记偏离于期望分离比"N\%2%%G$# 其中
连锁到Y@.9AWDOE[D?$2% 构建的整合图上的偏分离标
记有 &" 个"&I2G#_$!连锁到 309A[D?!2% 构建的整合
图上的偏分离标记有 C 个"&$2I"_$% 研究发现偏分
离标记有聚集现象!其中集中在 -K-.分离标记有 "个"图 &$%
FDFE估算基因组长度和覆盖度
根据响叶杨 ]银白杨的整合图谱!当 .0T \G2%
#G
林 业 科 学 !" 卷B
时"Q9A ’$/;5!$%%!$!重组率 jER\%2J!基于 $J! 个
构图标记!检测到的连锁对数 M\!%$!估计杨树基
因组 大 小 为 $ "CG2G" R[! CG_ 的 置 信 区 间 为
$ !GG2G$ ‘$ CI#2"$ R[%图谱的基因组覆盖度估计
为 CJ2J!_%
FDJEL/T%1>$2’O$*FDX 作图与 \4%1O$*IDX 作图
的比较
Y@.9AWDOE[D?$2% 和 309A[D?!2% 软件都可以分
析全同胞作图群体的全部遗传信息!可获得响叶
杨 ]银白杨 Y& 的整合图谱% 本研究共获得 !&# 个
分离位点参与构建图谱% 利用 Y@.9AWDOE[D?$2% 构
建整合图!在重组率"jER$ a%2$!G!.0T eJ2% 时!图
谱共分为 "$ 个连锁群0包含 &C 个含有 ! 个或以上
标记的群! &" 个三联体 ":79?1E:$! $# 个二联体
"T04U1E:$1和 &IJ 个未检测到连锁的标记% 对每一
个群进行作图分析!放弃图距超过 JG R[的标记!共
有 $% 个主要连锁群"包含 ! 个或以上标记$!可成
功构建框架图"图 &!连锁群命名为4-K-., r阿拉
伯数字$!包括了 &$" 个标记 "&%$ 个 ’’j和 $! 个
’j-^ $% 连锁群图距 JC2G ‘$I$2! R[!共& C"" R[#
平均每个连锁群长度 CI2J R[# 标记间距平均 &G2"
R["表 &!图 &$% 另外有 &" 个三联体和 $I 个二联
体!共包含 &%! 个标记!图距分别为 GG!2% R[和
!#J2G R["未列出 $!因此所获得的图谱总图距
为$ CCJ2G R[%
利用 309A[D?!2% 构建整合图!在重组率仍为
%2$!G 的情况下!图谱共有 "J 个连锁群0包含 $% 个
含有 ! 个或以上标记的群!&" 个三联体":79?1E:$!$#
个二联体 " T04U1E:$1和 &I$ 个未检测到连锁的标
记% 对每一个群进行作图分析!也得到 $% 个主要连
锁群"包含 ! 个或以上标记$!可成功构建框架图
"图 &!连锁群命名为 4DTD1, r阿拉伯数字$!其中
DTD1因为在重组率为 %2$!G 时!该连锁群被分为 $ 部分!
为了对比的方便!本研究使用了重组率为 %2$G 时的
连锁群% 框架图包括了 &$$ 个标记"&%% 个 ’’j和
$$ 个 ’j-^ $! 连 锁 群 图 距 J"2& ‘&%$2& R[! 共
& &!!2& R[# 平均每个连锁群长度 G#2$ R[# 标记
间距平均 C2JI R["表 & 和图 &$% 另外有 &" 个三联
体和 $C 个二联体!共包含 &%" 个标记!图距分别为
!CC2!! G&G2% R["未列出$# 因此所获得的图谱总
图距为$ &GG2G R[%
对二者获得的整合图谱的框架图进行比较"图
&$!结果发现’ $ 张图谱的图距差异显著!DTD1图谱
"即利用 309A[D?!2% 软件构建的整合图!下同$中大
部分连 锁 群 的 图 距 小 于 -K-.图 谱 "即 利 用
Y@.9AWDOE[D?$2% 软件构建的整合图!下同$的对应
图 $BY@.9AWDOE[D?$2% 和 309A[D?!2% 图谱
与杨树一致性图谱的对比
Y9O5$B-19OA>EA:0S:=E>D?@@E?D7D:E1PUD@ET 0A Y@.9AWDOE
[D?$2% DAT 309A[D?!2% :0?0?1D7R0A@EA@4@>D?
