全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2013, 39(10): 1746−1753 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2010CB125903)和国家自然科学基金项目(31171575)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 邱丽娟, E-mail: qiu_lijuan@263.net, Tel: 010-82105843
第一作者联系方式: E-mail: 284509165@qq.com **同等贡献(Contributed equally to this work)
Received(收稿日期): 2013-01-28; Accepted(接受日期): 2013-05-11; Published online(网络出版日期): 2013-08-01.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20130801.1725.004.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2013.01746
优良品系中品 03-5373系谱的遗传解析及抗大豆胞囊线虫病相关标记
鉴定
张姗姗 1,** 李英慧 1,** 李金英 2 邱丽娟 1,*
1 中国农业科学院作物科学研究所 / 农作物基因资源与遗传改良国家重大科学工程 / 农业部作物种质资源利用重点开放实验室, 北
京 100081; 2 河南省农业科学院经济作物研究所 / 国家大豆改良中心郑州分中心, 河南郑州 450002
摘 要: 中品 03-5373是高抗大豆胞囊线虫(soybean cyst nematode, SCN) 3号生理小种的优良大豆新种质, 可追溯到
10个祖先亲本, 其中包括灰皮支黑豆、Peking和 PI437654等国内外 SCN主要抗源。本研究利用 152个 SSR标记对
中品 03-5373 及其亲本进行鉴定, 共发现等位变异 437 个, 每个标记的等位变异范围为 2~5 个, 平均为 2.9 个。亲缘
关系分析表明 11份材料间的遗传一致度变化范围为 0.2430~0.8224, 平均为 0.458, 4个 SSR标记(Satt152、Satt179、
Barcsoyssr_18_107和 Satt196)形成的单倍型可以将 11份材料区别开来。系谱追踪阐明了育种对基因组组成变化的作
用, 发现中品 03-5373 亲本中以灰皮支黑豆贡献的等位变异最多(39 个), PI437654 次之(6 个)。通过系谱追踪筛选到
与 SCN 3抗性相关的候选标记 20个, 为进一步克隆抗病基因和选择有效的标记组合进行分子育种提供了依据。
关键词: 大豆; 胞囊线虫病; 系谱分析; 分子标记
Genetic Dissection of Elite Line Zhongpin 03-5373 Pedigree and Identification
of Candidate Markers Related to Resistance to Soybean Cyst Nematode
ZHANG Shan-Shan1,**, LI Ying-Hui1,**, LI Jin-Ying2, and QIU Li-Juan1,*
1 National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic Improvement / Key Laboratory of Germplasm Utilization, Agriculture of Ministry/
Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 2 Institute of Industrial Crops, Zhengzhou / National
Subcenter for Soybean Improvement, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002, China
Abstract: Zhongpin 03-5373 with resistance to SCN3 is an elite soybean line, which is traced back to 10 parental lines. Three
elite resistant sources (Huipizhiheidou, Peking, and PI437654), diversely used in the soybean cyst nematode resistant breeding,
were included in the pedigree of Zhongpin 03-5373. In this study, 152 molecular markers were selected to detect polymorphism
among the 11 materials. A total of 437 alleles were identified with average of 2.9, ranging from two to five alleles on each locus.
The average of Nei’s genetic identity among pairwise cultivars were 0.458, the haplotypes formed by four SSR markers (Satt152,
Satt179, Barcsoyssr_18_107, and Satt196) could distinguish 11 cultivars in this study. Pedigree tracing elucidated genomic varia-
tion in breeding. IBD analysis showed that Huipizhiheidou contributed the most of specific alleles (39) to Zhongpin 03-5373
among three resistant genetic resources (Huipizhiheidou, Peking, and PI437654), followed by PI437654 (6). In addition, 20 mark-
ers identified were related to the resistance to SCN 3. These results supplied the information for further cloning resistant gene and
resistant breeding by marker assistant selection.
Keywords: Soybean; Soybean cyst nematode; Pedigree analysis, Molecular marker
大豆胞囊线虫(soybean cyst nematode, SCN)导
致世界大豆产量严重损失, 在我国大豆产区发生的
面积也在逐年增加, 并有蔓延的趋势[1]。目前我国发
现 1、2、3、4、5、6、7、9 和 14 号生理小种, 其
中 3号生理小种是我国东北大豆主产区的优势小种。
选育和种植抗性品种是最有效的控制大豆胞囊线虫
病害的方法[2-3]。
经典遗传学分析表明, 大豆中有 4 个抗性位点
第 10期 张姗姗等: 优良品系中品 03-5373系谱的遗传解析及抗大豆胞囊线虫病相关标记鉴定 1747


