全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2008, 34(6): 926−933 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(30500048, 30770222); 高等学校创新引智计划项目(B08025); 山西省留学基金项目(2005077)
作者简介: 庄丽芳(1976−), 女, 江苏武进人, 博士, 研究方向: 小麦分子细胞遗传学; 宋立晓(1982–), 女, 山东冠县人, 硕士研究生, 研究方
向: 小麦分子细胞遗传学。**共同第一作者。
*
通讯作者(Corresponding author): 亓增军。E-mail: zjqi@njau.edu.cn
Received(收稿日期): 2007-09-30; Accepted(接受日期): 2008-01-25.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2008.00926
小麦 EST-SSR标记的开发和染色体定位及其在追踪黑麦染色体中的
应用
庄丽芳 1,** 宋立晓 1,** 冯祎高 1 钱保俐 1 徐海滨 1 裴自友 1,2 亓增军 1,*
(1 南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室, 江苏南京 210095; 2 山西省农业科学院作物遗传研究所, 山西太原 030031)
摘 要: 根据小麦盐胁迫诱导和茎秆组织相关 EST 序列开发了 81 对 EST-SSR 引物, 其中 67、46、18 和 61 对分别
在小麦、黑麦、簇毛麦和大麦基因组中稳定扩增, 在不同小麦和大麦品种间具有多态性的引物分别有 22 和 23 对。
利用小麦缺体-四体系共定位了 43 对引物的 81 个位点, 其中 A、B和 D染色体组上分别有 29、30和 22个位点, 涉
及除 4B、3D和 6D外的 18条染色体。此外 30对引物在黑麦基因组中具有特异扩增, 其中 8对分别在黑麦 1R、4R、
5R和 R7染色体上具有特异扩增, 7对在多条黑麦染色体具有相同扩增。这些新标记可有效用于小麦及其近缘物种的
遗传作图与比较遗传研究。
关键词: 小麦; EST-SSR; 染色体定位; 黑麦; 专化性标记
Development and Chromosome Mapping of 81 New Wheat EST-SSR Markers
and Application for Characterizing Rye Chromosomes Added in Wheat
ZHUANG Li-Fang1,**, SONG Li-Xiao1,**, FENG Yi-Gao1, QIAN Bao-Li1, XU Hai-Bin1, PEI Zi-You1, 2, and
QI Zeng-Jun1,*
(1 National Key Laboratory of Crop Genetics and Germplasm Enhancement, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, Jiangsu, 2 Institute of
Crop Genetics, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taiyuan 030031, Shanxi, China)
Abstract: Genomic microsatellites (gSSR) have been widely used in cultivar fingerprinting, genetic diversity assessment, mo-
lecular mapping and marker assisted breeding, but development of SSR markers from genomic libraries is expensive and ineffi-
cient. With the availability of large numbers of expressed sequence tags (ESTs), development of EST-derived SSR (eSSR) mark-
ers is becoming an efficient and low-cost option for many plant species. To date, numerous eSSR markers have been developed
and used in comparative and genetic mapping in many plant species, which showed a higher rate of transferability than gSSR
markers. In wheat (Triticum aestivum L.), until January, 2007, more than 854 015 ESTs have been deposited in the public Gen-
Bank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov), and more than 16 000 ESTs have been physically positioned on different bins of wheat
chromosomes via Southern blotting analysis on a set of wheat deletions. Despite series of PCR based eSSR primers were designed,
only a small number of them have been tested in wheat or its relative genomes. The purposes of our research were: 1) to develop
and map of new eSSR markers of wheat; 2) to test the transferability of these markers in wheat relatives; and 3) to screen of new
markers tagging different rye (Secale cereale L.) chromosomes. In this paper, 81 new EST-derived SSR markers were developed
from salinity stressed and stem relative cDNA libraries of wheat. Of them, 67, 46, 18, and 61 markers produced 124, 72, 26, and
124 stable amplicons in genomes of wheat, rye, Haynaldia villosa L. Schur., and barley (Hordeum vulgare L.), respectively, indi-
cating high transferability of these markers in wheat relatives. Twenty-two markers produced polymorphic amplicons between
wheat landrace Chinese Spring and Huixianhong, and 23 markers produced polymorphic loci between barley cultivar Sileng
Damai and Kuaiying Luomai, indicating potential use of these markers in genetic mapping and fingerprinting. Among the 67
eSSR markers with stable amplicons in wheat, 81 loci amplified by 43 markers were further mapped on 18 different wheat chro-
mosomes using a set of wheat nulli-tetrasomics except 4B, 3D, and 6D. The other 24 markers could not be mapped on single
第 6期 庄丽芳等: 小麦 EST-SSR标记的开发和染色体定位及其在追踪黑麦染色体中的应用 927