左为 Y@.9AWDOE[D?$2% 作图的第 & 连锁群#右为 309A[D?!2%
作图的第 & 连锁群#中间为杨树一致性图谱的第 J 连锁群%
,=ES97@:O704? UPY@.9AWDOE[D? $2% 9@0A :=E1ES:DAT 0AEUP
309A[D? !2% 0A :=E79O=:5,=E:=97T O704? 0S:=E?0?1D7
R0A@EA@4@>D? 9@9A :=E>9TT1E5
连锁群的图距 "表 &!只有第 &$ 和 $% 是略大于
-K-.图谱的对应连锁群的图距 $!其中连锁群
DTD1<&!DTD1<$!DTD1-K-.图谱的对应连锁群的 !%_!总的来看!DTD1图
谱的总图距只有 -K-.的 GI2"_% $ 张图谱上共发
现了 &$$ 个相同的标记!根据连锁群上的相同标记
对比发现!除第 J!!!C!$% 连锁群外!其余连锁群都
发现唯一对应连锁群# -K-.谱中的 $ 个连锁群# -K-.图谱中的 $ 个二联体!这是由于该连锁群中的标记
大部分是偏分离标记!不同软件进行统计分析时产
生了不同的结果# 而 DTD1谱中 $ 个连锁群# DTD1<$% 连锁群在 -K-.图谱中的
分成了 & 个二联体和 & 个三联体% 在 -K-.图谱上
有 &% 个标记"即 N{CJL!N{J!""!N{C%&! {^$I#C(!
[*&$*[&J{$G%![*$’-! {JI%!N{$&"#!N{$IC!!
[*&$*[C{!#%! {^$"I&($没有出现在 DTD1图谱的
对应连锁群上!在 DTD1图谱上也有 G 个标记 "即
IG
B第 # 期 王源秀等’ 利用不同作图软件构建响叶杨 ]银白杨遗传图谱
N{&IC!!N{ &#GJ-!N{ II%-! N{ II%(! N{ J!"#!
[*&dKJ{J%%$没有出现在 -K-.图谱的对应连锁
群上% 另外在第 &!$ 和 C 对应连锁群上的相同标记
在连锁群上的排列顺序存在显著差异!在第 G!"!
&%!&$!&" 和 $% 对应连锁群上的相同标记出现倒位
现象% 将第 & 对应连锁群上的相同 ’’j标记与杨
树一致性图谱相比较"图 $$!发现该对应连锁群与
杨树一致性图谱第%连锁群是同源连锁群!共有 C
个同源标记!但 DTD1<& 连锁群上同源标记的排列顺
序与一致性图谱第%连锁群的标记排列顺序更加符
合% 在其他对应连锁群与一致性图谱的比较中也发
现类似现象%
表 CEL/T%1>$2’O$*FDX 与 \4%1O$*IDX 图谱比较!
:$?GCE,40*$#%/41?’"<’’1"5’0$*/?$/’(41L/T%1>$2’O$*FDX $1(\4%1O$*IDX
连锁群
.9AWDOEO704?
标记数"个$
+4>UE70S>D7WE7@
-K-. DTD1
相同标记数"个$
+4>UE70S
R0>>0A >D7WE7@
图距
[D? T9@:DAREkR[
-K-. DTD1
图距比例
DTD1k-K-.k_
-K-.<&kDTD1<& &G &G &G $I$2! &%$2& J"2&G
-K-.<$kDTD1<$ && C C &CG2G #$2# J#2&C
-K-.-K-.-K-.-K-.<"kDTD1<" I I I &&"2# !$2G J"2!$
-K-.<#kDTD1<# # # # CC2$ #!2% #!2"%
-K-.-K-.-K-.<&%kDTD1<&% G G G #$2" !#2! "G2$C
-K-.<&&kDTD1<&& G G G #I2! !!2# G#2%$
-K-.<&$kDTD1<&$ G G G I%2I I"2$ &%"2"I
-K-.<&JkDTD1<&J G G G GC2$ !!2" #G2J!
