全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2009, 35(12): 2197−2204 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由北京市农业育种基础研究创新平台项目(D08070500690801)和国家科技支撑计划项目(2006BAD01A02-4)资助。
*
通讯作者(Corresponding author): 赵昌平, E-mail: bjhwc2003@yahoo.com.cn; Tel: 010-51503968
第一作者联系方式: E-mail: wanglx53@263.net; Tel: 010-51503966
Received(收稿日期): 2009-06-22; Accepted(接受日期): 2009-07-15.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2009.02197
以 DNA位点纯合率评价小麦品种的一致性和稳定性
王立新 1 季 伟 1 李宏博 1 葛玲玲 1 信爱华 1 王丽霞 2 常利芳 1
赵昌平 1,*
1 北京市农林科学院 / 北京杂交小麦工程技术研究中心, 北京 100097; 2内蒙古农业大学生物工程学院, 内蒙古呼和浩特 010018
摘 要: 为了解小麦杂交组合高世代株系和我国小麦品种的DNA位点纯合率, 及其评价小麦品种一致性和稳定性的
可行性, 采用 172对 SSR、99对 EST-SSR和 76对 AFLP-SCAR引物, 检测了 10个 F4代株系、10个 F5代株系和 511
个品种的 DNA位点纯合率。结果表明, F4代和 F5代株系的 DNA位点纯合率分别为 82.1%~94.5%和 95.7%~99.4%。
根据 F5代 500个单株的 DNA纯合位点比率, 推测出 F6代株系的 DNA位点纯合率为 98%~100%。在 511个品种中, 有
10%的品种其 DNA位点纯合率低于 95%。通过比较证明, DNA位点纯合率越高品种的一致性和稳定性越好。对 2006
—2009连续 3个年度国家冬小麦区域试验品种的检测证明, DNA位点纯合率高于 95%的大多数品种和 DNA位点纯
合率为 90%~95%的少数品种具备一致性和稳定性; DNA位点纯合率低于 90%的品种不具备一致性和稳定性。说明可
以将 DNA位点纯合率作为评价小麦品种一致性和稳定性的辅助标准。并提出了以 20个个体为样本、检测 50个 DNA
位点的小麦品种 DNA位点纯合率检测方法以及检测方法中需注意的细节。
关键词: 普通小麦; DNA位点纯合率; 品种一致性; 品种稳定性
Evaluating Uniformity and Stability of Wheat Cultivars Based on Ratio of
Homozygous DNA Locus
WANG Li-Xin1, JI Wei1, LI Hong-Bo1, GE Ling-Ling1, XIN Ai-Hua1, WANG Li-Xia2, CHANG Li-Fang1,
and ZHAO Chang-Ping1,*
1 Beijing Academy of Agricultural and Forestry Sciences / Beijing Engineering and Technique Research Center for Hybrid Wheat, Beijing 100097,
China; 2 Institute of Biology Engineering, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010018, China
Abstract: Evaluation of the uniformity and stability is of great importance in the determination of cultivar release. The ratio of
homozygous DNA locus ratio is one of the main factors affecting the uniformity and stability of wheat (Triticum aestivum L.)
cultivars. To figure out the feasibility of molecular markers in testing the uniformity and stability of wheat cultivars based on the
homozygous DNA locus ratio, we examined each 50 individuals of every line of 10 F4, 10 F5 lines and 511 cultivars with 172
pairs of SSR, 99 pairs of EST-SSR, and 76 pairs of AFLP-SCAR primers. The homozygous DNA locus ratio was 82.1–94.5% in
the F4 lines and 95.7–99.4% in the F5 lines, and the predicted homozygous DNA locus ratio was 98–100% in the F6 generation
according to the homozygous DNA locus ratio of 500 individuals from F5 lines. In the 136 released cultivars and 375 cultivars
from the National Regional Trials, 10% were observed with the homozygous DNA locus ratio less than 95%, including 11 re-
leased cultivars. Thirteen out of 129 cultivars from the 2007–2008 National Regional Trial for Winter Wheat had the homozygous
DNA locus ratio less than 95% according to the test result at 84 loci. Compared with the cultivars whose homozygous locus ratio
was higher than 95% (control), eight of the 13 cultivars showed obviously segregation in major agronomic traits, such as plant
height, plant type, spikelet number per spike, spike length, spike type and grain color, another five with 94% of the homozygous
locus ratio had similar trait variations to the control. The test result of 375 cultivars from the National Regional Trials indicated
that cultivars with the homozygous DNA locus ratio less than 90% did not have the uniformity and stability; whereas the most of
cultivars with the homozygous DNA locus ratio higher than 95% and part of cultivars with the ratio ranging from 90% to 95%
possessed the characteristics of uniformity and stability. The results indicated that molecular markers can be a great supplemental
tool in the evaluation of uniformity and stability of new cultivars. Thereby, it is feasibly to be evaluated the uniformity and
2198 作 物 学 报 第 35卷

stability of wheat cultivars based on the homozygous DNA locus ratio. Fifty pairs of SSR, EST-SSR and AFLP-SCAR primers
were recommended for testing the homozygous DNA locus ratio and at least two kind of molecular markers were advisable to be
used in evaluating the uniformity and stability of wheat cultivars. In this study, the method and practical details were explained
with the sample size of 20 individual plants and the test locus number of 50.