控制抗大豆胞囊线虫基因。自 1994年以来, 已定位
到与 SCN抗性相关的位点或标记 150多个[4]。这些
位点或标记皆在双亲的分离群体中鉴定的, 易受双
亲遗传背景限制, 定位到的标记普遍应用性有待验
证, 只能用于部分品种的杂交后代实验的分子标记
辅助选择(marker-assisted selection, MAS), 故利用
遗传背景比较广泛的材料筛选与大豆胞囊线虫病抗
性相关的分子标记具有重要的意义。
“血缘一致性”或者“同源一致性”(identity by de-
scent, IBD)是鉴定多世代、多杂交组合的系谱材料中同
重要农艺性状相关的优异等位变异的统计方法[5]。该
方法既充分利用了连锁分析(linkage analysis)所提供
的重组信息又考虑了关联分析(association analysis)
所提供的连锁不平衡(linkage disequilibrium, LD)信
息, 可以分析世代延续过程中基因与其周围标记的
重组情况, 在分子标记水平上将品种、育种选择和
后代连接起来, 鉴定选育过程中受到选择的位点和
区间。该方法曾应用到大麦[6]和大豆[7-8]的重要性状
分子标记研究中, 但在抗病基因标记研究中尚未见
报道。
中品 03-5373 是用黄种皮抗 SCN4 号生理小种
的晋 1265与引自美国的抗多个 SCN小种的 Hartwig
杂交选育出的既高抗大豆胞囊线虫 4 号生理小种[9]
也对 SCN3 免疫的优良大豆新种质, 其亲本中有多
个国内外大豆胞囊线虫主要优异抗源。本研究利用
SSR、EST-SSR、InDel 等共显性分子标记分析 11
份中品 03-5373 及祖先亲本系谱 , 旨在解析中品
03-5373 和其亲本之间的遗传关系, 挖掘与胞囊线
虫 3 号生理小种抗性相关的标记, 为我国大豆抗胞
囊线虫病新品种培育及抗大豆胞囊线虫病基因的挖
掘奠定基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
中品 03-5373 的系谱可追踪到 11 个亲本(图 1),
包括灰皮支黑豆、Hartwig、Peking、PI437654、
Forrest、Lee、晋 1265、Hill、Dyer 和 Bragg。灰皮
支黑豆、Peking和 PI437654等 3个祖先亲本是中国
和美国广泛用于抗病基因发掘和品种选育的重要抗
源, 其中灰皮支黑豆高抗大豆胞囊线虫 1、3、4、5
号生理小种[10], Peking 是美国和中国现在所育成抗
大豆胞囊线虫品种中抗病基因的最主要来源, 抗 1、
3和 5号生理小种, PI437654抗大豆胞囊线虫 1~5号
生理小种。
该系谱中一系列优良的抗病品种抗谱比较广 ,
其中Dyer高抗 1号和 3号生理小种, 但产量较低[11]。
Forrest 是以 Dyer 为抗病亲本育成的品种, 抗 SCN3
号生理小种, 产量表现较好, Hartwig抗 SCN1、2、3、
5、14 号生理小种, 而且产量高[12]。晋 1265 高抗
SCN1、3、4和 5号生理小种, 且农艺性状优良[13]。
中品 03-5373是由晋 1265与 Hartwig 杂交选育出的
高抗 SCN4 号生理小种, 免疫 14 号生理小种[14], 经
鉴定免疫 SCN3的优良品系。


图 1 中品 03-5373的系谱
Fig.1 Pedigree chart of Zhongpin 03-5373
Unknow代表未知亲本。Unknow shows the parent unknown.