-K-.<&!kDTD1<&! ! ! ! GG2G !J2J #I2%$
-K-.<&GkDTD1<&G ! ! ! G&2G !&2I I&2&#
-K-.<&"kDTD1<&" G " G G$2# !%2" ##2%!
-K-.<&#kDTD1<&# ! ! ! !G2G !!2& C"2C$
-K-.<&IkDTD1<&I ! ! ! !$2I J"2& I!2JG
-K-.<&CkDTD1<&C ! ! ! JC2G JI2G C#2!#
-K-.<$%kDTD1<$%! G G G GC2% "G2! &&%2IG
合计 ,0:D1 &J& &$" &$$ $ %&%2& & &#I GI2"%
BB"4 |,表示 DTD1DTD1<$% 相对应% 4 |, >EDA@:=D::=E7ED7E:F0@4U-K-.EDA@:F0@4UFDIEL/T%1>$2’O$*FDX 作图与 O$*O$>’#JDX 作
图的比较
通过响叶杨 ]银白杨 Y& 作图群体获得的母本
响叶杨的遗传信息!共 $%C 个标记 "&G& 个 ’’j和
GI 个 ’j-^ $ !利用 Y@.9AWDOE[D?$2% "jERa%2J!
.0T eJ2%$和 [D?[DWE7J2% ".0T \J2% $进行连锁
分析!获得其遗传图谱 "分别命名为 DT 和 -K图
谱$ % 通过对 $ 张图谱进行对比发现’ $ 图谱共有
J$ 个对应连锁群! 其中 $I 个对应连锁群为 & 对 &
的关系!J 个 "DT-K<$&$为 $ 对 $ 的关系!& 个 "DT<&$ k-K<&$ $为 J
对 & 的关系! 另外 DT 图谱中有 J 个 "DT<-! DT和 DT<($而 -K图谱中有 $ 个 "-K<-和 -K锁群没对应连锁群# $ 图谱的对应连锁群总图距
差异不大 "相差 G$2$ R[即 $2!#_$ !但有 " 个
" DT-K<&"!DT<&C k-K<&C 和 DT的图距差异超过 G%_# 对应连锁群上的 &&J 个相
同标记"&%G 个 ’’j和 I 个 ’j-^ $中有 G 个 "N{
JI"C!N{J$"C!N{&%"G!d{$%# 和 N{$#"I $出现倒
位现象!$ 图谱上有 C 个相同标记"N{$%!N{$%$%!
N{!%!d{J%L!N{&&!!N{&&!"![*&J*[I {&!%!
[*#*[&"{$C% 和 [*"*[&! {!G% $位于不同的对
应连锁群上# 另外 DT 图谱 &$J 个 ’’j和 $$ 个
’j-^ 标记中分别有 &% 和 && 个没有出现在对应
连锁群上!各占 I2&J_和 G%2%%_!-K图谱 &&"
个 ’’j和 $! 个 ’j-^ 标记中分别有 J 和 &! 个没
有出现在对应连锁群上! 各占 $2GC_和 GI2JJ_
"表 $ 和图 J$ !可见共显性标记比显性标记有更好
的对应关系%
CG
林 业 科 学 !" 卷B
表 FEL/T%1>$2’O$*FDX 与 O$*O$>’#JDX 图谱比较
:$?GFE,40*$#%/41?’"<’’1"5’0$*/?$/’(41L/T%1>$2’O$*FDX $1(O$*O$>’#JDX
连锁群
.9AWDOEO704?
标记数
+4>UE70S>D7WE7@
DT -K
相同标记数
+4>UE70S
R0>>0A >D7WE7@
图距
[D? T9@:DAREkR[
DT -K
图距比例
"DT H-K$kDTk_
DT<&k-K<& C C I &#! &GJ2I &J2&J
DT<$k-K<$ I I # &G% &JG &&2&&
DTDTDTDT<"k-K<" # # G &%C2" &!"2" H$G2$!