Keywords: Common wheat; Homozygous DNA locus; Uniformity of varieties; Stability of varieties
国家标准“植物新品种特异性、一致性和稳定
性测试指南—普通小麦”(GB/T19557.2-2004)规定,
在对小麦品种进行一致性测试时 , 需测试不少于
2 000 个单株全生育期 25~56 个重要表型和农艺性
状。稳定性测试则需要两个生育期, 每个生育期检
测不少于 50株。田间测试不仅周期长, 且因有些农
艺性状为数量性状, 株间差异往往为连续数据, 并
且容易受环境因素影响 , 降低了测试结果的准确
性。每个品种 2 000个或 50个单株精细调查的工作
量大、对测试人员技术水平的要求较高, 难以进行
大批量品种的检测。而分子标记不受环境影响; 可
检测的 DNA位点数量巨大; 检测所需时间短; 检测
精度高; 重复性稳定。近年来利用分子标记检测品
种一致性的研究不断被报道, 但未见检测品种稳定
性的研究。
特异性、一致性、稳定性是新品种应必备的属
性, 其中, 品种一致性高低主要受种子纯度和品种
DNA位点纯合率的影响。种子纯度是指测试品种的
种子数占供检样品种子的比例, 而DNA位点纯合率
是指测试品种纯合 DNA 位点占供试品种被检位点
的比率。因此, 种子纯度和 DNA位点纯合率所反应
的现象具有本质差别。种子混杂是因杂株引入不同
基因型的个体而降低了品种的一致性, 检测种子纯
度的目的是从测试品种的种子(群体)中鉴别杂株的
种子(个体), 以便通过去杂提高种子的纯度。DNA
位点纯合率的高低是由品种非纯 DNA 位点的多少
而定, 非纯DNA位点是因品种的杂合位点在后代中
不断分离而造成的株间基因型差异, 不但影响品种
的一致性, 也影响品种的稳定性, 必须通过系统选
育才能提高品种的DNA位点纯合率, 从而提高品种
的一致性和稳定性。采用分子标记检测品种一致性
的研究在玉米[1-4]、水稻[5-6]、小麦[7-9]、甜菜[10]、番
茄[11]、大豆[12]、油菜[13]等作物中均有报道, 但是多
数研究将种子纯度和品种 DNA 位点纯合率混为
一谈。
我国小麦品种的育种年限多为 5~6 年, 预先估
计杂交组合高世代株系的 DNA 位点纯合率将有助
于缩短育种年限。建立 DNA位点纯合率的分子标记
检测体系 , 不仅可以估计品种的一致性和稳定性 ,
而且可为品种审定提供分子依据。为此, 本研究选择
部分小麦高代育种材料和我国近年的区试品种、审定
品种, 利用多种分子标记对其进行DNA位点纯合率
分析, 以期了解DNA位点纯合率对我国小麦品种一
致性和稳定性的影响 , 并提出判断小麦品种非纯
DNA 位点的方法和依据 DNA 位点纯合率评价品种
一致性和稳定性的标准。
1 材料与方法
1.1 植物材料
小麦品种共 511个, 包括 2006—2009连续 3个
年度国家冬小麦区域试验品种 375 个、国家级审定
品种 136 个, 分别来自我国北京、河北、河南、山
西、山东、陕西、江苏、四川、安徽、云南和甘肃;
另外, 选择本中心 F4和 F5代株系各 10个, 其亲本包
括北农 6号、农大 015、燕大 1817、复壮 30和小白
冬麦。采用简化 CTAB 法[14]提取所有材料的基因组
DNA。
1.2 分子标记分析
共使用 172 对 SSR 引物、99 对 EST-SSR 引物
和 76对 AFLP-SCAR引物。其中, SSR和 EST-SSR
引物序列信息来源于 http://wheat.pw.usda.gov/GG2,