1.2 分子标记的开发和筛选
1.2.1 InDel 标记 根据灰皮支黑豆、中品
03-5373 及中黄 13 的重测序数据鉴定出的 InDel 位
点[15], 在已报道的位于 Gm18的控制 SCN抗性主效
QTL区间[16]及 Gm12和 Gm14共选取 11个位点, 利
用在线引物设计软件 Primer3 (V.0.4.0) (http://frodo.
wi.mit.edu/primer3/)设计引物, 引物由上海生工生物
工程技术服务有限公司合成, 对设计的引物进行退
火温度及 PCR反应体系等条件的优化和筛选。通过
6%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测, 开发出 11个条带
单一的标记用于系谱材料基因型鉴定(表 1)。
1.2.2 EST-SSR 和 SSR 标记 用 161 个分子标
记对 11 份系谱材料进行分子鉴定, 参照 Song 等[17]
大豆公共遗传连锁图谱以及 SoyBase 数据库
(http://www.soybase.org/)上公布的新 SSR 标记, 选
择分布在 20 个染色体的 150 个标记(148 个 SSR 标
记和 2个 EST-SSR标记), SSR引物序列来自美国农
业部大豆基因组数据库(SoyBase), EST-SSR 引物序
列来自 Liu等[18], 结合开发出的 11个 InDels标记。
上述引物均由上海生工生物工程技术服务有限公司
合成。
1748 作 物 学 报 第 39卷


表 1 开发的 InDel标记在染色体上的位置、引物信息及目标片段大小
Table 1 Chromosomal location, primer sequences and expected fragments size of nine InDel markers
标记名
Locus
染色体
Chromo-
some
正向引物
Forward primer
反向引物
Reverse primer
片段大小
Expected
fragment
(bp)
退火
温度
Ta (℃)
基因来源
Gene origin
SCN-18-3 Gm18 TACTCGCTCGTTCCTCTA GAATCTCAGTCTCGGTGT 220 60 Glyma18g02210
SCN-18-20 Gm18 AGAATGGCAACAGATATG CAGACAGTGGAAGGGAGA 198 60 Glyma18g02300
SCN-18-22 Gm18 ATTGCGAAAAGGGATTCTCA ACTGAGCACCAAATGAAATG 222 60 Glyma18g02320
SCN-18-68 Gm18 CAGTCCCACATCTAACAGAG GCTTAACCTCACAAAATCAA 200 60 Glyma18g02650
SCN-18-72 Gm18 CTCAAACTAAACAAATCAAACC AATAGTGTGCCTCTAGCAATAA 224 60 Glyma18g02670
SCN-18-81 Gm18 CAACAGAATGCCAGCCTGTA CATTCTATCTTGTTTAACGG 191 60 Glyma18g02700
SCN-18-85 Gm18 GAGGGCTTACGACGATCCAA CCAGCGTTTCATTCCTCC 232 60 Glyma18g02720
SCN-18-95 Gm18 AGAGACATATTGACTTCGGT CACCCTACTTGTGAGAAAAT 219 60 Glyma18g02740
SCN-18-100 Gm18 TAAGCATACTCCCTGTGTGT CCAGAATGAAACCAATGTTC 267 60 Glyma18g02770
QS100171 Gm12 GGTGGGGGATAGTTTTTGTT TTTGGGTGGTGAGGATAAGA 248 50 —
QS100183 Gm14 TGATGGTTCTACTTATGGGTCA CCTCTAAGAAGCGAATTTGG 276 50 —