DT<#k-K<# G ! ! C#2# ""2J !#2J"
DTDTDT<&%k-K<&% ! ! ! I$2I I%2" $2#J
DT<&&k-K<&& ! " ! ""2# IG2! H$&2C%
DT<&$k-K<&$ # I G &&I2# $&&2! H!J2IG
DT<&Jk-K<&J " " ! "J2C J"2C #J2&#
DT<&!k-K<&! J $ $ "%2I J"2$ "#2C"
DT<&Gk-K<&G " G J I!2G &%&2J H&"2GI
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DT<$"k-K<$" $ J $ $"2" !C2! H!"2&G
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DT<$Ck-K<$C $ $ $ &I2$ &I2$ %
DTDTDT合计 ,0:D1 &JI &J" &&J $ &"C2# $ &G $2!#
DT<-kk-K<- J $ G"2# JJ2#
DTDT<( $ &I2G
合计 ,0:D1 &!G &!% $ $#I2# $ &"C2#
JB讨论
JDCE图谱特征
本研究利用 Y@.9AWDOE[D?$2% 和 309A[D?!2% 构
建响叶杨 ]银白杨 Y& 的整合图谱!在重组率为
%2$!G 的情况下!都有 "$ 个连锁群!含 ! 个以上标
记的连锁群有 &C 个!与杨树单倍体染色体数 " " &C$一致% 对每个连锁群进行作图分析!最终都获
得了包含 $% 个主要连锁群的遗传框架图"图 &$%
根据 Y& 的遗传图谱估计杨树基因组大小为
$ "CG2G" R[!图谱的基因组覆盖度估计为 CJ2J!_%
图谱标记数量和 .0T 值的选取将共同影响基因组大
小的估计% 一般情况下杨属树种的基因组大小估计
需要标记数至少为 &%% 个!并且随着标记数的增加
.0T 值也增加!如 &%% 个标记 .0T 为 J!当标记数为
&G% 个时 .0T 值取 G "Q9A ’$/;2! $%%!$% 本研究获
得的标记数为 $J! 或 $JG!当 .0T 值取 G 时估算的杨
树基因组大于期望值$ !&% R["Q9A ’$/;5! $%%! $%
当图谱上的标记覆盖全基因组后! 基因组随标记数
的增加是收敛的!不会随标记数的增加而产生巨大
变动% 但在已经构建的杨属树种中!多数图谱揭示
的是基因组长度随标记的增加呈非收敛性增加
"Q9A ’$/;5! $%%&# M=DAO’$/;5! $%%!# ND4TE:’$/;5!
$%%I# c001U79O=:’$/;5! $%%I# M=DAO’$/;5! $%%C#
%"
B第 # 期 王源秀等’ 利用不同作图软件构建响叶杨 ]银白杨遗传图谱
图 JBY@.9AWDOE[D?$2% 与 [D?[DWE7J2% 图谱的比较
Y9O5JB(0>?D79@0A 0S:=E>D?@@E?D7D:E1PUD@ET 0A Y@.9AWDOE[D?$2% DAT [D?[DWE7J2%
DT’Y@.9AWDOE[D?$2% 作图# -K’[D?[DWE7J2% 作图%
4DT, 9@:=E>D? UD@ET 0A Y@.9AWDOE[D?$2% DAT 4-K, 9@0A [D?[DWE7J2%5
N/M&;’$/;5! $%%C$!而且随着标记数的增加往往非
连锁标记的数量也在增加!这可能与标记基因型的
错误有关%
通常种间杂交都会产生偏分离现象!标记的偏
分离现象普遍存在% 偏分离标记会影响图谱的构
建!但本研究为了对图谱进行比较!将所有偏分离标
记都用于了连锁分析% 利用 %$ 检测发现连锁到
Y@.9AWDOE[D?$2% 构建的框架图上的偏分离标记有
&"
林 业 科 学 !" 卷B
&" 个!占总标记数的 &$2$_!这与 ND4TE:等"$%%I$
发表的欧洲黑杨"NA"%7+/$的父母本遗传图谱上的
偏分离标记的比例 "分别为 &%_和 &!_$相差不
大!小于 M=DAO等 " $%%C $ 公布的美洲黑杨 "NA
>’;$(%>’#$和欧美杨"NA’&+/.’+%-/"/$遗传图谱上的
偏分离标记的比例"分别 $%2!_和 $&2#_$% 关于
造成偏分离的原因很多!在本研究中可能是遗传隔
离"OEAE:9R9@01D:90A$造成的!母本响叶杨是生长在
温暖湿润的华东地区"南京$!而父本银白杨是生长
在干旱的新疆玛纳斯!二者的地理分布差异较大!存
在杂交不亲和现象!杂交后得到的子代种子即使通
过组培也只有部分能萌发# 培养出的小苗由温室移
入大田时!由于少部分苗不适应条件的变化被损失
掉!这些因素都会导致偏分离现象# 同时取样和基
因型统计误差也会使标记产生偏分离"b4DAO’$/;5!
