全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2009, 35(5): 861−866 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2006AA100102)资助。
*
通讯作者(Corresponding author): 赵昌平, E-mail: BJHWC2003@yahoo.com.cn ** 共同第一作者
Received(收稿日期): 2008-10-15; Accepted(接受日期): 2008-12-31.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2009.00861
小麦分子遗传图谱的加密
李艳秋 1 苏志芳 1,2,** 王立新 1 季 伟 1 姚 骥 3 赵昌平 1,*
1 北京市农林科学院北京市杂交小麦工程技术研究中心, 北京 100097; 2河套大学农牧科学系, 内蒙古临河 015000; 3 华中农业大学生
命科学技术学院, 湖北武汉 430070
摘 要: 高密度的分子标记遗传图谱是 QTL定位、图位克隆和分子标记辅助选择等研究的基础。以小麦品种“京花
1号/小白冬麦”的双单倍体(DH)群体和“农大 015/复壮 30”的重组自交系(RIL)群体为作图群体, 选用在 DH群体双
亲间的 339 个多态性标记和在 RIL 群体双亲间的 343 个多态性标记分析作图群体各个株系的基因型, 对本中心近年
开发的 SCAR、EST-SSR标记以及他人开发的 SSR、EST-SSR标记进行了染色体定位, 并利用连锁分析软件 Joinmap
4.0 将 2 个作图群体的结果整合, 最终构建了 10 个连锁群, 将 217 个 SSR、EST-SSR 和 SCAR 位点定位在 9 条染色
体上, 进一步提高了小麦遗传图谱的密度。
关键词: 小麦; SSR; EST-SSR; SCAR; 遗传图谱
Increasing Density of Wheat Genetic Linkage Map with Molecular Makers
LI Yan-Qiu1, SU Zhi-Fang1,2,**, WANG Li-Xin1, JI Wei1, YAO Ji3, and ZHAO Chang-Ping1,*
1 Beijing Engineering and Technique Research Center for Hybrid Wheat, Beijing 100097, China; 2 Department of Farming-Grazing Science, Hetao
University, Linhe 015000, China; 3 College of Life Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China
Abstract: High density genetic linkage map is the groundwork for mapping gene or quantitative trait loci, map-based cloning and
marker-assisted selection. To increase the marker density on genetic linkage map of wheat (Triticum aestivum L.), the double
haploid (DH) population derived from Jinghua 1/Xiaobai Dongmai and the recombinant inbred lines (RILs) of Nongda
015/Fuzhuang 30 were used in this study. A total of 339 polymorphic markers between the DH lines and 343 polymorphic mark-
ers between the RIL lines were detected. Using the DH population, 208 markers were mapped on 21 chromosomes, covering
3493.6 cM; and using the RIL population, 299 markers were mapped on 34 linkage groups with the average distance of 15.5 cM.
The two linkage maps had 56 consistent markers in the similar regions of chromosomes. Using Joinmap 4.0 software, ten linkage
groups from the two linkage maps were integrated. This linkage map was composed of 217 markers and covered 956.2 cM of
wheat genome with an average distance of 4.4 cM between markers. The proportion of segregation distortion loci was 3.2–55.6%
on eight chromosomes. Most markers in this map had the consistent locations with those mentioned in previous report, however,
five SSR markers were located on different chromosomes. The results enhance the density of wheat linkage map and provide
more information for users.
