全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2009, 35(11): 21072115 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(2006AA10Z1A7和 2006AA100102)资助。
*
通讯作者(Corresponding author): 何中虎, E-mail: zhhe@public3.bta.net.cn; Tel: 010-82108547
Received(收稿日期): 2009-05-08; Accepted(接受日期): 2009-07-22.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2009.02107
1BL·1RS特异性分子标记的筛选及其对不同来源小麦品种
1RS易位染色体的鉴定
唐怀君 1,2 殷贵鸿 2,3 夏先春 2 冯建军 4 曲延英 1 何中虎 2,5,*
1新疆农业大学农学院, 新疆乌鲁木齐 830052; 2中国农业科学院作物科学研究所 / 国家小麦改良中心 / 国家农作物基因资源与基因改
良重大科学工程, 北京 100081; 3周口市农业科学院, 河南周口 466001; 4河北省三河市种子公司, 河北三河市 065200; 5 CIMMYT中
国办事处, 北京 100081
摘 要: 1BL·1RS 易位系在我国小麦育种和生产中占有重要地位, 快速而准确地鉴定 1BL·1RS 易位系对小麦品质改
良具有重要意义。本研究选用 15个 1BL·1RS特异性 STS、SCAR和 RAPD标记及 22个 1RS染色体上的 SSR标记, 检
测不同来源的 1BL·1RS易位系 78份以及非 1BL·1RS易位系品种 10份和黑麦材料 3份, 其中 1BL·1RS易位系包括周
8425B及其衍生系 36份、兰考 906及其衍生系 5份、矮孟牛及其衍生系 8份和洛类 1BL·1RS易位系品种 29份。结
果表明, 7个 STS标记、1个 SCAR标记、3个 RAPD标记和 3个黑麦 SSR标记可作为鉴别 1BL·1RS易位系的可靠
分子标记, 其中 ω-sec-p1/ω-sec-p2、ω-sec-p3/ω-sec-p4、H20和 SECA2/SECA3标记最好, 扩增效果稳定, 重复性好, 条
带清晰, 实验操作简单。周 8425B及其衍生系、兰考 906及其衍生系、矮孟牛及其衍生系与洛类 1BL·1RS易位系的
1RS染色体在分子标记检测中没有差异。
关键词: 小麦 1BL·1RS易位系; STS标记; SCAR标记; RAPD标记; SSR标记
Evaluation of Molecular Markers Specific for 1BL·1RS Translocation and
Characterization of 1RS Chromosome in Wheat Varieties from Different
Origins
TANG Huai-Jun1,2, YIN Gui-Hong2,3, XIA Xian-Chun2, FENG Jian-Jun4, QU Yan-Ying1, and HE
Zhong-Hu2,5,*
1 College of Agronomy, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China; 2 Institute of Crop Sciences / National Wheat Improvement Center /
National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic Improvement, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China;
3 Zhoukou Academy of Agricultural Sciences, Zhoukou 466001, China; 4 Seed Company of Sanhe, Sanhe 065200, China; 5 CIMMYT China Office,
Beijing 100081, China
Abstract: For the purpose of discriminating the 1BL·1RS translocation for wheat quality improvement, a total of ten STS, one
SCAR and four RAPD markers specific to 1BL·1RS translocations as well as 22 SSR markers located on 1RS were employed to
detect 78 accessions of 1BL·1RS translocations, 10 non-1BL·1RS translocations, and three rye materials. The 1BL·1RS transloca-
tions included Zhou 8425B and its 36 derivatives, Lankao 906 and its five derivatives, Aimengniu and its eight derivatives, and
Lovrin series with 1BL·1RS translocation (29 accessions). With the help of seven STS, one SCAR, three RAPD, and three SSR
markers, the 1BL·1RS translocations were identified effectively. Markers ω-sec-p1/ω-sec-p2, ω-sec-p3/ω-sec-p4, H20, and
SECA2/SECA3 were the best with stable amplification, clear bands on electrophoresis gel, good repeatability, and simple opera-
tion. In the 78 1BL·1RS translocations, no diversities were observed according to the markers located on 1RS.
Keywords: 1 BL·1RS translocation of wheat; STS marker; SCAR marker; RAPD marker; SSR marker
小麦 1B 染色体短臂被黑麦 1R 染色体短臂取代形成
小麦-黑麦 1BL·1RS易位系。其 1RS染色体上不但具有抗
条锈病(Yr9)、叶锈病(Lr26)、秆锈病(Sr31)和白粉病(Pm8)
基因[1], 而且携带提高小麦产量和增强对环境适应性的基