&CCC$% 不过!由于本研究分析的标记较少!对于偏
分离产生的原因还需要更多的证据% 与发表的其他
杨树图谱一样!本研究也发现偏分离标记有聚集现
象"图 &$!特别是偏分离标记 {^$I#C "位于连锁群
-K-.谱上同样处于偏分离标记聚集区!说明这个偏分离
标记聚集区的基因受到某种选择压力的影响"Q9A ’$
/;5! $%%!# ND4TE:’$/;5! $%%I# c001U79O=:’$/;5!
$%%I# M=DAO’$/;5! $%%C# D^W41’$/;5! $%%C$%
JDFEL/T%1>$2’O$*FDX 与 \4%1O$*IDX%O$*O$>’#
JDX 的比较
软件 Y@.9AWDOE[D?$2% 和 309A[D?!2% 都可以对
杨树 Y& 全同胞作图群体的全部遗传信息进行分析!
在作图分析参数一致的情况下!二者构建的遗传框
架图的图距大小差异显著!利用 309A[D?!2% 获得的
框架图总图距达不到利用 Y@.9AWDOE[D?$2% 获得的
框架图总图距的 "%_# 比较中发现 &$$ 个相同标
记!双方图谱上各有部分标记没有出现在对应的连
锁群上!而是组成了三联体或二联体!&$$ 个相同标
记都出现在对应连锁群上!但部分对应连锁群上标
记的排列顺序差异较大# 这应与 $ 软件使用的统计
分析方法有关!$ 软件都考虑到了位点间的连锁相
信息!因此大部分标记都出现在对应连锁群上#
309A[D? 是利用最小二乘法估计一列有序位点的相
邻位点间的距离!先确定 $ 个连锁关系最紧密的位
点作为开始!每次只有 & 个信息含量最丰富的位点
被添加分析!只有在拟合度测试中通过的才被接受!
每一步都进行最优化洗牌"/DA d09VEA ’$/;5!$%%&#
/DA d09VEA!$%%"$# Y@.9AWDOE[D? 软件对于每个连
锁群!采用启发式搜索法进行多位点排序!对于最优
的排序!利用隐马尔科夫链模型进行多位点连锁分
析!得到相邻位点间的重组率!再根据作图函数将位
点间的重组率转换成遗传距离 "施季森等!$%%"$#
由于分析方法的不同导致 $ 个框架图的图距差异显
著!且出现少数标记由于间距过大!连锁分析时没有
连锁到相应的连锁群上% 在与杨树一致性图谱进行
比对发现!利用 309A[D?!2% 构建的响叶杨 ]银白杨
遗传图谱的同源连锁群上的标记排列顺序更加符合
一致性图谱的标记排列顺序!这可能与一致性图谱
也是由 309A[D? 软件构建的有关%
Y@.9AWDOE[D? 和 309A[D? 软件可以直接分析 Y&
作图群体中 DU ]DU"&p$p&$和 DU ]RT"&p&p&p&$类
型的遗传标记!不需要采用(拟测交)的分析方法!
这是 [D?[DWE7软件不能做到的![D?[DWE7采用的
(拟测交)作图策略不能分析 DU ]DU 类型的标记!
DU ]RT类型标记只利用了部分作为 &p&分离位点的
信息# 因此利用 Y@.9AWDOE[D?$2% 所做的母本响叶
杨图谱"即 DT 图谱$包含了更多的遗传信息!其中
分离比为 &p$p&的 ! 个 ’’j标记"N{J%GI!N{JJGC!
d{&%I 和 d{$&I$分别被连锁到 DT连锁群上% 另外 DT 图谱比利用 [D?[DWE7J2% 构建
的 -K图谱增加了 J 个 ’’j标记"N{&"I"!N{&I%C
和 N{J#G&$# 同时 Y@.9AWDOE[D?$2% 把 J 个 ’’j标
记"d{I!!d{!I 和 {^$"%"$连锁到 DT 图谱上!而
[D?[DWE7J2% 没有将其连锁到 -K图谱上!相反!