chromosome of wheat mainly due to the possible duplications of gene occurred in wheat genomes. Of the 81 mapped loci in wheat,
29, 30, and 22 were assigned on A, B, and D genome, respectively. Of the 7 homoeologous groups of wheat, the mapped loci var-
ied from 6−23, chromosomes of group 2 were found with the most loci (23) while group 5 with the least (6). For the single chro-
mosome, the mapped loci varied from 1−11, chromosome 2B with the most (11) and 5A with the least (1). By amplified on ge-
nomes of Huixianhong, rye cultivar ‘Jingzhou Heimai’and their amphiploid Jinghui 1, 30 out of 46 eSSR markers with stable
amplicons in rye screened in the previous transferability test produced specific loci of rye in Huixianhong background. Using 11
Huixianhong-Jingzhou Heimai alien chromosome lines except 6R and 3RL, eight markers were further assigned on different sin-
gle chromosomes including 1R (1), 4R (3), 5R (3) and R7 (1), 7 markers were assigned on more than one chromosome indicating
possible duplication of gene occurred in rye genome, and 15 markers could not be mapped in the current wheat-rye alien chromo-
some lines indicating potential use in other study.
Keywords: Wheat; EST-SSR; Chromosome mapping; Secale cereale L.; Specific marker
基因组 SSR或微卫星标记已广泛应用于品种指
纹[1]、遗传多样性分析[2-4]、分子标记作图[5-7]和分子
标记辅助育种[8-10]。然而 SSR 标记的开发需要构建
基因组文库, 费用较高且效率较低[11]。随着基因组
研究的不断开展, EST数据库的信息呈指数增长, 开
发基于 EST 的 SSR 标记就成为更高效且费用相对较
低的一种方法。大多数植物中约有 1%~5%的 EST 可
以寻找到 20 bp或以上的 SSR并用来进行分子标记
的开发[12], 因此 EST-SSR(简称 eSSR)标记已在许多
物种中相继开发出来, 包括葡萄[13]、甘蔗[14]、硬粒
小麦[15]、小麦[16-18]、黑麦[19]、大麦[20]、苜蓿[21]和大
豆[22]等。这些新开发的 eSSR 标记已广泛用于遗传
作图和比较作图[17,23-24], 并表现出比基因组 SSR 标
记更高的可转移性[16, 25-31]。
截止到 2007 年 1 月, 小麦 EST 数据库登录的
EST 已经超过 854 015 条(http://www.ncbi.nlm.nih.
gov), 其中超过 16 000 条已利用一套缺失系的
Southern 杂交进行了物理作图, 并定位于不同的染
色体区段 [32]。尽管已设计了一些基于 PCR 的
EST-SSR 标记[16-17], 但其中只有一小部分在小麦及
其近缘物种中进行了扩增分析[16-17,26-28]。本文通过搜
索小麦盐胁迫诱导和茎秆组织相关的 EST 序列, 设
计合成了 81 对 eSSR 引物, 并在小麦、黑麦、簇毛
麦和大麦基因组中进行扩增, 了解这些新标记的扩
增特点及其可转移性, 对在小麦基因组中能稳定扩
增的引物进行染色体定位分析, 并利用小麦-黑麦异
染色体系筛选黑麦染色体特异标记, 为更好地利用
这些标记提供信息。
1 材料与方法
1.1 植物材料
用于 eSSR 标记扩增和可转移性研究的材料包
括 2份普通小麦(Triticum aestivum L.)品种中国春和
辉县红、1份栽培黑麦(Secale cereale L.)品种荆州黑
麦、1份簇毛麦(Haynaldia villosa L. Schur.)和 2份大
麦(Hordeum vulgare L.)品种四棱大麦和宽颖裸麦 ,
均由本实验室保存。用于染色体定位分析的材料为
一套中国春缺体-四体系, 包括 N1AT1B、N1BT1D、
N1DT1B、N2AT2B、N2BT2D、 N2DT2A、N3AT3D、
N3BT3D、N4AT4D、N4BT4A、N4DT4B、N5AT5D、
N5BT5D、N5DT5B、N6AT6B、N6BT6A、N7AT7B、
N7BT7A和 N7DT7B, 缺少 N3D、N6D, 引自美国堪
萨斯州立大学。用于筛选黑麦染色体特异标记的材
料包括普通小麦地方品种辉县红、荆州黑麦、辉县
红-荆州黑麦双倍体荆辉 1 号、12 份辉县红-荆州黑
麦(H-J)异染色体系, 分别为 5 份二体异附加系(H-J
DA1R、DA2R、DAR3R、DA5R和 DAR7)、2份端
二体附加系(DA5RS和 DA3RS)、4份多重附加代换
系 [DA4RDS2R(2D)、 DA4RDS1R(1B)DS2R(2B)、
DA2RDS1R(1D)和 DA1RMA2RMAR7][33], 均由本
实验室保存。
1.2 eSSR引物的开发
登录 GenBank 网站(http://www.ncbi.nlm.nih.gov)
下载与茎秆组织相关和盐胁迫相关的 EST序列。在网
站 http://www.gramene.org/gremene/searches/ssrtool
应用 SSRIT(simple sequence repeat identification tool)
软件在线搜索 SSR。搜索的标准为二核苷酸、三核
苷酸、四核苷酸和五核苷酸重复序列的重复次数分
别大于或等于 9、6、5 和 4。对来自小麦盐胁迫诱
导 cDNA 文库的 EST 在搜索之前先利用 Repeat
Masker 程序去除重复序列和载体序列 , 并用
StackPack 去除冗余的 EST, 再进行比对后得到
TC(在 http://genomics.njau.edu.cn网站完成)。
用 Primer Premier 5.0程序设计引物, 原则为 EST
序列长度大于 100 bp; SSR序列的开始和结束位置分
别距 5′和 3′端不少于 20 bp; 引物长度 18~24 bp; 退火
928 作 物 学 报 第 34卷