2108 作 物 学 报 第 35卷

因[2-4], 在抗病、抗逆和产量等方面显示出独特的优越性,
曾在世界小麦育种和生产中广泛应用。20世纪 70年代初,
我国从欧洲引入洛夫林 10 (Lovrin 10)、洛夫林 13 (Lovrin
13)、高加索(Kavkaz)、阿芙乐尔(Aurora)、牛朱特(Neuzucht)
和山前麦(Predgornia 2)等 1BL·1RS 易位系品种[5-6], 受到
小麦育种家的普遍青睐。20世纪 80年代初至 90年代, 我
国以洛类及其衍生系的利用为主要特征 , 育成和推广了
大批高产、抗病品种[7-8]。目前, 我国近 50%的冬小麦品
种携带 1BL·1RS易位染色体[9]。然而, 1RS携带的抗性基
因逐渐被一些新的病原菌生理小种所克服 [10], 已经丧失
对条锈、叶锈、秆锈和白粉病流行小种的抗性; 而且由于
1RS 上带有黑麦碱基因(Sec-1)编码黑麦碱蛋白(富含谷氨
酰胺), 使面粉吸水量增加 , 导致面团黏性增大 , 最大抗
延阻力降低, 烘烤品质变劣, 面包体积减少 10%[11-12]。因
此, 在小麦品质改良中要尽量避免使用 1BL·1RS 材料做
亲本, 或者至少有一个亲本具有较好的高、低分子量谷蛋
白亚基遗传背景。
我国小麦 1BL·1RS 易位系类品种的 1RS 染色体主要
来源于洛夫林 10、洛夫林 13等洛类品种[10]。此外, 我国
育种家利用小麦与小黑麦杂交 , 曾先后选育出一批来源
不同的 1B·1R易位系品种。河南省周口市农业科学院利用
60Co-γ辐射处理杂交组合“小黑麦广麦 74/练丰 1号//山前
麦”的种子, 再与安农 7959杂交, 选育出小麦骨干亲本周
8425B, 具有矮秆、大穗、抗病等突出优点。自 1988年以
来, 利用周 8425B已育成 80多个小麦品种(系), 其中省级
和国家审定的 26个, 累计推广面积 1 000万公顷以上。兰
考农华种业公司利用六倍体小黑麦 MZALEONDBA-TR
与豫麦 2 号杂交育成兰考 84(184)2, 然后与兰考 90 选系
杂交, 培育出兰考 906 系列小麦品种(系), 具有穗大、粒
多、产量潜力大、抗性好、品质优良等优点[13], 它们是新
的小麦—黑麦 1BL·1RS 易位系[14]。山东农业大学利用牛
朱特与矮丰 3 号和孟县 201 杂交选育出优良亲本矮孟牛,
具有矮秆、多抗、高产等优异性状, 且配合力好, 遗传传
递力强, 成为优良的亲本材料[15]。据不完全统计, 至 1998
年, 利用矮孟牛 II、IV、V型育成 13个新品种, 其中国家
审定品种 6个, 年种植面积 30万公顷以上的 6个, 60万公
顷以上的 4个。亓增军等[16-17]利用染色体 C分带和 FISH
(fluorescence in situ hybridization)技术对小麦种质矮孟牛
进行鉴定分析, 发现矮孟牛 VII型为 1BL·1RS易位系, 矮
孟牛 III 型染色体组成中未发现小麦-黑麦易位, 矮孟牛
II、IV、V、VI型则存在一种新型的小麦-黑麦复杂易位, 说
明杂交过程中, 小麦-黑麦 1BL·1RS 易位染色体又与另一
条小麦染色体 7D 发生了相互易位 , 产生 1RS·7DS 和
1BL·7DL 易位。然而, 周 8425B 及其衍生系、兰考 906
及其衍生系、矮孟牛及其衍生系与洛类 1BL·1RS 易位系
品种的 1RS 易位染色体在分子水平上是否存在差异, 目
前还不清楚。
利用分子标记可以快速、准确鉴定不同来源小麦品种
的 1RS 易位染色体的异同。分子标记检测的直接对象是
控制性状的基因, 不受季节和样品种类的限制, 可以检测
大批量样品 , 且样品用量极少 , 结果不受环境条件的影
响。目前, 文献报道的 1BL·1RS标记[18-29]ω-sec-p1/ω-sec-
p2、ω-sec-p3/ω-sec-p4、SECA2/SECA3、AF1/AF4、NOR、
IB-267、Bmac0213、SCM-9、APR1.5、OPC10和 OPH20
已经用于国内小麦材料的检测; 标记 O11B3/O11B5、RIS、
J07I、APR1.3 虽然也已用于材料检测, 但其结果不稳定,
还需要进一步验证。1RS 上的 SSR 标 沒记目前还 有用于
国内小麦品种资源的检测。
本研究利用 1BL·1RS分子标记, 对周 8425B及其衍生
系、兰考 906及其衍生系、矮孟牛及其衍生系和洛类小麦
品种进行检测, 明确其 1RS 易位染色体在分子水平上的异
同; 同时, 筛选鉴定 1BL·1RS易位系的稳定可靠、简便实用
的分子标记, 并优化这些标记的PCR反应和电泳条件, 以期
为我国小麦分子育种和品质改良提供技术和方法。
1 材料与方法
1.1 植物材料及其 DNA提取
供试材料 91份, 包括周 8425B及其衍生系 36份, 兰
考 906 及其衍生系 5 份, 矮孟牛及其衍生系 8 份, 洛类
1BL·1RS易位系类品种 29份, 黑麦材料 3份, 非 1BL·1RS
易位系小麦品种 10份(表 1)。每个品种(系)选取有代表性
的种子 3 粒, 按 Lagudah 等[30]方法分别提取籽粒基因组
DNA。
1.2 引物及其 PCR分析
选用已报道的 1BL·1RS 特异性 STS、RAPD、SCAR
和 SSR标记 17个(表 2)和黑麦 1RS染色体上的 20对 SSR
引物序列参考 Robert等[29]发表的文章(表 3), 以 91份材料
的基因组 DNA 为模板进行 PCR 扩增和产物检测(表 4)。
所有引物均由北京奥科生物技术有限责任公司合成。
2 结果与分析
2.1 1BL·1RS易位系特异性标记的筛选
在所有候选特异性引物中, 有 7个 STS、1个 SCAR、
3个 RAPD和 2个 SSR标记(表 2), 以及 1个黑麦 1RS染
色体上 TSM604 标记扩增出特异性片段 , 可以用于鉴
定 1BL·1RS 易位系 , 而其他 23 个标记不能有效鉴定
1BL·1RS 易位系。其中 , ω-sec-p1/ω-sec-p2 (图 1)、H20
(图 2)、SECA2/SECA3 (图 3)、ω-sec-p3/ω-sec-p4 (图 4)和
TSM604 (图 5)在黑麦中也能扩增出相应的片段, 而在非
1BL·1RS 易位系中则没有该条带, 其特异性条带的大小
依次为 1 100、1 598、412、400和 115 bp。
2.2 不同来源 1BL·1RS易位系品种的分子标记检测
利用上述 14个筛选标记对周 8425B及其衍生系、兰
考 906 及其衍生系、矮孟牛及其衍生系和洛类 1BL·1RS
易位系进行检测, 结果表明, 这些材料的 1RS染色体在分
子标记检测中没有差异。
第 11期 唐怀君等: 1BL·1RS特异性分子标记的筛选及其对不同来源小麦品种 1RS易位染色体的鉴定 2109


表 1 供试材料及其系谱
Table 1 Wheat varieties and their pedigrees
编号
No.
品种
Variety
系谱
Pedigree
编号
No.
