全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2008, 34(4): 587−590 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

基金项目: 国家自然科学基金项目(30170503); 福建省自然科学基金项目(B0610012); 福建省青年人才创新基金项目(2005J019)
作者简介: 韩庆典(1979−), 女, 博士研究生, 作物遗传育种专业。E-mail: qdqxqx99@163.com; Tel: 0591-83789338
*
通讯作者(Corresponding author): 吴为人。E-mail: wrwu2005@yahoo.com.cn; Tel: 0591-83789176
Received(收稿日期): 2007-09-06; Accepted(接受日期): 2007-10-30.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2008.00587
水稻细菌性条斑病抗性 QTL qBlsr5a的精细定位
韩庆典 陈志伟 邓 云 兰 涛 官华忠 段远霖 周元昌 林闽川
吴为人*
(福建农林大学作物遗传改良研究所, 福建福州 350002)
摘 要: 分别以高抗细菌性条斑病的品种Acc8558和高感的品种H359为供体和受体亲本, 通过回交和分子标记辅助
选择, 育成了只渗入 5 号染色体短臂上单个供体亲本细条病抗性 QTL(qBlsr5a)的近等基因系 H359-BLSR5a。将该近
等基因系与 H359 杂交, 建立了一个大的 F2群体。采用选择极端表型个体并验证其后代(F2:3)株系的方法, 在 F2群体
中鉴定出目标 QTL 为抗病纯合基因型的个体。通过对这些个体进行分子标记基因型检测和连锁分析, 将 qBlsr5a 定
位在 SSR标记 RM153和 RM159之间, 大约 2.4 cM或 290 kb的范围内。
关键词: 水稻细菌性条斑病; QTL; 精细定位
Fine Mapping of qBlsr5a, a QTL Controlling Resistance to Bacterial Leaf
Streak in Rice
HAN Qing-Dian, CHEN Zhi-Wei, DENG Yun, LAN Tao, GUAN Hua-Zhong, DUAN Yuan-Lin,
ZHOU Yuan-Chang, LIN Min-Chuan, and WU Wei-Ren*
(Institute of Crop Genetic Improvement, Fujian Agriculture & Forestry University, Fuzhou 350002, Fujian, China)
Abstract: Bacterial leaf steak (BLS) is one of the most destructive diseases in rice. Using a recombinant inbred line population
derived from a cross between a highly-resistant variety Acc8558 and a highly-susceptive variety H359, 11 QTLs controlling rice
resistance to BLS were previously mapped, among which a QTL on the short arm of chromosome 5 named qBlsr5a had the larg-
est effect. This QTL was further verified and more precisely mapped later. In this study, with Acc8558 as the donor and H359 as
the recipient, an near-isogenic line H359-BLSR5a was created by backcross breeding with marker-assisted selection, in which
only the QTL qBlsr5a was introgressed from the donor parent. A large F2 population was constructed by hybridizing the
near-isogenic line with H359. By selecting individuals with extreme phenotypes and examining their progeny (F2:3) lines, indi-
viduals with the resistant homozygous genotype at the target QTL in the F2 population were identified. By genotyping these indi-
viduals with SSR markers and performing linkage analysis, qBlsr5a was mapped to an interval between SSR markers RM153 and
RM159, covering a range of 2.4 cM or 290 kb.
Keywords: Rice bacterial leaf streak; QTL; Fine mapping
水稻细菌性条斑病(简称细条病)是水稻中一种
重要的检疫性病害[1]。该病最早在我国广东省发现[2],
并证明是一种由黄单胞杆菌引起的新的细菌性病
害[3]。水稻受细条病菌侵染后, 叶片变黄甚至枯死,
空秕粒增多 , 千粒重降低 , 一般可减产 10%~20%,
严重时达 40%[4-6]。目前细条病已广泛分布于广东、
广西、福建、湖南、江西等南方稻区。
培育抗病品种是控制水稻细条病的最有效方
法。为此必须研究水稻细条病抗性的遗传基础。水
稻细条病抗性是数量性状, 受多基因控制[7-10], 但也
可能受一些主基因控制[11-14]。近年来, 利用分子标
记已经初步定位了一些控制水稻细条病抗性的
QTL[9-10,15]。
Tang等以高抗细条病品种 Acc8558和高感细条
588 作 物 学 报 第 34卷