温度 Tm值 40.4~65.4 , ℃ 且上游和下游引物的 Tm值相
差不大于 5 ; (G+C)℃ 含量 30%~70%, PCR扩增产物长
度 100~300 bp, 尽量避免引物二级结构的出现。由英
骏生物技术有限公司合成引物。在设计的 81对引物中,
41对来自茎秆组织相关 EST(CINAU101-141), 40对来
自盐胁迫诱导EST(CINAU159-198), 引物编号CINAU
为 Cytogenetics Institute, Nanjing Agricultural Univer-
sity(南京农业大学细胞遗传研究所)的缩写。
1.3 DNA提取、PCR扩增与电泳
参照 Ma等[34]的方法提取供试材料的总 DNA。
PCR体系 10 μL, 包含 10 ng μL−1模板 DNA 1 μL,
100 μmol L−1引物各 0.2 μL, 10×buffer 1 μL(含 10
μmol L−1 Tris-HCl和 50 nmol L−1 KCl), 1.25 mmol
μL−1 dNTP 0.8 μL, 25 mmol μL−1 MgCl2 0.8 μL, Taq
酶 0.1 U, ddH2O 5.9 μL。扩增程序为 94℃预变性 3
min; 94℃变性 30 s, 46~60℃退火 45 s, 72℃延伸 1
min, 循环 32次; 72℃延伸 10 min。扩增产物中加入
6×loading buffer 2 μL, 混匀, 在 8%非变性连续聚丙
烯酰胺凝胶(Acr∶Bis=39∶1)上 140 V恒压电泳 2 h
左右, 然后银染、照相。
2 结果与分析
2.1 eSSR 引物在小麦及其近缘物种基因组中的
扩增分析
通过对 11 035条来源于茎秆组织相关 cDNA文
库的 EST进行分析, 搜索到 1 696条 EST含有 SSR,
随机设计了 41 对 eSSR 引物; 从小麦盐胁迫 cDNA
文库下载了 18 492 条 EST, 经比对和拼接获得 126
条 TC, 经搜索 SSR 后, 随机设计 40 对 eSSR 引物,
其中扩增位点已经在小麦染色体上定位的 43 对引
物的 EST或 TC编号、SSR motif、引物序列、退火
温度、扩增与定位位点见表 1。在 81对 eSSR引物中,
67(82.72%)、46(56.79%)、18(22.22%)和 61(75.31%)
对分别在小麦、黑麦、簇毛麦和大麦中能稳定扩增
(表 2, 图 1), 表明本研究所设计的 81对新引物可转
移性较高, 其中 22(32.83%)、23(37.71%)对 eSSR引
物分别在小麦品种中国春和辉县红、大麦品种四棱
大麦和宽颖裸麦间具有多态性扩增, 说明这些标记
在禾本科作物遗传和比较遗传研究中具有潜在的应
用价值。