品种
Variety
系谱
Pedigree
1BL·1RS 48 鲁麦 7号 维尔/如罗//蚰包麦
1 04中 36 百农 64/周 11(周 8425B/内 182) 49 鲁麦 14 洛夫林 13/76(17)6-1//76-26
2 05中 37 周 11(周 8425B/内 182)/鲁 95(5)161 50 绵农 4号 75-21-4/76-19//绵农 1号
3 DC002 周 16(周 9/周 8425B)/豫麦 68 51 内乡 188 绵阳 84-27/内乡 82C6//豫麦 17
4 矮抗 58 周 11(周 8425B/内乡 182)//温麦 6号/郑 8960 52 陕 354 陕 16726/陕 213
5 阜 98-46 周 12(周 8425A/SW73295)/温麦 6号 53 陕农 7859 7576F3/陕 6811(2)
6 富志 1号 咸阳超大穗自选系 LK/周 13(周 8425B/周 9) 54 石 4185 Tal材料/植 8094//予麦 2号/3/翼麦 26
7 鹤麦 026 周 13(周 8425B/周 9)经离子束注入诱变 55 泰山 9818 泰山 187/935021系统选育
8 鹤麦 0521 周 8425B/宝丰 7228 56 西农 1376 西农 84G6/比 16
9 弘展 6816 豫麦 68/周 16(周 9/周 8425B) 57 小偃 22 小偃 6号/775-1//小偃 107
10 花培 212 中育 5号/周 11(周 8425B/内乡 182) 58 烟农 18 中 144/寨 5241//小黑麦遗 8
11 淮麦 0566 周麦 13(周 8425B/周 9)/新麦 9号 59 豫麦 62 周 8425A/SW73295(美)
12 京九麦10号 商研 98-0228/周麦 12(周 8425A/SW73295) 60 郑麦 98 中抗矮、宝丰 7228、豫麦 49等多品种轮回选择
13 浏虎 98 周 12(周 8425B/SW73295)/西安 8号 61 中麦 9号 泗阳 936/83鉴 25
14 洛麦 21 周 13(周 8425B/周 9)/洛麦 1号 62 中育 5号 翼 5418/豫西 832
15 漯 6112 周 13(周 8425B/周 9)/百农 65//周 13(周 8425B/周 9) 63 洛夫林 10 Abbondanza/Triumph//Bezostaja1
16 孟 0318 周 13(周 8425B/周 9)/豫麦 65//徐州 21 64 洛夫林 13 苏联早熟 36/Heine VII
17 濮 96105 周 8425B/衡 904041 65 山前麦 从前苏联引进
18 瑞星 983 周 13(周 8425B/周 9)/豫麦 54//豫麦 49 66 兰考 2号
19 商 963 周 13(周 8425B/周 9)/8003 67 兰考矮早八 小黑麦 84(184)/90选系
20 天禾 0519 百农 64/周 13(周 8425B/周 9) 68 兰考 24
21 宛抗 18 周 11(周 8425B/周 9)/豫麦 18 69 兰考 411 893B25系/兰考 90(6)6
22 豫麦 18 郑州 761/偃师 4号 70 兰考 906 (MZALEONDBA-TR小黑麦/豫麦 2号)F6/90选系
23 豫展 4号 百农 64/周 13(周 8425B/周 9) 71 矮孟牛 II 矮丰 3号//孟县 201/牛朱特
24 豫展 9804 周 16(周 9/周 8425B)/豫展 1号 72 矮孟牛 IV 矮丰 3号//孟县 201/牛朱特
25 郑农 21 周 16(周 9/周 8425B)/郑农 99077 73 济南 16 Tal 山农辐 63/矮孟牛 V
26 郑育麦 033 周 13(周 8425B/周 9)/中育 5号 74 鲁麦 5号 矮孟牛 IV型/山农辐 66
27 周 8425B [小黑麦广麦 74/练丰 1号//山前麦]60Co-γ/3/安农 7959 75 鲁麦 8号 矮孟牛 IV型/山农辐 66
28 周 9811 周 11(周 8425B/内乡 182)/陕 225 76 鲁麦 11 矮孟牛 IV型/山农辐 66
29 周 98165 周 12(周 8425A/SW73295)/温 6//周 13(周 8425B/周 9) 77 鲁麦 15 Tal扬麦 1号 B1/矮孟牛 II //104-14
30 周 9926 周 12(周 8425A/SW73295)/陕 225 78 周 9 百农 791/豫麦 2号//鲁麦 1号/偃师 4号
31 周麦 11 周 8425B/内乡 182 非 1BL·1RS Non-1BL·1RS
32 周麦 12 周 8425A/SWD73295 79 繁 6 IBO1828/NP824/3/五一麦//成都光头/中农 483/4/
33 周麦 13 周 8425B/周麦 9号 中农 28B/IBO1828//NP824/阿夫
34 周麦 16 周麦 9号/周 8425B 80 繁 7 IBO1828/NP824/3/五一麦//成都光头/中农 483/4/
35 周麦 17 矮早 781/周 8425B//周麦 9 中农 28B/IBO1828//NP824/阿夫
36 周麦 18 内乡 185/周麦 9号 81 京 411 丰抗 2号/长丰 1号
37 97东 96 88东 26/安阳 106-1 82 京 9428 京 411/德国吨半麦
38 北京 841 北京 18/丰抗 4号//农大 139 83 绵阳 15 70-5858/繁 6
39 鄂恩 1号 洛夫林 10/761//苏麦 3号 84 绵阳 19 绵阳 11系选
40 河农 326 84(252)/86(298) 85 豫麦 34 矮丰 3号//孟 201/牛朱特/3/豫麦 2号
41 核优 1号 太谷核不育/CA8646//CA8695/3/8131-1 86 豫麦 47 豫麦 2号/百泉 3199
42 华麦 8 B91-80/南大 2419//华早 2号 87 中优 16 中作 8131-1衍生系
43 冀麦 24 安阳 10号/矮丰 1号//75(89) 88 中优 9507 中作 8131-1衍生系
44 冀麦 26 矮秆早/洛夫林 10//津丰 1号 黑麦 Rye
45 冀麦 30 78-3147/石 4414 89 荆州黑麦 发现于我国湖北荆州地区的栽培黑麦
46 晋麦 45 沙瑞克/临汾 3029/3/74100//蛐包-036/小偃 759 90 荆州早
47 京冬 8号 阿夫乐尔/5238-016//红良 4号/3/有 7-洛 10 91 武功黑麦
+ 和 – 分别表示含有 1BL·1RS和不含有 1BL·1RS; 周 8425B和周 8425A是姊妹系; 编号 1~36为周 8425B及其衍生系, 37~65为洛类品
种, 66~70为兰考 906及其衍生系, 71~78为矮孟牛及其衍生系。
+ and – indicate the presence and absence of 1BL·1RS, respectively; Zhou 8425A and Zhou 8425B are sister lines; No. 1–36: Zhou 8425B and
its derivatives; 37–65: Lovrin series; 66–70: Lankao 906 and its derivatives; 71–78: Aimengniu and its derivatives.