[D?[DWE7J2% 将 J 个 ’’j标记 "d{$J!d{&G"L和
{^$I&I$连锁到 -K图谱上!而 Y@.9AWDOE[D?$2% 没
有将其连锁到 DT 图谱上# 还分别有 G 和 " 个标记
在 DT 和 -K$ 个图谱中出现倒位现象和位于不同的
对应连锁群上% 总的来看!共有 &% 个分离比为
&p&p&p&的 ’’j标记在 $ 图谱中出现倒位现象或位
于不同的对应连锁群或没有连锁到相应的图谱上
"图 J$% 出现这些现象!除了作图策略的原因外!也
可能是由于抽样误差造成的或与排序的算法不同
有关%
童春发等"$%%!$利用Y@.9AWDOE[D? 软件对 &p&
分离位点遗传信息进行连锁分析!构建的杉木遗传
连锁图谱比原有的图谱"胡小华!$%%$$分别增加了
$" 和 $I "共 G! $个 -Y.^ 标记!图距分别增加了
GIJ2" 和 C"J2$ R[!而本研究利用全部分离位点信
息获得的图谱只比原图谱增加了 G 个标记!图距只
增加了 &%C R[% 这可能与构图使用的标记有关!大
多数 -Y.^ 和 ’j-^ 标记都属于显性标记!而 ’’j
属于共显性标记!本研究构图所使用的标记!
#$2$G_是 ’’j共显性标记!$#2#G_是 ’j-^ 显性
$"
B第 # 期 王源秀等’ 利用不同作图软件构建响叶杨 ]银白杨遗传图谱
标记% 利用显性和共显性标记混合作图时!相同性
质的标记易于连锁在一起!这除了与标记的遗传特
性有关外!还可能与基因型统计误差的倾向性密切
相关# 同时连锁分析条件改变后!显性标记和共显
性标记的连锁关系可能会随之发生改变%
利用 Y@.9AWDOE[D?$2% 构建的 DT 图谱包含 $$
个 ’j-^ 显性标记!比利用 [D?[DWE7J2% 构建的 -K
图谱少 $ 个!$ 个图谱分别有 G%_以上的显性标记
没有出现在对应连锁群中!而没有出现在对应连锁
群中的共显性标记 ’’j却不到 &%_!因此共显性标
记比显性标记在 $ 图谱中有更准确的对应关系# 而
且本研究中有 G 个位于不同的对应连锁群上的 ’’j
标记"N{$%!N{$%$%!N{!%!d{J%L和 N{&&!$!利用
其引物序列在杨树全基因组网站 " =:?’%OEA0>E5
VO9E5=:>1$ 上进行
比对"U1D@:$!发现这 G 个标记在 DT 图谱的相应连锁
群"DT<&!DT果杨"NA$+%-1(-/+@/$的同源连锁群上的区域相近
"王源秀!$%%I$!这说明利用 Y@.9AWDOE[D? 构建的
响叶杨的遗传图谱上共显性标记的排列顺序与标记
在杨树全基因组中的相对位置更符合%
综上所述!不同的作图软件构建的遗传图谱具
有不同的优缺点#在基因组图谱比较研究中!利用相
同作图软件构建的近缘物种的遗传图谱!其比较研
究所 发 现 的 标 记 同 线 性 "@PA:EAP$ 或 共 线 性
"R019AED79:P$!应具有更高的可靠性!可为后续的深
入研究奠定基础% 另外!鉴于林木高度杂合的遗传
特点!可以通过选择适合的统计分析方法!充分利用
林木作图群体的遗传信息!获得相对较高密度的遗
传图谱!以提高遗传图谱在 f,.作图或图位克隆或
标记辅助选择以及基因组图谱精细比较研究中的利
用价值%
参 考 文 献
胡小华5$%%$5杉木 -Y.^ 遗传图谱的构建及生长和形态相关性状
f,.定位研究5南京林业大学硕士学位论文5
施季森!童春发5$%%"5林木遗传图谱构建和 f,.定位统计分析5北
京’ 科学出版社5
童春发! 施季森5$%%!5利用杉木的 Y& 代群体构建遗传连锁图谱5
遗传学报! J&"&%$ ’ &&!C H&&G"5
王源秀5$%%I5响叶杨 ]银白杨遗传图谱构建及杨属图谱比较研
究5南京林业大学博士学位论文5
张B博!杜生明!黄敏仁5$%%J5林木遗传图谱研究现状及发展趋势5
中国生物工程杂志! $J"!$ ’ &! H&I5
(E78E7D[! ’EFE1[! YD987E?DA:^ ! ’$/;5$%%!5NEA0>E>D??9AO
9A N(@&;&#% b4>D7’! Y1DT4AO[5 [01ER41D7NEAE:9R@DAT