1.3 DNA提取和检测
从每份材料中取 5 粒种子种于温室育苗, 待长
出三出复叶, 取其中一株的新鲜三出复叶, 在液氮
中研磨 , 依照快捷型植物基因组 DNA 提取系统
(MBI Fermantas)提取参试材料的基因组 DNA。用
0.8%琼脂糖凝胶电泳检测提取 DNA 质量 , 并用
NanoDrop ND-1000 UV/VIS Spectrometer型紫外分
光光度计(Thermo Fisher Scientific)检测 DNA 浓度,
将 DNA稀释至 10 ng µL–1后于 4℃保存备用。
PCR反应体系 20 µL, 包括 45 ng基因组 DNA、
1×PCR缓冲液、0.2 mmol L–1 dNTPs、上下游引物各
0.15 μmol L–1、1 U Taq聚合酶, PCR在 PE9600上进
行, SSR引物 PCR反应条件为 95℃ 5 min; 94℃ 40 s,
47℃ 40 s, 68℃ 40 s, 38个循环; 72℃ 5 min延伸,
于 4℃保存。InDel引物 PCR反应条件: 95℃ 5 min,
94℃ 40 s, 55℃ 40 s, 68℃ 40 s, 38个循环; 72℃延
伸 5 min, 于 4℃保存。扩增产物经 6%的聚丙烯酰胺
凝胶检测多态性、印染显色、读板、室温干燥后统
计条带照相。
1.4 数据调查和统计分析
选择条带清晰的标记进行统计, 根据扩增条带
大小赋值, 建立原始数据群。用 PowerMarker V. 3.25
计算标记的等位变异数量(allele number)和基因遗传
多样性(gene diversity), 以 IBD方法寻找与大豆胞囊
线虫抗性相关的候选标记, 用 Microsoft Excel 2007
分析。
系谱亲本与子代间的遗传关系采用共祖先系
数、相似系数和遗传贡献率 3 种方法统计分析。共
祖先系数法(coefficient of parentage, CP法)是一种理
想状态下计算亲本对子代遗传贡献的方法, 双亲传
递给子代 2 个等位基因中的一个, 故父母本对子代
的遗传贡献率均为 0.5。相似系数法(similarity coef-
ficient, SC 法), 不考虑每个标记在系谱中的传递情
况, 只比较子代与亲本之间等位变异是否相同, 成
对品种相似系数用 Nei’s (1979), 计算公式为 Sij =
2Nij /(Ni + Nj) [19], Ni和 Nj分别表示材料 i和 j中的条
带数目 , Nij 表示材料 i 和 j 共有的条带数目 , 由
Popgen V.1.32 软件完成。遗传贡献率法 (genetic
contribution, GC 法): 亲本 A 对后代 X 的贡献用
λA=>X, 亲本 B对后代 X的贡献用 λB=>X表示, A和 X
间的期望标记相似性为 SAX, 遗传贡献为:
λA=>X=(SAX−SBXSAB)/1–(SAB)2[20]
在以上 3 种计算亲本对子代的遗传贡献率的基
础上, 隔代亲本对子代的遗传贡献率是按照核遗传
方式反推的方法计算祖先亲本对子代的遗传贡献。
例如 A是由 B和 C杂交形成, B和 C对 A遗传贡献
率别为 30%和 70%, B是由 D和 E杂交形成, D和 E
对 B 的遗传贡献率分别为 40%和 60%, 那么祖先亲
本 D和 E对 A的遗传贡献率分别为 12%和 18%。
2 结果与分析
2.1 中品 03-5373 及其亲本的多态性分子标记
特点
利用 161 个分子标记对 11 份材料鉴定, 有 152
个标记表现多态性, 包括 SSR标记 141个, EST-SSR
标记 2个和 InDel标记 9个, 每个标记的等位变异范
围为 2~5个, 平均为 2.9个。这些多态性标记分布在
20个染色体, 其中位于 Gm18的标记最多, 为 24个,
第 10期 张姗姗等: 优良品系中品 03-5373系谱的遗传解析及抗大豆胞囊线虫病相关标记鉴定 1749