表 1 43个已定位 eSSR标记的来源、引物设计、扩增条件和染色体位置
Table 1 Primer design, amplification and chromosome location in wheat of 43 eSSR markers
eSSR marker EST Motif Forward primer(5′−3′) Reverse primer(5′−3′) Tm ( )℃
No. of
wheat
loci
No. of
mapped
loci
Chr. of mapped
wheat loci
Xcinau102 DN146751 (GCG)8 CGCCCTCTATCTTCTCCG TAGGCTTGGTCTTCATCACTCT 52 1 1 2A
Xcinau110 DN145986 (TGC)7 GCTCGTTCTCGGTTGGTTGC CCTCCCACTCGTCCTCCTTCA 50 2 1 7B
Xcinau111 BF293342 (CCAAC)5 CGTGTTCATCGTGGAGGC AGACGGACGGTGAGGGTT 60 3 2 4A; 5A
Xcinau112 DN144448 (GCT)7 TGCCATCATCTACAACAGG GAAACTCCACAGCGACAC 48 4 3 3A; 1B; 2D
Xcinau117 DV480067 (CGG)8 ACCCTCTTGTCCCACTCC TCCGCTTTGGTATCTTTATC 48 1 1 1A
Xcinau118 DN143530 (CATGGA)5 CCTACAAGGGCTACACCA TAAGCAACTCGCAAACAA 48 3 2 2B; 5D
Xcinau119 BF292862 (CAA)15 CACAGTATTCGCAAGCAC AAGAAGACCTGGCTCAAT 55 3 1 2B
Xcinau120 DV480829 (GGC)7 GGGATGAACGGCAAGGAG AGGGAGCAGCAGGAGACAA 52 2 1 3B
Xcinau121 DN146139 (GCG)7 CTCCTCTTCGTCGTCGCCTCT TCAAACTCGCCCACCCTCC 55 4 3 4A; 5B; 7B
Xcinau123 DV478067 (CA)12 GCGTCCGCTGTCAGTTGT CCTTCTTTGCCTCGTGCT 46 2 2 1A; 1D
Xcinau125 DV481041 (GCC)7 AGTTGGAGGAGCGTATAAGGAT GTAACGGTCGGCGGAGAT 46 3 1 3B
Xcinau127 DN146990 (CGG)7 ACGACTGCCACGCTACCCA CCGCCTTGTTGCCGAAAT 46 2 1 6A
Xcinau130 BF293493 (CAA)12 CCGCAACTACCATATTCA GAGGCTGTTGGAAGGAGA 50 2 1 6A
Xcinau133 BF293514 (ACA)19 CTCATCCTTGCCCTCCTT AACTTTGTTGCGATACTTG 50 2 1 2A
Xcinau161 TC232905 (TTG)5 GTCCTTCCTGCTATCTGTC AACTGCTCGTTTCTCCAC 55 5 3 1A; 1B; 1D
Xcinau162 TC233395 (TGC)5 TGCGGTGGTGTCATAAGG AATGGTGGACGGAAAGAGTA 55 5 2 7A; 7B
Xcinau164 TC234640 (CCA)4gcaaggccgaccgcta-caacaacgtcagcctcc(CCG)4 GGCGGAGACCGTATCGTA AGCCGTTGTTATTGGTGTTG 48 2 1 7B
Xcinau165 TC237777 (GCG)6 AAACACCGTTGCCTCATA CGTGCTCGCAGACATAAA 55 3 2 4D; 7D
Xcinau167 TC246790 (GCG)5 GATGCTCCCGTTCTTGGC GGCGGCTATCTCCCTCTT 58 4 1 2D
Xcinau168 TC246950 (GCTA)3ggagtacatcgtgc- ggcggccatggcg(AGC)5 GGCTGTGATTCCTCGGTGCT CCTGGTAGAAGGCGTTGCTG 55 2 2 1A; 2B
第 6期 庄丽芳等: 小麦 EST-SSR标记的开发和染色体定位及其在追踪黑麦染色体中的应用 929