AFLP-SCAR引物由本中心设计[15]。所有引物均由北
京赛百盛基因技术有限公司合成。
PCR 体 系 为 10 μL, 含 10×buffer 1.0 μL,
10 mmol L−1 dNTP 0.2 μL, 10 ng μL−1 模板 DNA
3.0 μL, 1.25 μmol L−1引物 2.0 μL, 2 U μL−1 Taq DNA
聚合酶 (北京鼎国生物技术公司 ) 0.25 μL, ddH2O
3.55 μL。PCR程序为 94℃预变性 5 min; 94℃变性
30 s, 退火 1 min, 72℃延伸 30 s, 循环 34或 44次;
72℃延伸 5 min; 4℃保存。PCR产物经 6%聚丙烯酰
胺变性凝胶分离, 电泳电压 2 000 V。采用简化硝酸
银染色法染色显带[14]。
1.3 农艺性状考察
按 GB/T19557.2-2004 “植物新品种特异性、一
致性和稳定性测试指南——普通小麦”的方法, 每份
材料考察 30~50 个单株的株高、株型、叶形、旗叶
第 12期 王立新等: 以 DNA位点纯合率评价小麦品种的一致性和稳定性 2199


角度、穗型、芒性、粒色、粒质、抽穗期、单株有
效穗数、穗长、小穗数、不孕小穗数、每穗粒数、
千粒重。
1.4 DNA位点基因型记录及位点纯合率计算
高代育种材料的每个株系样本量为 50株, 检测
各个单株的位点数目不少于 340 个。在记录各单株
DNA 位点的带型时, 以父母本为对照, 与母本相同
的带型记作 1, 与父本相同的带型记作 2, 父本与母
本的杂合带型记作 3。50 个单株带型相同的位点为
纯合位点, 50 株中既有父、母本的带型又有父母本
杂合带型的位点为非纯位点。区试或审定品种的样
本量为 48~50 株, 检测各个单株的位点数目不少于
50个, 在记录各单株 DNA位点的带型时, 所有单株
带型相同的位点为纯合位点, 非纯位点的 3 种基因
型(父、母本及其杂合子)分别记作“I”、“II”和“I+II”。
DNA位点纯合率(%) = (检测DNA位点总数 − 非纯
DNA位点数)/检测 DNA位点总数×100%。
2 结果与分析
2.1 非纯 DNA位点的特点
理论上, 非纯 DNA位点在品种群体中有 3种基
因型, 即母本型、父本型和父母本杂合型(图 1), 在没
有父母本对照样品的情况下, 当某位点的单株之间
分别呈现两种不同的等位变异和两种等位变异的杂
合型时, 也可判定该位点为非纯位点。在群体中, 具
有杂合位点的个体数目随着自交世代增加而逐代减
少, 随之分离出母本型、父本型的个体在群体中的
分布理论上应符合 1∶1, 但因受到育种者的选择压
力, 很多非纯 DNA 位点的两种基因型表现为偏分
布。如 2007—2008年, 采用本中心为检测小麦特异
性、一致性、稳定性筛选的核心引物(另文发表)中共
显性标记的 67 对引物, 对国家区试品种的 84 个位
点进行了检测, 第 112号品种被检出 12个为非纯合
位点, 经 χ2检验, 其中 6 个位点的父、母本基因型
之比符合 1∶1, 另 6个位点为偏分布位点。



图 1 小麦株系 NF2000-13非纯位点 Xgwm304的 3种基因型
Fig. 1 Three genotypes of non-homozygous locus
Xgwm 304 in wheat line NF2000-13
F:母本; M:父本; 1~10:单株编号。
F: female; M: male; 1–10: numbers of individual plants.