Keywords: Wheat; SSR; EST-SSR; SCAR; Linkage map
小麦遗传图谱既是小麦遗传理论研究的重要内
容, 又是基因定位和基因图位克隆的基础, 最先用
于小麦遗传作图的分子标记是限制性片段多态性
(RFLP)标记[1-3], 之后, 随着基于 PCR技术的分子标
记的诞生, 如随机扩增多态性 DNA(RAPD)[4]、扩增
片段长度多态性(AFLP)[5]和简单重复序列(SSR)[6-8],
这些具有耗时短、成本低、操作简单等优点[9]的分
子标记成了构建小麦遗传作图的首选分子标记。
SSR、表达序列标签(EST)-SSR和序列特征化扩增区
域(SCAR)均为基于 PCR 技术的分子标记。近年来,
采用 SSR、EST-SSR 标记构建遗传图谱为小麦进行
基因或 QTL定位的研究很多。Somers等[9]将 4个作
图群体的结果整合到一起绘制了包含 1 235 个 SSR
标记, 全长 2 569 cM, 标记间平均遗传距离 2.2 cM
的遗传连锁图谱。Yu 等[10]将 90 对 EST-SSR 引物
的 149个位点整合到了国际小麦作图计划的“Opata85
862 作 物 学 报 第 35卷

×W7984”作图群体遗传框架图上并利用缺体-四体
定位了 80对 EST-SSR引物的 104个位点。Gao等[11]
利用小麦 3个作图群体将 88个引物的 101个位点定
位于硬粒小麦的 20个染色体, 并进一步将这些标记
定位到已有 450 个 SSR 位点的小麦遗传图谱上; 陈
海梅等[12]利用中国春缺体-四体将 93个 EST-SSR引
物的 193个位点定位到除 4A、4B外的 19条染色体
并利用 RIL 群体将 43 个 EST-SSR 位点绘制到遗传
图谱的 11条染色体上。SCAR标记遗传连锁图谱的
构建在西瓜 (Citrullus lanatus)[13]、橄榄 (Canarium
album) [14]、葡萄(Vitis vinifera)[15]等作物中已经展开,
在小麦中报道很少。分子标记遗传连锁图谱为小麦
QTL 和基因定位等研究奠定了基础 , 如小麦抗病
性[16]、抗旱性[17]、产量[18]、籽粒品质[19]等的 QTL
或基因定位均借助于分子标记遗传连锁图谱, 不断
加密小麦的遗传连锁图, 有助于更多的 QTL或基因
得以定位。本研究旨在为北京杂交小麦工程技术研
究中心近年开发的 SCAR、EST-SSR 标记以及他人
开发但尚未定位的 SSR、EST-SSR 标记进行染色体
定位, 进一步加密小麦遗传图谱。
1 材料与方法
1.1 植物材料和引物
作图群体分别是以京花 1 号和小白冬麦为亲本
构成的 153个 DH系群体及以农大 015和复壮 30为
亲本构成的 185个 F7代 RIL系群体。小白冬麦为新
疆农家品种, 京花 1 号为北京农林科学院作物所培
育的冬小麦花培品种。农大 015 为中国农业大学以
长丰 1号和北鉴 131杂交选育的强筋栽培小麦品种,
复壮 30 为陕西泾惠农场由农家种泾阳 30 系统选育
的抗白粉病小麦品种。
SSR引物 1 125对, 其中 gwm系列 265对, wmc
系列 561对, psp系列 2对, gdm系列 33对, barc系列
123对, cfa系列 28对, cfd系列 96对, dp系列 14对,
cn系列 2对, Dupw系列 1对。EST-SSR引物 348对,
其中 cwm系列 31对, wes系列 31对, kusm系列 85
对, swes系列 47对, cnl系列 44对, cwem系列 46对,
本中心开发的 EST-SSR 引物 64 对。北京杂交小麦
工程技术研究中心分子育种研究室开发的
AFLP-SCAR 引物 72 对。引物均由北京赛百盛基因
技术有限公司合成。
1.2 总 DNA提取及 PCR扩增
于苗期取亲本及各株系叶片, 用简化 CTAB法[20]
提取总 DNA。
PCR扩增体系 20 μL, 含 10 ng μL−1模板 DNA 6
μL, 10×buffer 2 μL, 10 mmol L−1 dNTP 0.4 μL, 1.25
μmol L−1的 SSR引物 4 μL, 2 U μL−1 Taq DNA聚合
酶 0.5 μL, H2O 7.1 μL(采用试剂购自北京鼎国生物
责任有限公司)。在 Eppendorf 的 5331 型 PCR 仪上
进行降落式 PCR, 扩增反应前于 94℃进行 DNA 变
性 5 min, 其后包括两个环节, 环节一是 94℃变性 30
s, 65~55℃退火 45 s, 每次循环降低 0.7℃, 共 11个