2110 作 物 学 报 第 35卷

表 2 1BL·1RS特异性 STS、RAPD、SCAR和 SSR引物信息及检测结果
Table 2 STS, RAPD, SCAR, and SSR markers for 1BL·1RS reported in literatures and the results tested in the present study
标记名称
Marker
引物序列(5′–3′)
Primer sequence
片段大小
Fragment size (bp)
参考文献
Reference
特异性检测
Specific result to 1BL·1RS
ACCTTCCTCATCTTTGTCCT ω-sec-p1/ω-sec-p2
CCGATGCCTATACCACTACT
1100 Chai et al. 2006[18] +
CCTTCCTCATCTTTGTCCTC ω-sec-p3/ω-sec-p4
GCTCTGGTCTCTGGGGTTGT
400 Chai et al. 2006[18] +
GTTGCTGCTGAGGTTGGTTC
O11B3/O11B5
GGTACCAACAACAACAACCC
636 Froedmont et al. 1998[19] +
GTTTGCTGGGGAATTATTTG
SECA2/SECA3
TCCTCATCTTTGTCCTCGCC
412 Froedmont et al. 1998[19] +
GGAGACATCATGAAACATTTG
AF1/AF4
CTGTTGTTGGGCAGAAAG
1500 Francis et al. 1995[20] +
NOR GCATGTAGCGACTAACTCATCG CCCAGTTTTCCATGTCGC 700 Keobner et al. 1995
[21] +
RIS TAATTTCTGCTTGCTCCATGC ACTGGGGTGCACTGGATTAG 100 Keobner et al. 1995
[21] -
J07I TAAGCCGTAAAGCATGGTGCAC CTTCAACGAAATGTTTTCCTCTTC 1000 Iqbal et al. 1995
[22] -
D15 CCGGCGTGTCGACACCCTGATA CATCCGTGCTCCGTGTGCATC 887 Cheng et al. 2008
[23] -
GTTGGAAGGGAGCTCGAGCTG
H20
GTTGGGCAGAAAGGTCGACATC
1598 Cheng et al. 2008[23] +
GCAAGTAAGCAGCTTGATTTAGC
IB-267
AATGGATGTCCCGGTGAGTGG
240 Mago et al. 2002[24] +
Bmac0213 ATGGATGCAAGACCAAAC CTATGAGAGGTAGAGCAGCC 500 Nagy et al. 2003
[25] +
SCM-9 TGACAACCCCCTTTCCCTCGT TCATCGACGCTAAGGAGGACCC 220 Saal et al. 1999
[26] +
APR1.3 ACGCCCAGAC 520 Masojc et al. 2001[27] N
APR1.5 GCACGTAGAT 950 Masojc et al. 2001[27] +
OPC10 TGTCTGGGTG 1012 Ko et al. 1998[28] +
OPH20 GGGAGACATC 1494 Ko et al. 1998[28] +
+表示标记对 1BL·1RS易位系有特异性；–表示标记对 1BL·1RS易位系无特异性；N表示标记无特异性 PCR产物。
Specific and non-specific markers are indicated with “+” and “”, respectively. “N” denotes no specific PCR products were obtained with the
markers.

表 3 黑麦 1RS染色体上的 SSR引物
Table 3 SSR primers on the chromosome 1RS in rye
标记名称
Marker
引物序列
Primer sequence (5′–3′)
片段大小
Fragment size (bp)
位置
Bin
退火温度
Annealing temp. ( )℃
CTGCGCACACATGAGTCAAT
TSM12
ATGGAAGGCGAGAGTCCTTT
150 I 55
TCGAGTTCTCACCCTTCTGC
TSM25
AGCTGGTGCGTCTCTCTAAAA
157 I 50
CAAAGCTCGCGATACATCAA
TSM29
CAGAGGAGGGAGTAGGTCCA
159 D 55
AACGAACGGCAAGAACCTAA
TSM106
GTCGGCTGCATCATCTCC
129 D 55
CGGGTTAGAGAGGGATTGGT
TSM181
GCATCGAGGAGATCGAAGAC
200 D 60
第 11期 唐怀君等: 1BL·1RS特异性分子标记的筛选及其对不同来源小麦品种 1RS易位染色体的鉴定 2111


(续表 3)
标记名称
Marker
引物序列
Primer sequence (5′–3′)
片段大小
Fragment size (bp)
位置
Bin
退火温度
Annealing temp. ( )℃
CCACATCATCACCTAACTCCAG
TSM143
CAGCTTTCGGAAATGGAGAC
190 D 60
GGGTGTGTGTGTGCTGTG
TSM221
CTTCTCACGATCTGCCCTTC
115 D 50
GGCGACAACGTCAACACTAGA
TSM235
ATAGGGTTTCTCGCATCTCG
145 P 60
TGTCCCACGTCTAGCCTAAAA
TSM387
GCAAGCTTATGTACGCAATCAC
150 D 50
GTCCTGCTGCTACTGTGCTG
TSM422
CACACTCGCATCCTTTGCTA
115 D 60
AGAGTGGGTCGCGAGGTT
TSM461
TTTACTCCAAGCTGCGTGTG
120 D 55
CCTAGTTCGTGTCGGTCACA
TSM468
TGTTCTCGATACCACGGTGA
148 D 60
GGGTAGGCAGAGGCCTAACTA
TSM556
TACCCCTCTCCCTCCCTCT
140 D 55
GTGGACGAGAGAGTAGGAGACAA
TSM575
GCACACGCATCTCACGTATATT
150 I 60
GACACATAGAGAGGCGTGAATG
TSM604
CGGAAGCTCCTCTCTCACTC
115 P 60
CCCCTCTCTTCCTCTCTCTCTC
TSM621
GGGGAGCAGACTATTTGGAAG
147 P 60
TCCAGTGGAGTGGTTTCTCTC
TSM634
CGGATTCAATCTCCTCCATC
100 I 55
GATGGTCATGTCCCTCAGGT
TSM645
TGGAGGACCATTACAAGGATG
115 I 60
TTAGACGAGGCCATGGAGAA
TSM704
TGGAACGACGATGTTATTGTTG
150 I 50
GTGCTCGTCCCACTTGATTC
TSM716
GCATGGAGAGGACGTTTGAC
190 P 60
D: 末梢的; I: 中间的; P: 近端的。D: distal; I: intercalary; P: proximal.