2.2 我国小麦品种 DNA位点纯合率分析
对 F4和 F5代株系 340多个 DNA位点的分析表
明, F4 代 DNA 位点纯合率为 82.1%~94.5%, F5 代
DNA位点纯合率为 95.7%~99.4% (表 1)。F5代单株
的纯合 DNA位点即 F6代株系的纯合 DNA位点, 10
个 F5代株系中 500 个单株的纯合 DNA 位点比率为
98.0%~100%, 由此推导, F6代株系 DNA位点纯合率
为 98.0%~100%。对 10个 F4代株系的农艺性状进行
了考察, 只有 BF-2003-82-17的一致性较好, 农艺性
状基本稳定, 其他 9个株系尚不具备一致性和稳定性,
证明绝大多数 F4 代株系不具备一致性和稳定 性
[16]。本文暂将 95%作为 F4代和 F5代株系 DNA位点纯
合率的分界, 结果在 136 个审定品种和 375 个区试品
种中, DNA位点纯合率低于 95%品种有 53个, 占被检
品种的 10%, 其中审定品种 11个, 区试品种 42个。

表 1 F4代和 F5代株系 DNA位点纯合率
Table 1 Ratio of homozygous DNA locus in F4 and F5 lines
F4株系
F4 line
检测位点总数
Total number of
tested locus
非纯位点数
Number of
non-homozygous
locus
位点纯合率
Ratio of homozygous
locus (%)
F5株系
F5 line
检测位点总数
Total number of
tested locus
非纯位点数
Number of
non-homozygous
locus
位点纯合率
Ratio of
homozygous
locus (%)
BF-2003-82-6 345 18 94.8 BY-2006-258 344 2 98.8
BF-2003-82-17 345 20 94.2 BF-2004-68-23 340 2 99.4
BX-2003-103-18 341 21 93.8 BY-2006-195 344 3 99.1
BX-2003-103-19 341 24 93.0 BF-2004-85-12 346 5 98.6
BF-2003-82-10 345 24 93.0 BY-2006-186 344 7 98.0
NF-2000-26 347 32 90.8 BY-2006-205 344 7 98.0
NF-2000-22 347 42 87.9 BY-2006-260 344 8 97.1
NF-2000-13 347 48 86.2 BY-2006-236 344 12 96.5
BF-2003-83-9 345 58 83.2 BF-2004-86-22 331 14 96.0
BX-2003-105-11 341 58 83.0 BY-2006-328 344 14 95.9
BF: 北农 6号/复壮 30; BX: 北农 6号/小白冬麦; NF: 农大 015/复壮 30。BF: 北农 6号/复壮 30; BY: 北农 6号/燕大 1817。
BF: Beinong 6/Fuzhuang 30; BX: Beinong 6/Xiaobaidongmai; NF: Nongda 015/Fuzhuang 30. BF: Beinong 6/Fuzhuang 30; BY: Bei-
nong 6/Yanda 1817.
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2.3 DNA位点纯合率与品种一致性、稳定性的关系
采用本文 2.1中提及的 67对引物, 检测了 2007—
2008年度国家冬小麦区域试验 129个品种的 84个位
点, 检出 DNA位点纯合率低于 95%的品种 13个。以
DNA 位点纯合率高于 95%的品种为对照进行比较,
其中 8 个品种具有变异幅度较大或仍在分离的性状
(表 2), 另 5个品种的DNA位点纯合率均为 94%, 农
艺性状的变异均在对照品种的变异范围之内。对
2006—2007、2007—2008和 2008—2009年度国家冬
小麦区域试验 375个品种的检测和考察证明, DNA位
点纯合率低于 90%的品种均有仍在分离和变异幅度
较大的性状, 不具有一致性和稳定性; DNA 位点纯
合率为 90%~94%的品种的一致性和稳定性较好, 但
仍有部分品种的个别性状不稳定; DNA 位点纯合率
高于 95%的绝大多数品种没有仍在分离和变异幅度
较大的性状 , 具有一致性和稳定性。表明品种的
DNA 位点纯合率越高 , 其农艺性状的变异幅度越
小、一致性和稳定性越好。
在部分非纯位点中, 来自父母本的两种基因型
在群体中表现为高度偏分布, 作者称其为“高度偏
分布非纯位点”, 这种位点对品种的一致性和稳定
性影响不大, 可作为纯合位点看待。如 2007—2008
年度国家冬小麦区域试验第 81 号品种的 84 个位点
中 24 个为非纯位点, 1 个位点的两种基因型之比在
被检测植株中为 1∶1, 其余 23个偏分布位点中 18个
高度偏分布。如果按 24个非纯位点计算, 该品种的

表 2 DNA位点纯合率低于 95%的 8个品种的性状变异
Table 2 Traits variations in eight cultivars with homozygous locus ratio lower than 95%
变异系数 CV (%) 性状分离 Segregation of trait 品种编号
Code of
cultivar
位点纯合率
Ratio of homozygous
DNA locus (%)
变异性状 1)
Trait 1) 检测品种
Cultivar tested
对照 2)
Control 2)
检测品种
Cultivar tested
对照 2)
Control 2)
2008-87 83.7 穗长 SL 9.2 ≤8.8 — —