L7EET9AO0SY07E@:,7EE@5+EFQ07W’ Y00T 7^0T4R: 7^E@@! JI#
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ND4TE:[! 307OE/! D^014RR9)! ’$/;5$%%I5NEAE:9R19AWDOE>D?@0S
N(@&;&#"%7+/ .59AR14T9AO-Y.^@’’j@’+^ @DAT @EZ:7D9:5,7EE
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N7D:D?DO19DK! ’ETE70Sj5&CC!5NEAE:9R19AWDOE>D?@0S:&-/;8@$&#
7+/">%#DAT :&-/;8@$&#&+(@18;/ 4@9AOD?@E4T0<:E@:R70@@’ >D??9AO
@:7D:EOPDAT j-^ K>D7WE7@5NEAE:9R@! &J#"!$ ’ &&$& H&&J#5
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cDOEA9AOEA!:=E+E:=E71DAT@5
/DA d09VEA 3c5$%%"5309A>D? !2%! ’0S:FD7ES07:=ERD1R41D:90A 0S
OEAE:9R19AWDOE>D?@9A EZ?E79>EA:D1?0?41D:90A@5bPD;>DL/!
cDOEA9AOEA! +E:=E71DAT@5
/00779?@j*5$%%$5[D?(=D7:’ ’0S:FD7ES07:=EN7D?=9RD1^ 7E@EA:D:90A
0S.9AWDOE[D?@DAT f,.@536E7ET! CJ’ ## H#I5
cDAOQ4DAZ94! ’4A g9D0PDA! ,DA L9P4E! ’$/;5$%&%5-OEAE:9R19AWDOE
>D? 0SN(@&;&#/>’"(@(>/ [DZ9>5]NA/;P/ .5=PU79T UD@ET 0A
’’jDAT ’j-^ >D7WE7@5*4?=P:9RD! &#J’ &CJ H$%G5
c001U79O=:’ -! K9YD;90’ !^ Q9A ,! ’$/;5$%%I5-TEA@E19AWDOE>D?
0S=PU79T R0:0AF00T " N(@&;&#)+’.("$% ] NA /"7&#$%)(;%/ $
R0A:79U4:E@:010AO<:E7>ER010O9RD17E@ED7R= DAT R0>?D79@0A >D??9AO
9A D>0TE1S07E@::7EE56E7ET9:P! &%%’ GC H#%5
Q9A ,0AO>9AO! 64DAO[9A7EA! cDAO[9AOZ94! ’$/;5$%%&5 7^E19>9AD7P
9A:E7@?ER9S9ROEAE:9R>D?@0S:=EN(@&;&#OEA0>ER0A@:74R:ET S70>
j-^ K>D7WE7@5NEA0>E! !’ "%$ H"%C5
Q9A ,0AO>9AO! K9SD;90’ !^ N4A:E7.*! ’$/;5$%%!5.D7OE<@RD1E
=E:E70@?ER9S9R@EO7EOD:90A T9@:07:90A 9A N(@&;E8ED1ET UPDTEA@E
OEAE:9R>D?5,=E07-??1NEAE:! &%C’ !G& H!"J5
M=DAOL0! ,0AO(=4ASD! Q9A ,0AO>9AO! ’$/;5$%%C5KE:ER:90A 0S
h4DA:9:D:98E:7D9:10R99AS14EAR9AOO70F:= :7DVER:079E@0SDT8EA:9:904@
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4@9AO-Y.^ >D7WE7@5,=E07-??1NEAE:! &%I’ "G# H""$5
!责任编辑B徐B红"
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