(续表 1)
eSSR marker EST Motif Forward primer(5′−3′) Reverse primer(5′−3′) Tm ( )℃
No. of
wheat
loci
No. of
mapped
loci
Chr. of mapped
wheat loci
Xcinau169 TC247011 (CCCCT)4 AATGGCAATGCTGGTGGA GGCAGTGGTCGTTGGAAA 50 2 2 1A; 1D
Xcinau172 TC250041 (ACC)7 CACCCACCAAGGAAAGGA CGGGCGTACAGGTACAGAG 55 3 3 3B; 2D; 4D
Xcinau174 TC251256 (CGG)4 GCTTTAGTATGGGTGCTGC CATCTCCTCTGGAACGGTAT 58 3 2 1A; 3B
Xcinau175 TC251317 (TCGAT)3(TTGG)4 CGCCACAAATCACCCAAAT ACGCCGTCGTAGTAGAGCC 58 2 1 2B
Xcinau176 TC252887 (CGA)5 TATGGTGGTGATGGTGGG CTTGGGCTCTTGCTCTGT 55 3 1 3B
Xcinau177 TC253764 (TCC)4c(CGG)5 TTGCCGAGAAACTAAACAC AATAAGTATCGTAATCAGGAGC 55 2 1 6B
Xcinau178 TC254983 (TTC)15 CAGTCCCTGCGTGGTGAA CTGAAGGTGGGCGATGAA 58 3 2 2B; 2D
Xcinau179 TC255393 (CGG)9 GAGGCTTCCCGTTCGTGT CTCGTGCGTCTCCTTTGG 55 3 2 1A; 2B
Xcinau180 TC256278 (CCGAAG)3 CGTTTGGGAGTCGTGCTGG CGTGGAAGTAGAAGGCGTTGC 58 5 4 2B(2); 2D(2)
Xcinau181 TC261138 (CTAGA)3 TACTGGCTGCTTGCTGTG TTTGGTCGTGTATCATCATCT 55 3 1 2A
Xcinau182 TC262711 (CT)13 GCAACGGCAGGAAGAGTC CGAGCATTTATCGGAGGC 50 4 4 1A; 1B; 1D; 5D
Xcinau183 TC262712 (CCG)5 GTAGAAGCCGCCAACTCC ACCATCAATCGCCTCCCT 58 4 3 2A; 2B; 5D
Xcinau185 TC263227
(GACTG)3gagtggagcgcact
ccagtggaggcgacccgagcag-
ctgcggaccaggccctccgatc
(CGCCCG)3
GAGATGCTGGTGGTAGTAG
TGA TTCCCATTGATGATTGTTGC 55 3 2 4A; 5B
Xcinau186 TC264221 (CTACT)3 CACCTACAAGGCGACGAG TAACAACCAGCCCGAAAA 60 2 2 1A; 4A
Xcinau187 TC264649 (AAG)4 TGTTCTTCGCTTTGTTATGG GCTTGCTCTATTGGGACTTT 58 4 3 3A; 2B; 7B
Xcinau188 TC264684 (GTGTC)3 CAACACCAACGGCTCCCA AACCCTCCTAAACCAACCAC 58 4 2 4A; 6A
Xcinau190 TC265268 (TGGA)3 GGTGCTGGATACATTGGC TAGTGGCTCTTGCGTGCT 55 5 3 2B; 2D(2)
Xcinau191 TC265630 (CTC)5 CACCGACACCACCTCATA GCTGCTGGACCTAACCTG 52 3 1 6A
Xcinau192 TC266279 (GGAA)3 CTCACTCACGCATCATAGCC CCTCTTCAGGGTGGTCTCC 55 3 2 4D(2)
Xcinau194 TC266726 (TGC)5 GCCAAGGAGTAGGAGACGG GCAGGCACGAAGTTGTTTAG 50 2 1 6B
Xcinau195 TC267352 (CCGCCC)3 AAAGGTAATGACGGCACG ACCCACAGAACACCCAAT 55 3 2 6A(2)
Xcinau196 TC267864 (ATGG)4 CACATTGGCAACAGAGGA TGGAGGATTTCGGATAGG 52 4 3 7A; 7B; 7D
Xcinau198 TC272032 (AG)7 CCTCCACATACCACTCGG AAGGACCTCACTTCAGCATC 50 2 2 1D; 3B