检测到等位变异 61个; 以 Gm04和 Gm06染色体的
标记最少, 为 3个, 分别携带 7个和 8个等位变异(图
2)。152 个标记多态性信息指数 (PIC)变化范围为
0.1653~0.7769, 其中 4 个位点(Satt311, Satt152 和
Barcsoyssr_18_107)的多态性最高, 均为 0.7769, 多
态性最低的有 6个位点(Satt178、Satt525、Satt561、
Satt570、Satt573 和 Satt687), 均为 0.1653, 平均为
0.5224。各个染色体在基因多样性水平上存在差异,
以 Gm03包含遗传多样性最高, 为 0.6152, Gm09的
遗传多样性最低, 为 0.4 (图 2)。在 152个位点上检
测到 437个等位变异, 其中低频(<0.3)的等位变异比
较多, 占等位变异总数的比例为 54.7%; 发生频率
范围为 0.2~0.3的等位变异数最多, 为 87个, 占等位
变异总数的 19.9%; 高频(> 0.9)等位变异数最少, 只
有 6 个, 占总等位变异数的 1.4% (图 3)。4 个 SSR
标记(Satt152、Satt179、Barcsoyssr_18_107和 Satt196)
形成的 12 种单倍型可以将 11 份材料区别开来(表
2)。


图 2 152个位点在染色体上的分布和多样性
Fig. 2 Distribution pattern and diversity of 152 loci on the chromosomes


图 3 437个等位变异发生频率分布
Fig. 3 Frequency distribution of 437 alleles

2.2 3种遗传贡献率方法的比较
C P 法结果看出 , 同一世代的亲本对中品
03-5373的遗传贡献率是相同的, 离中品 03-5373较
近的亲本对其遗传贡献率要高于离其较远的亲本。
PI437654、Forrest 及灰皮支黑豆属于相同世代, GC
法和 SC法数据显示, Forrest对中品 03-5373的遗传
贡献率高于父本, 灰皮支黑豆是晋 1265 的母本, 灰
皮支黑豆的遗传贡献率高于 Forrest; Dyer 和 Bragg
表 2 4个 SSR标记(Satt152、Satt179、Barcsoyssr_18_107和
Satt196)形成品种特有单倍型
Table 2 Haplotypes formed by four SSR markers (Satt152,
Satt179, Barcsoyssr_18_107, and Satt196)
材料
Material
单倍型类型
Haplotype
Peking B_107-4+Satt152-5+satt179-3+satt196-1
Lee B_107-2+Satt152-4+satt179-1+satt196-4
Hill B_107-5+Satt152-2+satt179-1+satt196-2
Dyer B_107-4+Satt152-2+satt179-3+satt196-4
Bragg B_107-2+Satt152-3+satt179-1+satt196-4
Forrest B_107-4+Satt152-2+satt179-1+satt196-4
PI437654 B_107-3+Satt152-4+satt179-5+satt196-3
Hartwig B_107-3+Satt152-4+satt179-1+satt196-4
灰皮质黑豆
Huipizhiheidou
B_107-1+Satt152-3+satt179-4+satt196-3
晋 1265 Jin 1265 B_107-1+Satt152-1+satt179-2+satt196-5
中品 03_5373
Zhongpin 03-5373
B_107-1+Satt152-1+satt179-1+satt196-4

是同一世代, 2 种方法结果都是 Dyer 的遗传贡献率
高于 Bragg。在 Hill、Lee 和 Peking 的组合中, Lee
和 Peking 是一个世代, 要早于 Hill 所在的世代, 但
1750 作 物 学 报 第 39卷