图 1 STS标记 ω-sec-p1/ω-sec-p2的 PCR产物在琼脂糖凝胶上电泳结果
Fig. 1 Electrophoretogram of PCR products amplified by the STS marker ω-sec-p1/ω-sec-p2 on agarose gel
M: DL 2000; 1: 周 9926; 2: 郑育麦 033; 3: 周 8425B; 4: 鹤麦 026; 5: 华麦 8; 6: 烟农 18; 7: 中麦 9号; 8: 中育 5号; 9: 兰考 906; 10: 兰考矮早
八; 11: 山前麦; 12: 洛夫林 10; 13: 洛夫林 13; 14: 武功黑麦; 15: 荆州黑麦; 16: 荆州早; 17: 矮孟牛 II; 18: 矮孟牛 IV; 19: 鲁麦 5号; 20: 中优
9507; 21: 绵阳 15; 22: 豫麦 34; 23: 京 9428。
M: DL 2000; 1: Zhou 9926; 2: Zhengyumai 033; 3: Zhou 8425B; 4: Hemai 026; 5: Huamai 8; 6: Yannong 18; 7: Zhongmai 9; 8: Zhongyu 5; 9: Lankao
906; 10: Lankaoaizao 8; 11: Predgornia 2; 12: Lovrin 10; 13: Lovrin 13; 14: Wugongheimai; 15: Jingzhouheimai; 16: Jingzhouzao; 17: Aimengniu II;
18: Aimengniu IV; 19: Lumai 5; 20: Zhongyou 9507; 21: Mianyang 15; 22: Yumai 34; 23: Jing 9428.






表 4 1BL·1RS特异性引物及 1RS上 SSR引物的 PCR体系、程序及检测方法
Table 4 PCR system, PCR program and detected method for the SSR primers on chromosome 1RS and specific primers for 1BL·1RS
PCR 体系 PCR system PCR 扩增程序 PCR program
标记
Marker MgCl2
(mmol L1)
dNTPs
(µmol L1)
Primer
(pmol)
Template
DNA (ng)
Taq
(U)
预变性
Predenature
变性
Denature
退火
Annealing
延伸
Elongation
循环数
Cycle No.
最后延伸
Final extension
凝胶电泳
Gel for electro-
phoresis
25 μL reaction volume (1 buffer)
ω-sec-p1/ω-sec-p2 1.5 100 10 100 1.5 94℃, 3 min 94℃, 45 s 60℃, 1 min 72℃, 1.5 min 35 72℃, 10 min 1.0% agar
ω-sec-p3/ω-sec-p4 1.5 100 10 100 1.5 94℃, 3 min 94℃, 45 s 60℃, 1 min 72℃, 1.5 min 35 72℃, 10 min 1.0% agar
O11B3/O11B5 1.5 100 10 100 1.5 94℃, 3 min 94℃, 45 s 60℃, 1 min 72℃, 1.5 min 35 72℃, 10 min 1.5% agar
SECA2/SECA3 1.5 100 10 100 1.5 94℃, 3 min 94℃, 45 s 60℃, 1 min 72℃, 1.5 min 35 72℃, 10 min 1.5% agar
NOR 1.5 200 10 100 1.0 94℃, 2 min 94℃, 1 min 61℃, 1 min 72℃, 2 min 40 72℃, 10 min 2.0% agar
RIS 1.5 200 10 100 1.0 94℃, 2 min 94℃, 1 min 60℃, 1 min 72℃, 2 min 40 72℃, 10 min 2.0% agar
J07I 1.5 200 10 100 1.0 94℃, 2 min 94℃, 1 min 61℃, 1 min 72℃, 2 min 40 72℃, 10 min 2.0% agar
D15 2.0 200 5 50 1.0 94℃, 5 min 94℃, 1 min 60℃, 1 min 72℃, 2 min 45 72℃, 10 min 1.0% agar
H20 2.0 200 5 50 1.0 94℃, 5 min 94℃, 1 min 60℃, 1 min 72℃, 2 min 45 72℃, 10 min 1.0% agar
AF1/AF4 1.5 200 5 100 0.5 94℃, 3 min 94℃, 1 min 58℃, 1 min 72℃, 2 min 40 72℃, 10 min 1.2% agar
IB-267 1.5 200 5 100 0.5 94℃, 3 min 94℃, 1 min 51℃, 1 min 72℃, 2 min 40 72℃, 10 min 1.2% agar
Bmac0213 1.5 200 5 100 0.5 94℃, 3 min 94℃, 1 min 58℃, 1 min 72℃, 2 min 40 72℃, 10 min 1.2% agar
SCM-9 1.5 200 5 100 0.5 94℃, 3 min 94℃, 1 min 56℃, 1 min 72℃, 2 min 40 72℃, 10 min 1.2% agar
APR1.5 2.0 160 7.5 100 1.25 94℃, 5 min 94℃, 30 s 36.5℃, 1 min 72℃, 1 min 40 72℃, 10 min 1.2% agar
APR1.3 2.0 160 7.5 100 1.25 94℃, 5 min 94℃, 30 s 39℃, 1 min 72℃, 1 min 40 72℃, 10 min 1.2% agar
OPC10 2.0 160 7.5 100 1.25 94℃, 5 min 94℃, 30 s 37.5℃, 1 min 72℃, 1 min 40 72℃, 10 min 1.2% agar
OPH20 2.0 160 7.5 100 1.25 94℃, 5 min 94℃, 30 s 39℃, 1 min 72℃, 1 min 40 72℃, 10 min 1.2% agar
15 μL reaction volume (1 buffer)
Others 1) 300 7.2 100 1 95℃, 5 min 94℃, 1 min 50–60℃, 1 min 72℃, 1.5 min 36 72℃, 10 min 6% SDS-PAGE
1) 位于 1RS上的 SSR引物。退火温度因引物而异，详见表 3。
1) SSR primers for 1RS. Detailed annealing temperature of each primer shows in Table 3.