循环, 72℃延伸 45 s; 环节二是 94℃变性 30 s, 55℃
退火 45 s, 72℃延伸 45 s, 共 14个循环; 环节二之后
72℃延伸 5 min, 最后在 4℃保存。
PCR 产物经 6%的聚丙烯酰胺变性凝胶电泳分
离, 电压为 2 000 V, 电泳 2.0~2.5 h (根据 SSR片段
的大小确定电泳时间), 硝酸银染色[20]。
1.3 连锁图谱的构建与整合
构建合并遗传图谱的软件为 Joinmap 4.0。按软
件要求录入一个作图群体各株系各分子标记的基因
型, 同父本的基因型记作 a, 同母本的基因型记作 b,
不同于父母本的记作“.”。作图函数为 Kosambi, 设
置 LOD＞3.0, 最大遗传距离为 50 cM, 其他的参数
选择默认。运行“计算图谱”的命令, 绘制该群体
的遗传图谱; 采用同样方法构建另一个作图群体的
遗传图谱; 通过对两个图谱的核查比对, 运行“合并
图谱”的命令, 逐一合并两个图谱相同染色体的连
锁群, 完成图谱的整合。
2 结果与分析
2.1 分子标记连锁图的构建
从 1 545对 SSR、EST-SSR、SCAR引物中筛选
出在京花 1 号和小白冬麦之间多态性引物 370 对,
在农大 015/复壮 30间多态性引物 461对, 用双亲间
多态性引物分别对 2 个作图群体各个株系进行 PCR
扩增, 通过凝胶电泳分离 PCR产物, DH群体双亲间
的 339 个多态性标记和 RIL群体双亲间的 343 个多
态性标记的产物清晰度和重复性较好, 利用上述双
亲间筛选的多态性标记分析了两个作图群体中各个
株系的分子标记基因型, 采用分析软件 Joinmap 4.0,
对分子标记进行连锁分析, 参考 Somers 等[9]整合的
小麦高密度 SSR 标记遗传图谱, 分别绘制了两个作
图群体构建的遗传连锁图。以京花 1 号/小白冬麦
DH系群体绘制的遗传图谱全长 3 493.6 cM, 208个
标记位点定位到小麦的 21 条染色体的 21 个连锁群
第 5期 李艳秋等: 小麦分子遗传图谱的加密 863




图 1 用 Joinmap 4.0整合的小麦 9条染色体遗传连锁图谱
Fig. 1 Genetic linkage map on 9 chromosomes of wheat integrated by Joinmap 4.0
染色体左边数字为遗传距离(cM)。“*” 和“**”表示显著(P < 0.05)和极显著(P < 0.01)偏分离位点。
The genetic distances (cM) between marker loci are listed on the left of chromosomes.
“*”and “**” : singnificatly segregation distortion loci at P < 0.05 and P < 0.01, respectively.
864 作 物 学 报 第 35卷

中, 标记间平均遗传间距是 16.8 cM。以农大 015/
复壮 30 RIL系群体绘制的遗传图谱全长 4 633.4 cM,
299 个标记位点分布于 34 个连锁群中, 位点间平均
距离为 15.5 cM。两张图谱上相同标记 56个, 定位在
两张图谱的相同染色体上。
2.2 图谱整合
两张遗传连锁图谱经分析和整合, 最终绘制了
分布于小麦 9 条染色体的 10 个连锁群(图 1), 覆盖
小麦基因组的 956.2 cM, 共有 217 个分子标记位点
定位于本图谱, 标记间平均图距 4.4 cM, 两张连锁
图的整合, 使 10个连锁群上标记密度增加, 在 1A、
1B、2B染色体上形成了 4个标记高密度区域, 区域
内标记之间的平均图距小于 1.0 cM。SSR 位点
Xcfd61和 Xwmc25与他人定位于同一同源染色体群
但在不同染色体上, SSR位点 Xdp041与他人定位结
果完全不同(表 1)。Xbhw47 和 Xbhw60 与作者用遗
传分析软件 QGA station 1.0 所定的染色体位置不
同, 在本图谱上, Xbhw47和 Xbhw60分别定位在 5B
和 2B染色体, 在用QGA station 1.0绘制的遗传图谱
上, 分别定位在 6A和 2A染色体。
2.3 标记偏分离分析
作图群体双亲之间多态性标记的 2 种基因型在
作图群体中之比应符合 1∶1, 对整合图谱上 217 个
标记两种基因型在作图群体中的分布进行卡方测验
表明, 在 0.01 概率水平上 41 个标记表现为偏分离,
占总标记位点的 18.9%(表 2)。在 41 个偏分离标记