在该组合中, Hill 对中品 03-5373 的遗传贡献率在
GC 法中要低于 Lee 的遗传贡献率, 在 SC 法中低于
Peking 的遗传贡献率。祖先亲本对中品 03-5373 的
遗传贡献率表现出母本高于父本的情况, 但在 Hill、
Lee和 Peking的组合中出现例外, 即无论GC法还是
SC 法其结果都是晋 1265 对中品 03-5373 的遗传贡
献率高于 Hartwig, 表现出母本的遗传贡献率高于父
本。SC法所揭示的遗传贡献率要显著高于 GC法的
(t测验, P<0.01), 虽然本实验 2种方法揭示的亲本对
子代的遗传贡献率的规律基本相同, 但 GC 法含有
隔代传递的信息, 故揭示的遗传贡献率更接近真实
水平(表 3)。
相关性分析表明, 3 种方法遗传规律基本相同,
相对于理想状态 CP法而言, GC法和 SC法之间的相
关性更高一些(r = 0.943), GC法和 CP法的相关性与
SC 法和 CP 法的接近, 相关系数分别为 0.839 和
0.866。
2.3 SCN3抗性相关标记的追踪
中品 03-5373 系谱中不同组合间的重组率存在
差异, 从双亲 Dyer和 Bragg到子代 Forrest, 发生 28
次重组事件, 占双亲间多态性位点数(77)的 35.9%,
在可追踪的 3 个组合中最高 ; 从双亲晋 1265 和
Hartwig 到子代中品 03-5373 发生的重组事件最多,
为 33 个, 占双亲间多态性位点数(107)的 30.8%, 而
Forrest和 PI437654组合(子代为Hartwig)无论是重组
事件(25个)还是重组事件发生频率(24.3%)在 3个组
合中都是最少的。
根据 152 个多态性分子标记等位变异分析, 与
中品 03-5373 相同的等位变异且只存在抗病祖先亲
本的分子标记有 67个, 分布在除 Gm01和 Gm09之
外的 18 个染色体上, 以 Gm20 分布所占比例最高
(7/8)。其中 7 个抗病材料共有的等位变异位点有 5
个, 6个抗病材料共有的等位变异位点有 1个, 5个抗
病材料共有的等位变异位点有 6个, 4个抗病材料共
有的等位变异位点有 8 个。在这些抗病材料特有等
位变异位点中只有 49个位点可以追踪到抗病祖先亲
本, 49个位点中有 30个位点的等位变异由灰皮支黑
豆经晋 1265传递给中品 03-5373, 这些位点中 12个
位点传递给中品 03-5373 的等位变异还存在于
Peking及 PI437654等抗病亲本中, 18个位点传递给
中品 03-5373 的等位变异只存在于灰皮支黑豆、晋
1265和中品 03-5373, 在 Gm18上存在 8个这样的位
点。能够确定是由 PI437654将其等位变异传递给中
品 03-5373的位点有 4个, 有 3个(Satt311、Sat_365
和 Satt543)位点位于 Gm17, 1个(Satt066)位于 Gm14,
在 Satt311和 Satt543 (均在 Gm17)位点, 由 PI437654
传递给中品 03-5373 的等位变异不存在系谱中的其
他亲本, 在 Sat_365 和 Satt066 两位点上该等位变异
还存在于 Peking或灰皮支黑豆等抗性亲本中。其余
15 个位点可以追踪到灰皮支黑豆、 Peking 或
PI437654 这 3 个祖先抗性亲本, 但是这些等位变异
的来源是模糊的(图 4)。152 个标记中还有部分标记
能够追踪到抗性祖先亲本, 但是这些亲本传递给中
品 03-5373的等位变异也存在于感病亲本中。
9个位点可以将 11份对 SCN3反应不同的材料
分辨开来(表 4), 为大豆抗 SCN3 相关标记。对 9 个
标记通过系谱追踪发现 , 有 3 个标记 (Satt309、
Barcsoyssr_18_107 和 Satt723)按照方式一传递, 灰
皮支黑豆通过晋 1265 传递给中品 03-5373。位于
Gm16 (LG J) Sct_193 的等位变异同时为抗病品种
PI437654、Hartwig、晋 1265及灰皮支黑豆所拥有, 该
等位变异来源模糊, 有可能按照 PI437654、Hartwig
传递到中品 03-5373, 也有可能按照灰皮支黑豆、晋
1265传递到中品 03-5373, 传递到中品 03-5373的等
位变异既可能来自国外血缘也可能来自国内血缘
(方式 2)。另外 5 个标记 (ESSR197、 Satt197、
Barcsoyssr_18_85、SCN_18_72和 Sat_168)上发现 8
个抗病材料中特有的等位变异, 有可能来自系谱中
的国内抗性亲本, 依照灰皮支黑豆, 晋 1265 传递给
中品 03-5373, 也有可能来自国外抗性血缘, 同时在
国外抗性血缘的传递过程中存在模糊传递方式, 即
Hartwig中的与大豆胞囊线虫 3号生理小种抗性相关
的等位变异既可能来自 Peking, 也可能来自
PI437654。