第 11期 唐怀君等: 1BL·1RS特异性分子标记的筛选及其对不同来源小麦品种 1RS易位染色体的鉴定 2113



图 2 STS标记 H20的 PCR产物在琼脂糖凝胶上电泳结果
Fig. 2 Electrophoretogram of PCR products amplified by the STS marker H20 on agarose gel
M: DL 2000; 1: 周麦 16; 2: 郑农 21; 3: 周 8425B; 4: 鹤麦 026; 5: 核优 1号; 6: 鲁麦 7号; 7:中麦 9号; 8: 中育 5号; 9: 兰考 906; 10: 兰考矮早
八; 11: 兰考 411; 12: 山前麦; 13: 洛夫林 10; 14: 武功黑麦; 15: 荆州黑麦; 16: 荆州早; 17: 矮孟牛 II; 18: 鲁麦 5号; 19: 鲁麦 8号; 20: 京 411;
21: 中优 9507; 22: 绵阳 15; 23: 豫麦 34。
M: DL 2000; 1: Zhoumai 16; 2: Zhengnong 21; 3: Zhou 8425B; 4: Hemai 026; 5: Heyou1; 6: Lumai 7; 7: Zhongmai 9; 8: Zhongyu 5; 9: Lankao 906;
10: Lankaoaizao 8; 11: Lankao 411; 12: Predgornia 2; 13: Lovrin 10; 14: Wugongheimai; 15: Jingzhouheimai; 16: Jingzhouzao; 17: Aimengniu II; 18:
Lumai 5; 19: Lumai 8; 20: Jing 411; 21: Zhongyou 9507; 22: Mianyang 15; 23: Yumai 34.

图 3 STS标记 SECA2/SECA3的 PCR产物在琼脂糖上电泳结果
Fig. 3 Electrophoretogram of PCR products amplified by the STS marker SECA2/SECA3 on agarose gel
M: DL 2000; 1: 周 9811; 2: 淮麦 0566; 3: 周麦 18; 4: 周 8425B; 5: 核优 1号; 6: 泰山 9818; 7:中麦 9号; 8: 中育 5号; 9: 兰考 906; 10: 兰考 2
号; 11: 兰考 411; 12: 山前麦; 13: 洛夫林 13; 14: 武功黑麦; 15: 荆州黑麦; 16: 荆州早; 17: 矮孟牛 II; 18: 矮孟牛 IV; 19: 鲁麦 5号; 20: 京 411;
21: 中优 9507; 22: 绵阳 15; 23: 豫麦 34。
M: DL 2000; 1: Zhou 9811; 2: Huaimai 0566; 3: Zhoumai 18; 4: Zhou 8425B; 5: Heyou 1; 6: Taishan 9818; 7: Zhongmai 9; 8: Zhongyu 5; 9: Lankao
906; 10: Lankao 2; 11: Lankao 411; 12: Predgornia 2; 13: Lovrin 13; 14: Wugongheimai; 15: Jingzhouheimai; 16: Jingzhouzao; 17: Aimengniu II; 18:
Aimengniu IV; 19: Lumai 5; 20: Jing 411; 21: Zhongyou 9507; 22: Mianyang 15; 23: Yumai 34.

图 4 STS标记 ω-sec-p3/ω-sec-p4的 PCR产物在琼脂糖凝胶上电泳结果
Fig. 4 Electrophoretogram of PCR products amplified by the STS marker ω-sec-p3/ω-sec-p4 on agarose gel
M: DL 2000; 1: 周 9926; 2: 郑育麦 033; 3: 周 8425B; 4: 鹤麦 026; 5: 华麦 8; 6: 烟农 18; 7: 中麦 9号; 8: 中育 5号; 9: 兰考 906; 10: 兰考矮早
八; 11: 山前麦; 12: 洛夫林 10; 13: 洛夫林 13; 14: 武功黑麦; 15: 荆州黑麦; 16: 荆州早; 17: 矮孟牛 II; 18: 矮孟牛 IV; 19: 鲁麦 5号; 20: 中优
9507; 21: 绵阳 15; 22: 豫麦 34; 23: 京 9428。
M: DL 2000; 1: Zhou 9926; 2: Zhengyumai 033; 3: Zhou 8425B; 4: Hemai 026; 5: Huamai 8; 6: Yannong 18; 7: Zhongmai 9; 8: Zhongyu 5; 9: Lankao
906; 10: Lankaoaizao 8; 11: Predgornia 2; 12: Lovrin 10; 13: Lovrin 13; 14: Wugongheimai; 15: Jingzhouheimai; 16: Jingzhouzao; 17: Aimengniu II;
18: Aimengniu IV; 19: Lumai 5; 20: Zhongyou 9507; 21: Mianyang 15; 22: Yumai 34; 23: Jing 9428.