病品种 H359 为亲本构建的重组自交系群体, 定位
了 11个水稻细条病抗性 QTL, 其中位于 5号染色体
短臂上的 qBlsr5a对表型变异的贡献率最大[9]。陈志
伟等对该 QTL进行了验证和进一步定位[16]。本研究
在此基础上, 通过建立含单个抗性 QTL的近等基因
系, 对 qBlsr5a进行精细定位, 旨在为分子标记辅助
育种及抗细条病基因克隆奠定基础。
1 材料与方法
1.1 作图群体的建立和种植
以高抗细条病品种 Acc8558 为供体亲本, 高感
细条病品种 H359 为受体亲本, 通过多代回交和分
子标记鉴定, 获得只含有抗性 QTL qBlsr5a 所在的
供体亲本染色体区段的 H359 近等基因系 , 记为
H359-BLSR5a[16]。将H359-BLSR5a与H359杂交, 建
立一个大的 F2群体, 共 2 265 个单株。从中选出细
条病抗性最强(因而可能为抗病纯合基因型)的单株,
建立相应的 F2:3株系。2006 年晚季于校内试验田种
植 F2群体, 以 Acc8558、H359 和 H359-BLSR5a 为
对照, 各种植 84株。株行距 20 cm × 20 cm, 管理同
一般大田。2007 年早季于校内试验田种植 F2:3 株
系, 每株系种 14 株, 以 Acc8558、H359 和 H359-
BLSR5a 为对照, 各种植 28 株, 插植规格和田间管
理与 F2相同。
1.2 抗性鉴定
水稻细条病菌株由华中农业大学成国英教授惠
赠。参照 Tang 等[9]的方法, 在水稻分蘖盛期采用针
刺法接种。接种菌液浓度为每毫升 9×108 个细菌。
每株接种 8 个生长势一致的完全展开叶片, 每叶 5
个针刺点。20 d 后测量病斑长度, 每株随机测量 5
个叶片, 以 5叶平均病斑长度作为单株的抗性指标。
1.3 SSR标记分析和遗传连锁图构建
从水稻植株上取嫩叶, 采用 SDS 法提取基因组
DNA。SSR 标记引物由上海生工生物工程技术服务
有限公司合成。SSR 分析参照段远霖等[17]的方法。
PCR反应体系为 20 μL, 包括 10 × buffer(含 Mg2+) 2
μL, dNTPs(2.5 μmol mL−1) 0.4 μL, 5 μmol mL−1引物
各 2 μL, Taq酶 1 U, 模板 DNA 30 ng, 无菌水 13.45
μL。PCR 反应程序为 94℃预变性 4 min; 94℃变性
30 s, 57℃退火 1 min, 72℃延伸 50 s, 共 35个循环;
最后 72℃延伸 10 min。用聚丙烯酰胺凝胶电泳分离
PCR 产物, 银染法显带。感病亲本带型记为“1”, 杂
合带型记为“2”, 抗病亲本带型记为“3”, 缺失记为
“0”。用 Mapmaker/Exp 3.0软件构建遗传连锁图, 采
用 Kosambi作图函数将重组率转化成遗传图距。
2 结果与分析
2.1 纯合抗病基因型的鉴定
在 2006 年的试验中, Acc8558、H359-BLSR5a
和H359的平均病斑长度分别为 0.82、2.41和 4.30 cm,
F2 群体的病斑长度变异范围为 0.6~7.0 cm, 接近于
正态分布。为了采用类似主基因定位的方法对
qBlsr5a进行精细定位, 我们试图在 F2群体中鉴定出
具有抗病纯合或感病纯合的基因型。考虑到 qBlsr5a
的抗、感等位基因之间没有明显的显、隐性关系, 且
病斑长度越长, 其变异(方差)越大, 使得 qBlsr5a 的
杂合基因型与感病纯合基因型难以区分, 因此我们
只利用抗病纯合基因型的个体进行 qBlsr5a 的精细
定位。为此, 我们在 F2群体中选取了约 120 株病斑
长度<2 cm 的极端表型个体作为候选的抗病纯合基
因型植株。2007年种植这些候选抗病纯合基因型植
株的 F2:3 株系并进行接种鉴定 , 以 Acc8558、
H359-BLSR5a和 H359为对照。结果显示, Acc8558、
H359-BLSR5a和 H359的平均病斑长度分别为 0.35、
1.79和 3.98 cm。以此为参照, 为了避免将杂合基因
型或感病纯合基因型误判成抗病纯合基因型, 我们
采取了保守的评判标准, 最后只确定 85个株系为抗
病纯合基因型 , 其平均病斑长度变化在 1.65~2.13
cm之间。
2.2 目标 QTL的精细定位
根 据 图 示 基 因 型 分 析 的 结 果 [16], 已 知
H359-BLSR5a中来自供体亲本的目标染色体区段位
于 SSR标记 RM153和 RM413之间。利用 Gramene
网站 (http://www.gramene.org/), 在该区段较均匀地
挑选出 22 个已公布的水稻 SSR 标记, 从中筛选到
11个在 H359-BLSR5a和 H359之间表现多态性, 其
位置依次为 RM153、RM5816、RM122、RM17746、
RM159、RM5361、RM7029、RM17768、RM17777、
RM6317和RM413。我们先从中选用5个标记(RM153、
RM7029、RM17777、RM6317 和 RM413)对获得的
85 个 抗 病 纯 合 基 因 型 株 系 进 行 分 析 。 用
Mapmaker/Exp 3.0 软件对标记数据进行连锁分析,
结果显示, qBlsr5a位于标记 RM153与 RM7029之间
(图 1-A)。进一步利用位于 RM153 与 RM7029 之间
的标记(即 RM5816、RM122、RM17746、RM159和
RM5361)对发生交换的株系进行分析。发现
第 4期 韩庆典等: 水稻细菌性条斑病抗性 QTL qBlsr5a的精细定位 589