位点中, 12个标记位点来自DH群体, 占偏分离标记
位点数的 29.3%, 其余 29个标记位点均来自 RIL群
体, 占偏分离标记位点数的 70.1%。
3 讨论
本研究中连锁图的构建是利用已知染色体位置
的 SSR、EST-SSR 标记为框架, 根据标记之间的连
锁关系将未定位的 SSR、EST-SSR、SCAR 标记标
定在图谱中完成的。绝大多数标记的定位同已经发
表的结果基本一致, 但部分标记在染色体上的顺序
与他人的报道有所差异。由于连锁图上标记间距离
和顺序是采用三点测验法计算而来, 分析软件给出
的是标记之间的相对距离和位置, 不同的研究者采
用不同的群体和不同的分子标记, 都可能导致不同
遗传连锁图间标记顺序的差异。这种情况在每个分
子标记遗传图谱上都曾发生[21-22]。本研究与他人的
结果相比, 3个位点定于不同的染色体, 其中 2个定
在相同同源群的不同染色体上。小麦同源群的染色
体间同源性较高, 很容易发生重组与交换, 成为一
些分子标记定在相同同源群的不同染色体的主要原
因。此外, 小麦的非同源染色体之间也会发生异位,
Nelson等[23-25]的研究表明在 4AL、5AL和 7BS染色

表 1 与已报道结果不同的 SSR标记位点
Table 1 SSR marker loci different from those reported in previous reports
已报道结果 From previous report 标记
Marker
本研究染色体定位
Chromosome location in this study 染色体 Chromosome 信息来源 Source
Xcfd61 1B 1D http://wheat.pw.usda.gov
Xwmc25 2A 2B http://wheat.pw.usda.gov
Xdp041 7B 4D Li et al.

表 2 偏分离位点的分布
Table 2 Distribution of segregation distortion markers
偏分离位点数 Number of segregation distortion loci
染色体
Chromosome
定位的位点数目
Number of located loci 总数
Total
DH群体
DH population
RIL群体
RIL population
偏分离比例
Proportion of segregation
distortion (%)
1B 45 21 1 20 46.7
2A 31 1 0 1 3.2
2B 29 11 10 1 37.9
3B 22 3 1 2 13.6
3D 15 2 0 2 13.3
5B 24 3 0 3 12.5
7B 14 2 0 2 14.3
7D 11 3 0 3 27.3
第 5期 李艳秋等: 小麦分子遗传图谱的加密 865


体上检测到大片段的相互易位现象, 这也许是本研
究中 Xdp041定于不同染色体的原因。采用不同作图
软件也是造成定位结果不同的原因之一, 如本文提
到的 Xbhw47和 Xbhw60。
此外, 遗传作图的准确性也会受到标记偏分离
现象的影响, 宋宪亮等[26]认为偏分离可以影响标记
间的重组距离, 也会影响到连锁群上标记的顺序。
本研究中源于重组自交系的偏分离位点明显高于双
单倍体群体, 这可能与重组自交系群体构建过程中
人为抽样造成的偏差或一个亲本某位点在某些株系
中缺失等原因有关。
采用一种分子标记很难构建覆盖全基因组的遗
传连锁图谱, 多种分子标记的联合运用增加了标记
的数量, 为建立一个比较饱和的连锁图谱提供了良
好的物质基础。本文利用 SSR、EST-SSR 和 AFLP-
SCAR 标记共同构建图谱 , 标记数量和密度符合
QTL 定位的要求, 且作图群体双亲间的产量相关性
状存在显著差异, 群体较大, 可以用于小麦产量等性
状的 QTL定位, 并有望得到 QTL的精细定位。
4 结论
采用“京花 1号/小白冬麦”的 DH群体和“农
大 015/复壮 30”的 RIL群体为作图群体, 构建了位
于小麦 9条染色体的 10个连锁群, 覆盖小麦基因组
956.2 cM, 图谱中定位的标记位点共有 217个, 标记
间平均距离 4.4 cM。在 1A、1B、2B染色体的 4个
标记高密度区域内, 标记之间的平均图距小于 1.0
cM, 进一步增加了小麦分子标记遗传连锁图的密
度。标记偏分离现象不严重, 绝大部分标记的染色
体位置和顺序同他人已发表的结果一致, 定位的准
确性较高。
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