2114 作 物 学 报 第 35卷


图 5 SSR标记 TSM604的 PCR产物在 6%聚丙烯酰胺凝胶上电泳结果
Fig. 5 Electrophoretogram of PCR products amplified by the SSR marker TSM604 on 6% polyacrylamide gel
M: PUC 18; 1: 周 12; 2: 淮麦 0566; 3: 周麦 18; 4: 周 8425B; 5: 核优 1号; 6: 鲁麦 7号; 7: 中麦 9号; 8: 中育 5号; 9: 兰考 906; 10: 兰考 411;
11: 山前麦; 12: 洛夫林 10; 13: 武功黑麦; 14: 荆州黑麦; 15: 荆州早; 16: 矮孟牛 II; 17: 鲁麦 11; 18: 济南 16; 19: 中优 9507; 20: 绵阳 15; 21:
豫麦 34; 22: 京 9428。
M: PUC 18; 1: Zhou 12; 2: Huaimai 0566; 3: Zhoumai 18; 4: Zhou 8425B; 5: Heyou 1; 6: Lumai 7; 7: Zhongmai 9; 8: Zhongyu 5; 9: Lankao 906; 10:
Lankao 411; 11: Predgornia 2; 12: Lovrin 10; 13: Wugongheimai; 14: Jingzhouheimai; 15: Jingzhouzao; 16: Aimengniu II; 17: Lumai 11; 18: Jinan 16;
19: Zhongyou 9507; 20: Mianyang 15; 21: Yumai 34; 22: Jing 9428.

3 讨论
本研究中的 PCR 体系和程序以文献报道为基础, 但
可能由于不同 PCR 仪以及源于不同公司的引物、酶和化
学试剂的影响 , 需对某些引物的反应程序进行调整和优
化。在 37个候选标记中, 14个标记可以鉴定小麦中的 1BL·
1RS 易位染色体, 但其中一部分标记扩增结果不稳定, 主
要表现为特异带的缺失。如 AF1/AF4 与 Bmac0213 在小
偃 22 和商 963 中、OPC10 在华麦 8 号和鲁麦 15 中特异
带缺失。这种变异可能是在长期的小麦品种栽培过程中
1RS 染色体上的碱基发生变化或引物与模板结合不好等
原因造成的。从实验操作、耗时和扩增结果来看 ,
ω-sec-p1/ω-sec-p2、ω-sec-p3/ω-sec-p4、H20和 SECA2/SECA3
的效果最稳定, 重复性好, 条带清晰, 实验操作简单。因
此, 这 4个标记最为经济可靠, 可在小麦分子育种中应用。
O11B3/O11B5 是 1BS 特异性标记, ω-sec-p1/ω-sec-p2 和
SECA2/SECA3 是 1RS 特异性标记 , O11B3/O11B5 与
ω-sec-p1/ω-sec-p2或 SECA2/SECA3的复合 PCR类似共显
性标记, 可以更有效地检测 1BL·1RS易位系[18-19, 31-32]。
本研究表明, 周 8425B及其衍生系、兰考 906及其衍生
系、矮孟牛及其衍生系与洛类 1BL·1RS 易位系的 1RS 染色
体在分子标记检测中没有差异。周 8425B 的 1RS 染色体可
能来源于亲本山前麦或小黑麦广 74。兰考 906的 1RS染色
体来源于亲本小黑麦 MZALEONDBA-TR, 分子标记检测结
果显示它们的 1RS染色体与洛类 1BL·1RS易位系的 1RS染
色体均没有差异, MZALEONDBA-TR的 1RS染色体与洛类
1BL·1RS易位系的 1RS染色体来源可能相同。矮孟牛的 1RS
染色体来源于亲本牛朱特, 与洛类 1BL·1RS 易位系的 1RS
染色体来源也一致, 虽然亓增军等[16]指出矮孟牛 II、IV、V、
VI型在杂交过程中, 小麦-黑麦 1BL·1RS易位染色体又与另
一条小麦染色体 7D 发生了相互易位, 但这种复杂易位只能
从细胞水平上检测出来 , 而在分子标记检测中与其他
1BL·1RS易位系没有差异。
References
[1] McIntosh R A, Gale M D, Hart G E. Catalogue of gene symbols
for wheat. In: Proceedings of the 8th International Wheat Genet-
ics Symposium. Beijing: China Agriculutural Science and Tech-
nology Press, 1993. pp 1330–1550
[2] Moreno-Seville B, Baenziger P S, Peterson C J, Graybosch R A,
McVey D J. The 1B/1R translocation: agronomic performance of
F3-derived lines from a winter wheat cross. Crop Sci, 1995, 35:
1051–1055
[3] Wu J-H(吴金华), Ji W-Q(吉万全), Li F-Z(李凤珍). Advances of
study on the application of Secale cereale in the improvement of
wheat. J Triticeae Crops (麦类作物学报), 2005, 25(1): 115–119
(in Chinese with English abstract)
[4] Villareal R L, Rajarm S, Mujeeb-Kazi A, Toro E D. The effect
chromosome 1B/1R translocation on the yield potential of certain
spring wheats. Plant Breed, 1991, 106: 77–81
[5] Li S-B(李硕碧), Pei A-W(裴阿卫), Dong B-Y(董宝云), Liu
Y-N(刘永年). Effect of 1BL/1RS translocation on wheat quality
breeding of Shaanxi province. J Triticeae Crops (麦类作物学报),
2005, 25(6): 40–43 (in Chinese with English abstract)
[6] Zhuang Q-S(庄巧生). Wheat Improvement and Pedigree Analy-
sis in China (中国小麦品种改良及系谱分析). Beijing: China
Agriculture Press, 2003. pp 83–95 (in Chinese)
[7] Zhuang Q-S(庄巧生), Du Z-H(杜振华). Advances in Wheat
Breeding Research in China (中国小麦育种研究进展). Beijing:
China Agriculture Press, 1996. pp 234–240 (in Chinese)
[8] He Z H, Rajaram S, Xin Z Y, Huang G Z, eds. A History of
Wheat Breeding in China. Mexico, D F: CIMMYT, 2001
[9] Zhou Y(周阳), He Z-H(何中虎), Zhang G-S(张改生), Xia
L-Q(夏兰琴), Chen X-M(陈新民), Gao Y-C(高永超), Jing
Z-B(井赵斌), Yu G-J(于广军). Utilization of 1BL/1RS translo-
cation in wheat breeding in China. Acta Agron Sin (作物学报),
2004, 30(6): 531–535 (in Chinese with English abstract)
[10] Su Y-R(苏亚蕊), Li Y-G(李玉阁), Li S-P(李锁平). Utilization
and improvement of wheat-rye 1BL·1RS translocation lines in
第 11期 唐怀君等: 1BL·1RS特异性分子标记的筛选及其对不同来源小麦品种 1RS易位染色体的鉴定 2115


wheat breeding in China. Henan Agric Sci (河南农业科学), 2006,
(3): 12–16 (in Chinese with English abstract)
[11] Graybosch R A. Uneasy unions: Quality effects of rye chromatin
transfers to wheat. J Cereal Sci, 2001, 33: 3–16
[12] Wieser H, Kieffer R, Lelley T. The influence of 1B/1R chromo-
some translocation on gluten protein composition and techno-
logical properties of bread wheat. Sci Food Agric, 2000, 80:
1640–1647
[13] Shen T-M(沈天民). Genetics and Breeding of Super Wheat (超
级小麦遗传育种研究). Beijing: China Agriculture Press, 2003.