RM5816、RM122和 RM17746 3个标记已没有发生
交换的株系, 无法确定它们与 qBlsr5a之间的距离。
因此, 最后将 qBlsr5a定位于 RM153与 RM159之间,
区间的宽度为 2.4 cM, 目标 QTL与两标记的距离皆
为 1.2 cM(图 1-B)。

图 1 qBlsr5a的精细定位结果
Fig. 1 Result of fine mapping of qBlsr5a
A: 初步遗传图; B: 精细遗传图; C: 叠连群。
A: primary genetic map; B: fine genetic map; C: contig.

2.3 覆盖目标 QTL的物理图谱
从 IRGSP 网站(http://rgp.dna.affrc.go.jp/RGSP/
pdf/Chr05.pdf)获得 qBlsr5a 所在区域的克隆序列和
叠连群。结果表明, 从 RM153到 RM413, 整个区段
共跨越 19个 BAC/PAC克隆, 而与 qBlsr5a最近的两
侧标记 RM153 和 RM159 之间共包含 3 个克隆(图
1-C), 物理距离为 290 kb。通过在 TIGR Rice Genome
Annotation 网站(http://www.tigr.org/tdb/2k1/osa1/
index.shtml)上对 RM153 和 RM159 之间的序列进行
检索, 发现此区域共有 51 个预测的 ORF, 其中 27
个有预测功能, 24个为未知蛋白。
3 讨论
在主基因精细定位中, 通常只对 F2群体中隐性
纯合的个体进行分子标记分析[18-19]。这样做的好处
是可以大大减少工作量。对于大效应的 QTL, 通过
建立只有单个QTL分离的次级作图群体使目标数量
性状的表型分离质量化, 也可以采用这种方法进行
精细定位。应用这种方法已有许多主效 QTL被精细
定位甚至克隆[20-21]。但对于小效应的 QTL, 特别是
易受环境误差影响的数量性状, 即使在次级作图群
体中, 也难使性状的表型分离质量化, 因而通常难
以采用主基因的分析方法而仍需采用QTL的分析方
法进行定位。
不过, 这并不意味着小效应 QTL不能采用类似
主基因定位的方法进行定位。不难看出, 主基因定
位方法的关键点是必须鉴定出具有某种表型(如隐
性)纯合基因型的个体。根据这个原理, 本研究中采
用选择极端表型个体并通过其后代株系进行验证的
方法, 鉴定出目标 QTL为纯合抗病基因型的个体。
试验结果证明了这种方法的可行性。
在此前的研究中, 陈志伟等[16]采用 QTL复合区
间定位方法 [22-23], 将 qBlsr5a 定位在 RM7029 与
RM413之间, 物理距离约为 1 600 kb。可以看出, 本
研究的定位结果不仅对原来所确定的目标QTL的范
围予以了修正, 而且大大缩小了其区间, 显示了采
用类似主基因的定位方法的优越性。从原理上看 ,
复合区间定位法对QTL的位置是基于统计而不是直
接根据个体基因型进行推断的, 因而难以达到主基
因那样的精细定位的效果。
不过 , 对于小效应 QTL, 由于环境误差较大 ,
不同基因型之间在表现型上往往存在很大的重叠 ,
只有选择表现型非常极端的个体才能基本保证获得
所需的纯合基因型, 因此采用类似主基因定位方法
的效率是很低的。正因为如此, 虽然本研究使用了
一个大的 F2群体, 共含 2 265个单株, 理论上应该含
有约 560个目标 QTL为抗病纯合基因型的个体, 但
实际上只筛选到 85 个。由于获得的目标 QTL 纯合
基因型个体数太少, 限制了目标 QTL定位的精度。
因此, 为了得到足够多的目标QTL纯合基因型个体,
必须使用很大的分离群体。目前我们正在继续扩大
群体并结合其他方法确定 qBlsr5a候选基因, 以期为
该 QTL的克隆及其功能研究奠定基础。
4 结论
通过建立单个QTL分离的大的 F2群体, 采用选
择极端抗性表型个体并通过其后代株系进行验证的
方法, 对已初步定位的水稻细条病抗性QTL qBlsr5a
进行了精细定位, 将其锁定在 SSR 标记 RM153 和
RM159之间, 约为 2.4 cM或 290 kb范围内。
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