表 2 81个新 eSSR标记在小麦、黑麦、簇毛麦和大麦中的扩增情况
Table 2 Amplification of 81 new wheat eSSR markers in wheat, rye, Haynaldia villosa, and barley
供试材料
Material
能稳定扩增的标记
Markers with stable
amplicons (%)
扩增位点数
Loci amplified
变幅
Range
平均
Mean
特异性标记数
No. of specific
marker
特异位点数
Specific loci
普通小麦 Triticum aestivum 67(82.72) 124 47 76
中国春 T. aestivum cv. Chinese Spring 64(79.01) 113 1−5 1.77 12 15
辉县红 T. aestivum cv. Huixianhong 62(76.54) 102 1−5 1.65 8 11
荆州黑麦 Secale cereals cv. Jingzhou Heimai 46(56.79) 72 1−3 1.49 30 42
簇毛麦 Haynaldia villosa 18(22.22) 26 1−3 1.44 7 10
大麦 Hordeum vulgare 61(75.31) 124 44 74
四棱大麦 H. vulgare cv. Sileng Damai 56(69.14) 106 1−6 1.82 13 14
宽颖裸麦 H. vulgare cv. Kuanying Luomai 53(65.43) 103 1−5 1.83 8 11

2.2 eSSR标记的染色体定位
利用 19 个中国春缺体-四体系(缺 N3D 和 N6D)
对 67个能在小麦中稳定扩增的 eSSR标记进行了染色
体定位分析。67对 EST-SSR引物共扩增 124个位点,
平均 1.85个, 变幅为 1~5。用一套缺体-四体系对这些
标记进行定位分析, 共定位了 43对引物的 81个位点,
分别定位于除 4B、3D 和 6D 外的 18 条染色体上(表
3, 图 2, 图 3, 图 4)。单条染色体上定位的位点数变幅
为 1~11个, 其中染色体 2B位点最多(11个), 5A最少
(1个), 按位点数多少, 18条染色体依次为 2B(11个) >
1A(9个)>2D(8个)>6A=3B=7B(6个)>4A=1D(5个) >2A =
4D(4个)>1B=5D(3个)>3A=7A=5B=6B=7D(2个)>5A (1
个)。在 7 个部分同源群上, 定位的位点总数变幅为
6~23个, 其中第 2群最多(23个), 第 5群最少(6个),
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图 1 eSSR标记 Xcinau186在小麦及其近缘物种中的扩增
Fig. 1 Amplified pattern of wheat eSSR marker Xcinau186 in
genomes of wheat and its relatives
1: 普通小麦中国春; 2: 普通小麦辉县红; 3: 荆州黑麦; 4: 小麦-
黑麦双倍体荆辉 1号; 5: 簇毛麦; 6: 大麦品种四棱大麦; 7: 大麦
品种宽颖裸麦。
1: wheat cv. Chinese Spring; 2: wheat cv. Huixianhong; 3: Secale
cereale cv. Jingzhou Heimai; 4: wheat-rye ampliploid Jinghui 1; 5:
Haynaldia villosa; 6: Hordeum vulgare cv. Sileng Damai; 7: Hor-
deum vulgare cv. Kuanying Luomai.
依次为第 2群(23个)>第 1群(17个)>第 7群(10个)>
第 4 群(9 个)>第 3 群=第 6 群(8 个)>第 5 群(6 个)。
在 A、B 和 D 基因组中, 分别定位了 29、30 和 22
个位点。其余 24 对引物在中国春和所有的缺体-四
体系中均具有相同扩增, 说明这些基因在小麦不同
染色体上存在较多的重复位点, 无法利用缺体-四体
系进行定位。

表 3 eSSR标记在小麦染色体上的分布
Table 3 Chromosome distribution of mapped loci amplified by
wheat eSSR markers
染色体组 Genome
A B D

1 9 3 5 17
2 4 11 8 23
3 2 6 0 8
4 5 0 4 9
5 1 2 3 6
6 6 2 0 8
7 2 6 2 10
总计 Total 29 30 22 81

图 2 eSSR标记 Xcinau120在中国春缺体-四体系中的染色体定位分析
Fig. 2 Chromosome mapping of eSSR marker Xcinau120 on Chinese Spring and its nulli-tetrasomic lines
M: DL2000; 1: Sizimai; 2: Heshangmai 1; 3: Chinese Spring; 4: N1AT1D; 5: N1BT1D; 6: N1DT1B; 7: N2AT2B; 8: N2BT2A; 9: N2DT2A;
10: N3AT3B; 11: N3BT3D; 12: N7BT7A; 13: N4AT4B; 14: N4BT4A; 15: N4DT4A; 16: N5AT5B; 17: N5BT5D; 18: N5DT5A; 19: N6AT6B;
20: N6BT6A; 21: N7AT7B; 22: N7BT7A; 23: N7DT7A. Arrow indicates the mapped locus in wheat.