pp 163–168 (in Chinese)
[14] Wang Z-H(王祖华), Niu J-S(牛吉山), Guo T-C(郭天财), Zhang
L-N(张丽娜), Shen T-M(沈天民). Distribution of 1RS in wheat
cultivars and novel powdery mildew resistance source: Lankao
90(6) lines. Acta Bot Boreali-Occident Sin(西北植物学报), 2004,
24(7): 1216–1220 (in Chinese with English abstract)
[15] Li Q-Q(李晴祺). Creation, Evaluation and Utilization of Winter
Wheat Germplasm (冬小麦种质创新与评价利用). Ji’nan: Shan-
dong Science and Technology Press, 1998. pp 1–38 (in Chinese)
[16] Qi Z-J(亓增军), Liu D-J(刘大钧), Chen P-D(陈佩度), Li Q-Q(李
晴祺). Molecular cytogenetic analysis of winter wheat germp-
lasm Aimengniu. Acta Bot Sin (植物学报), 2001, 43(5): 469–474
(in Chinese with English abstract)
[17] Qi Z-J(亓增军), Li D-J(刘大钧), Chen P-D(陈佩度), Wang
S-L(王苏玲), Li S-S(李斯深). Genetic transmission characteris-
tics of the new wheat-rye complex translocation discovered in
winter wheat germplasm Aimengniu. Acta Agron Sin (作物学报),
2001, 27(5): 582–587 (in Chinese with English abstract)
[18] Chai J F, Zhou R H, Jia J Z, Liu X. Development and application
of a new codominant PCR marker for detecting 1BL·1RS
wheat-rye chromosome translocations. Plant Breed, 2006, 125:
302–304
[19] Froidmont D D. A co-dominant marker for the 1BL·1RS wheat-
rye translocation via multiplex PCR. J Cereal Sci, 1998, 27:
229–232
[20] Francis H A, Leitch A R, Koebner R M D. Conversion of a
RAPD-generated PCR product, containing a novel dispersed re-
petitive element, into a fast and robust assay for the presence of
rye chromatin in wheat. Theor Appl Genet, 1995, 90: 636–642
[21] Koeber R M D. Generation of PCR-based markers for the detec-
tion of rye chromatin in a wheat background. Theor Appl Genet,
1995, 90: 740–745
[22] Iqbal M J, Rayburn A L. Identification of the 1RS rye chromo-
somal segment in wheat by RAPD analysis. Theor Appl Genet,
1995, 91: 1048–1053
[23] Cheng L, Zu J Y, Guang R L, Zi X Z, Yong Z, Jian P Z, Zhao H
L, Zheng L R. Isolation of a new repetitive DNA sequence from
Secale africanum enables targeting of Secale chromatin in wheat
background. Euphytica, 2008, 159: 249–258
[24] Mago R, Spielmeyer W, Lawrence G J, Lagudah E, Ellis J, Pryor
A. Identification and mapping of molecular markers linked to rust
resistance genes located on chromosome 1RS of rye using
wheat-rye translocation lines. Theor Appl Genet, 2002, 104:
1317–1324
[25] Nagy E D, Lelley T. Genetic and physical mapping of se-
quence-specific amplified polymorphic (SSAP) markers on the
1RS chromosome arm of rye in a wheat background. Theor Appl
Genet, 2003, 107: 1271–1277
[26] Saal B, Wricke G. Development of simple sequence repeat mark-
ers in rye (Secale cereale L.). Genome, 1999, 42: 964–972
[27] Masojc P. Extending a RFLP-based genetic map of rye using
random amplified polimorphic DNA (RAPD) and isozyme mark-
ers. Theor Appl Genet, 2001, 102: 1273–1279
[28] Ko J M, Geum S. Identification and chromosomal organization of
two rye genome-specific RAPD products useful as introgression
markers in wheat. Genome, 1998, 45: 157–164
[29] Kofler R, Bartoš J, Gong L, Stift G, Suchánková P, Šimková H,
Berenyi M, Burg K, Doležel J, Lelley T. Development of mi-
crosatellite markers specific for the short arm of rye (Secal ce-
reale L.) chromosome 1. Theor Appl Genet, 2008, 117: 915–926
[30] Lagudah E S, Appels R, McNeil D. The Nor-D3 locus of Triti-
cum tauschii: Natural variation and genetic linkage to markers in
chromosome 5. Genome, 1991, 34: 387–395
[31] Feng G-H(冯国华), Wang X-J(王晓军), Liu D-T(刘东涛), Wang
J(王静), Zhang H-Y(张会云), Zhao J-H(赵军海), Chen R-Z(陈
荣振). Detection of 1BL/1RS translocation in wheat. Acta Agric
Boreal-Occident Sin (西北农业学报), 2008, 17(3): 81–85 (in
Chinese with English abstract)
[32] Zhang L-P(张立平), He Z-H(何中虎), Lu M-Q(陆美琴), Pang
B-S(庞斌双), Zhang X-Y(张学勇), Xia L-Q(夏兰琴), Frank E.
Identification of 1BL/1RS translocation via multiplex PCR
markers of Glu-B3, Gli-B1 and SEC-1b in common wheat. Sci
Agric Sin (中国农业科学), 2003, 36(12): 1566–1570 (in Chinese
with English abstract)