表 3 各祖先亲本对中品 03-5373的遗传贡献率
Table 3 Contribution rate of ancestor parents’ to Zhongpin 03-5373
方法
Method
Hartwig
(♂)
晋 1265
Jin1265(♀)
PI437654
(♂)
Forrest
(♀)
灰皮支黑豆
Huipizhiheidou (♀)
Dyer
(♀)
Bragg
(♂)
Peking
(♂)
Lee
(♀)
Hill
(♀)
CP 0.500 0.500 0.250 0.250 0.250 0.125 0.125 0.031 0.031 0.063
GC 0.333 0.667 0.088 0.245 0.386 0.136 0.109 0.053 0.083 0.061
SC 0.554 0.771 0.452 0.465 0.510 0.396 0.391 0.434 0.353 0.383
CP: coefficient of parentage; GC: genetic contribution; SC: similarity coefficient.
第 10期 张姗姗等: 优良品系中品 03-5373系谱的遗传解析及抗大豆胞囊线虫病相关标记鉴定 1751



图 4 152个标记在染色体(连锁群)上的分布及每个标记携带有与中品 03-5373相同等变异的抗病材料
Fig. 4 Distribution of 152 markers on the chromosome (linkage groups) and the cultivars with the same allele as Zhongpin 03-5373
on the each marker
在图谱右侧以圆表示抗病的品种。Circles indicate the cultivars with resistance.

表 4 根据系谱追踪传给中品 03-5373对大豆胞囊线虫 3号生理小种抗性相关标记
Table 4 Markers associate with SCN3 based on the pedigree tracing
大豆胞囊线虫 3号生理小种抗性相关标记 Markers associate with SCN3传递类型
Transfer type
传递方式
Transfer way 标记分布染色体
Chromosome
标记名称
Marker
标记数(个)
Number of marker
Gm18 Satt309 Barcsoyssr_18_107 2 一
One
灰皮支黑豆/晋 1265/中品 03-5373
Huipizhiheidou/Jin1265/Zhongpin03-5373 Gm19 Satt723 1
二
Two
灰皮支黑豆/晋 1265/中品 03-5373
Huipizhiheidou/Jin1265/Zhongpin03-5373
PI437654/Hartwig/中品 03-5373
PI437654/Hartwig/Zhongpin03-5373
Gm16 Sct_193 1
Gm08 ESSR197 1
Gm11 Satt197 1
三
Three
灰皮支黑豆/晋 1265/中品 03-5373
PI437654/Hartwig/Zhongpin03-5373
PI437654/Hartwig/中品 03-5373
PI437654/Hartwig/Zhongpin03-5373
Peking/Dyer/Forrest/Hartwig/中品 03-5373
Peking/Dyer/Forrest/Hartwig/Zhongpin03-5373
Gm18 Barcsoyssr_18_85 SCN_18_72 Sat_168 3

3 讨论
3.1 系谱材料亲缘关系验证
系谱常用于研究材料间遗传关系, 但在实际应
用中, 由于育种过程中偏亲选择(选择压)的存在, 目
标基因的漂移, 未知亲缘亲本的存在都会导致研究
者过高或者过低地估计品种间的遗传关系。近年来,
可以直接检测品种间遗传变异的分子标记已越来越
多地被应用到验证已知系谱的正确与否、推测未知
亲本及评估系谱材料间的亲缘关系[21-23]。Evans等[23]
用全基因组的 80 个 SSR 标记检测 307 份苹果系谱
材料, 结果显示, 11份栽培品种和 4个品系的系谱中
有一个亲本是错误的 , 而文献报道的 Dayton、
Liberty 和 X-277 的系谱皆是错误的。本研究中晋
1265 是抗大豆胞囊线虫病的重要抗源之一, 据记载
是利用灰皮支黑豆与鲁豆 4 号杂交选育而成。本研
1752 作 物 学 报 第 39卷