图 3 eSSR标记 Xcinau162在中国春缺体-四体系中的染色体定位分析
Fig. 3 Chromosome mapping of eSSR marker Xcinau162 on Chines Spring and its nulli tetrasomic lines
M: DL2000; 1: Sizimai; 2: Heshangmai; 3: Chinese Spring; 4: N1AT1D; 5: N1BT1D; 6: N1DT1B; 7: N2AT2B; 8: N2BT2A; 9: N2DT2A; 10:
N3AT3B; 11: N3BT3D; 12: N7BT7A; 13: N4AT4B; 14: N4BT4A; 15: N4DT4A; 16: N5AT5B; 17: N5BT5D; 18: N5DT5A; 19: N6AT6B; 20:
N6BT6A; 21: N7AT7B; 22: N7BT7A; 23: N7DT7A. Arrows indicate the mapped loci in wheat.
部分同源群
Homoeologous group
总数
Total
第 6期 庄丽芳等: 小麦 EST-SSR标记的开发和染色体定位及其在追踪黑麦染色体中的应用 931



图 4 eSSR标记 Xcinau176在中国春缺体-四体系中的染色体定位分析
Fig. 4 Chromosome mapping of eSSR marker Xcinau176 on Chines Spring and its nulli-tetrasomic lines
M: DL2000; 1: Sizimai; 2: Heshangmai; 3: Chinese Spring; 4: N1AT1D; 5: N1BT1D; 6: N1DT1B; 7: N2AT2B; 8: N2BT2A; 9: N2DT2A; 10:
N3AT3B; 11: N3BT3D; 12: N7BT7A; 13: N4AT4B; 14: N4BT4A; 15: N4DT4A; 16: N5AT5B; 17: N5BT5D; 18: N5DT5A; 19: N6AT6B; 20:
N6BT6A; 21: N7AT7B; 22: N7BT7A; 23: N7DT7A, Arrows indicate the mapped loci in wheat.

2.3 eSSR标记在追踪黑麦染色体中的应用
81 对引物中有 46 对能在黑麦中稳定扩增, 其
中 16 对在辉县红和荆州黑麦中具有相同扩增带型,
说明这些基因在小麦和黑麦间具有保守性 , 其余
30 对在辉县红和荆州黑麦间具有多态性扩增 , 共
产生 42 个黑麦特异位点。利用辉县红和荆州黑麦
异染色体系, 将其中 8个标记分别定位于黑麦 1R、
4R、5RS、5RL和 R7染色体或臂, 标记 Xcinau125
可用来追踪 1R; Xcinau126、Xcinau164和 Xcinau136
可追踪 5R(图 5), 其中 Xcinau126和 Xcinau164被定
位于 5RS 而 Xcinau136 在 5RL。由于 Xcinau106、
Xcinau133 和 Xcinau178 在 2 个涉及 4R 的多重附
加系 DA4RDS2R(2D)和 DA4RDS1R (1B)DS2R
(2B)中具有相同特异扩增 , 而在其他附加系中无
特异扩增, 推测这 3个标记可用来跟踪 4R。Xcinau174
可用来追踪DAR7和DA1RMA2RMAR7中涉及的R7。
另外, 7个标记定位在多条黑麦染色体上, 说明这些基
因在黑麦基因组中具有重复现象(表 4), 其余 15 个标
记在现有的异染色体系中无定位信息。
3 讨论
本研究开发的 81对新的 eSSR标记绝大部分可
在小麦及其近缘物种中进行稳定扩增, 表现较高的
可转移性, 与前人研究相似[16,25-31]。81对 eSSR引物
中, 仅有 3对在小麦、黑麦、簇毛麦和大麦基因组中
具有完全相同的扩增条带, 说明这 3个基因的保守性,
而 47、30、7和 44对引物分别在上述物种中扩增出
76、42、10和 74个特异位点, 表明这些基因在物种