究利用 152 个多态性分子标记鉴定结果显示 , 晋
1265与鲁豆 4号的相似性很低, 在 38个位点上携有
非双亲等位变异, 占总标记数的 29%, 可能本实验
所用的鲁豆 4 号与选育时所用的亲本来源不同。有
文献报道用于测序的 Williams82, 其材料不同来源
也存在差异[24]。
3.2 基于系谱抗 SCN相关标记的鉴定
袁翠平等[25]分析我国已审定的 80个抗(耐)病品
种中, 25个有明确的系谱, 其中绝大多数(21个)品种
的抗病基因来自 Peking (美国从我国引进的北京小
黑豆)或北京小黑豆, 2个品种来自哈尔滨小黑豆, 各
有 1个品种来自 PI437654和灰皮支黑豆。抗病品种
选育进展缓慢与胞囊线虫病表型性状鉴定难有关。
因此, 培育抗 SCN品种具有重要意义。
到目前为止, 已定位与大豆胞囊线虫抗性相关
的 QTL很多, Concibido等[16]对 20年终抗大豆胞囊
线虫QTL进行整理, 共收集 60个与大豆抗胞囊线虫
相关的 QTL。由于所用的作图群体不同, 已定位到
QTL局限到具体的某个群体[26]。本试验采用遗传基
础比较广泛且包含国内外抗大豆胞囊线虫的优良抗
源, 用系谱分析的方法寻找到 9个与大豆胞囊线虫 3
号生理小种相关的候选标记。研究发现 rhg1控制着
与 SCN相关 50%以上的变化, 同时对包括 3号生理
小种在内的多个生理小种都有抗性, 认为其为 SCN
抗性主效位点, Cregen 等[27]发现 Satt309 和 Sat_168
是与 rhg1 紧密连锁且共分离的, 本研究在 Gm18 上
共发现 5 个抗性标记 , Barcsoyssr_18_85、SCN-
18-72、Sat_168、Satt309和 Barcsoyssr_18_107, rhg1
位于 Sat_168 和 Satt309 之间 , SCN-18-72 和
Barcsoyssr_18_107 与 rhg1 物理距离分别为 18.7
kb 和 22 kb。Cook 等 [28]用基因沉默的方法验证
rhg1-b 的 3 个基因作用控制所研究的抗性材料对
大豆胞囊线虫的抗病性 , rhg1-b 位于用系谱分析
方法寻找的抗性标记 Barcsoyssr_18_85 和 SCN-
18-72 之间。常玮等[29]对 Concibido 收集的 60 个与
大豆抗胞囊线虫相关的 QTL 及 SoyBase 数据库
(http://www.soybase.org/)上公布的 96个抗性 QTL筛
选整理, 用图谱整合软件和元分析方法获得 27个大
豆抗 SCN一致性 QTL, Satt315-Sat_400是其获得的
一个抗 SCN3的 QTL, 遗传贡献率为 26.2%, 本研究
在 Gm08 上发现一个抗性标记 ESSR197, 位于该
QTL 区间, 表明利用系谱追踪抗性相关标记的方法
是可行的。同时本研究鉴定的 3个标记, 即 Gm11上
的 Satt197, Gm16上的 Sct_193和Gm19上的 Satt723,
尚未见报到, 有可能是新的抗性位点。
4 结论
用 161 个分子标记鉴定高抗大豆胞囊线虫 3 号
生理小种的优异品系中品 03-5373 的系谱发现, 在
祖先亲本中以灰皮支黑豆贡献给中品 03-5373 的等
位变异最多, PI437654次之。与材料间的抗病性相结
合, 发现 9 个与胞囊线虫 3 号生理小种抗性相关的
候选标记, 为抗大豆胞囊线虫病基因克隆和分子标
记辅助抗病新品种选育提供了有益信息。
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