图 5 eSSR标记 Xcinau136在普通小麦辉县红-荆州黑麦异染色体系中的扩增
Fig. 5 Amplifying patterns of eSSR marker Xcinau136 in wheat Huixianhong-rye Jingzhou Heimai alien chromosome lines
M: DL2000; 1: T. aestivum cv. Huixianhong; 2: S.cereals cv. Jingzhou Heimai; 3: amphiploid Jinghui 1; 4: H-J DA1R; 5: H-J DA2R; 6:
H-J DAR3; 7: H-J DA5R; 8: H-J DAR7; 9: H-J DA5RS; 10: H-J DA4RDS2R(2D); 11: H-J DA4RDS2R(2D); 12: H-J
DA4RDS1R(1B)DS2R(2B); 13: H-J DA2RDS1R(1D); 14: H-J DA3RS; 15: H-J DA1RMA2RMA7R. Arrow indicates rye specific band.

表 4 追踪黑麦染色体或臂的 eSSR标记
Table 4 eSSR markers tagging rye chromosomes (arms)
eSSR标记
eSSR marker
黑麦染色体或臂
Rye chromosomes arm
eSSR标记
eSSR marker
黑麦染色体或臂
Rye chromosomes arm
eSSR标记
eSSR marker
黑麦染色体或臂
Rye chromosomes arm
Xcinau106 4R Xcinau136 5RL Xcinau173 5RL, 4R
Xcinau119 1R, 4R Xcinau164 5RS Xcinau174 R7
Xcinau125 1R Xcinau165 1R, 4R, R7 Xcinau178 4R
Xcinau126 5RS Xcinau168 1R, 2R, 3R, R7 Xcinau190 2R, R7
Xcinau133 4R Xcinau172 1R, 2R, 3R, 5R Xcinau196 4R, R7

932 作 物 学 报 第 34卷

的进化过程中发生了较多的变异。这些标记直接来
源于小麦 EST或 TC, 代表了特定组织的一些功能基
因, 对于遗传相似性分析、重要功能基因的分离、
小麦及其近缘物种的比较作图和遗传作图具有重要
的作用。
81个 eSSR标记中, 67对在小麦基因组中能稳
定扩增, 其中 43 对扩增的 81 个位点被定位在不同
染色体上, 其他 43 个位点由于在中国春和所有的
缺体-四体系中均具有相同扩增 , 而无法利用这种
方法进行染色体定位, 反映了小麦基因组的复杂性
和基因的重复现象 [35]。我们所开发的标记中 ,
22(32.83%)和 23(37.71%)对可以在不同小麦和大麦
品种间具有多态性扩增, 因而可以通过连锁作图对
其进行定位。另外, eSSR标记具有较高的可转移性,
因而许多在小麦基因组中不能定位的标记, 可以利
用小麦的近缘物种进行定位分析, 以禾本科植物基
因的共线性为基础 [36], 进而推断这些基因涉及的
小麦染色体。本文筛选的 30个黑麦特异标记中, 仅
18个在小麦缺体-四体系中被定位, 其他 12个不能
定位 , 但黑麦染色体上的定位结果提供了重要的
信息。
81对引物中, 40对来源于小麦盐胁迫诱导 EST,
其中扩增的 60个位点分别被定位在 1A(7)、1D(4)、
2B(9)、2D(7)、3B(4)、4D(4)、6A(4)和 7B(4)等染色
体, 其中第 2群染色体上最多; 41对来源于茎秆组织
EST, 其中只定位了 21个位点, 主要位于 1A、2A、
4A、6A、2B、3B和 7B等染色体(均为 2个位点), 说
明这些特异表达的基因可能在小麦不同基因组和染
色体上分布不同, 开发更多的功能标记并进行染色
体作图将为揭示小麦特异表达基因的分布特点提供
更多信息, 并将有助于阐明耐盐等机制和分离重要
功能基因。
4 结论
在新开发的 81对 eSSR引物中, 67、46、18和
61对分别在小麦、黑麦、簇毛麦和大麦基因组中稳
定扩增, 表现出较高的可转移性。利用小麦缺体-四
体系共定位了 43 对引物扩增的 81 个位点, 涉及除
4B、3D和 6D外的 18条染色体。筛选出 30个黑麦
基因组特异性标记, 其中 8个可分别追踪黑麦 1R、
4R、5R和 R7染色体。
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