每穗小穗数 SLN 10.2 ≤7.7 — —
粒色 3) GC 3) — — 2.3:1 Identity
株型 PT — — Compact and loose Identity
2008-112 84.5 穗型 4) ST 4) — — 3.5:1 Identity
旗叶蜡质 5) WL 5) — — 2:1 Identity
株高 PH 5.5 ≤5.5 — —
2008-119 84.5 苗期株型 PT at seedling Half creepy and creepy Identity
株高 PH 6.6 ≤5.5 — —
穗型 4) ST 4) — — 1:1 Identity
粒色 3) GC 3) — — 1:1 Identity
2008-23 88.1 穗长 SL 10.9 ≤8.8 — —
每穗小穗数 SLN 10.3 ≤7.7 — —
株高 PH 6.4 ≤5.5 — —
单株有效穗数 SN 43.8 ≤35.5 — —
2008-122 90.5 株高 PH 7.1 ≤5.5 — —
旗叶角度 6) AL 6) — — 2:1 Identity
粒质 7) GH7) — — 6:1 Identity
2008-26 90.5 单株有效穗数 SN 33.9 ≤33.5 — —
旗叶蜡质 5) WL 5) — — 1:3 Identity
2008-128 91.6 穗长 SL 9.3 ≤8.8 — —
2008-105 92.8 株高 PH 5.5 ≤5.5 — —
旗叶和茎秆蜡质 5) WLC 5) — — 3:1 Identity
1) 每个品种仅列出变异幅度较大的若干性状。2) 以 DNA位点纯合率高于 95%的品种为对照。3) 粒色分离比为红粒∶白粒。4) 穗
型分离比为长方形∶纺锤形。5) 蜡质分离比为有蜡质∶无蜡质。6) 旗叶角度分离比为下披∶上举。7) 粒质分离比为硬质∶软质。
1) Only traits with large variations are listed. 2) Cultivars with the homozygous DNA locus ratio higher than 95% are taken as control. 3) Segre-
gation ratio is shown as red grain: white grain. 4) Segregation ratio is shown as oblong spike: spindle spike. 5) Segregation ratio is shown as presence:
absence. 6) Segregation ratio is shown as droopy leaf: erect leaf. 7) Segregation ratio is shown as hard grain and soft grain. SL: spike length; SLN:
spikelet number per spike; GC: grain color; PT: plant type; ST: spike type; WL: waxiness of flag leaf; PH: plant height; SN: spike number per plant;
AL: angle of flag leaf; GH: grain hardness; WLC: waxiness of flag leaf and culm.
第 12期 王立新等: 以 DNA位点纯合率评价小麦品种的一致性和稳定性 2201


DNA位点纯合率为 71.4%, 而将18个高度偏分布的位
点作为纯合位点处理后, 该品种的 DNA 位点纯合率
为 92.9%, 接近 95%。通过农艺性状考察, 该品种仅粒
色、粒质尚在分离, 红粒硬质与白粒软质的植株之比
为 9∶1, 其他性状的变异范围均在对照品种的变异范
围之内, 证明该品种大多数性状基本稳定。说明将高
度偏分布的位点作为纯合位点处理所得的 DNA 位点
纯合率与品种的一致性、稳定性水平相吻合。
2.4 高度偏分布非纯位点的判断
以 2007—2008年度国家冬小麦区域试验中 9个
非纯 DNA位点较多的品种(第 23、26、74、81、87、
112、119、122、128 号)为材料, 样本量为 20 个单
株, 每个品种检测 84 个位点, 在 756 个位点中检出
89个非纯位点。将每个位点的两种基因型进行 1∶1
卡方测验, 结果 71个位点的 χ2 < χ20.01,1 (6.63), 说明
这 71个位点的两种基因型按 1∶1分离; 第 23、74、
81、122号品种的 18个位点均呈 χ2 > χ20.01,1, 说明两
种基因型表现为偏分布, 两种基因型的个体之比均
小于 5∶1 (表 3)。因为样本量较小, 无法判断是否为
高度偏分布非纯位点。再以每品种 50个单株为样本
重复检测这 18个非纯位点, 结果两种基因型之比为
7∶1~23∶1, 均可视为高度偏分布非纯位点。因此,
当样本量为 20时, 某非纯位点两种基因型的个体之
比不符合 1∶1即可被视为高度偏分布非纯位点。

表 3 两种样本量条件下 4个品种的 18个非纯位点
上两种等位变异比例
Table 3 Ratios of two alleles at 18 loci of four
cultivars under two sample sizes
样本量 Sample size 品种编号
Code of cultivar
位点
Locus n = 20 n = 50
Xgwm429 19:1 45:3
Xgwm285 19:1 45:2:(2)
Xgwm297 19:1 45:4
Xgwm155 17:3 43:6
Xcfd76 18:2 44:5
Xgwm268 19:1 46:3
Xgwm44 18:2 46:3
Xgwm294 19:1 45:3
Xksum62 19:1 47:3
Xgwm437 18:2 44:6
Xwmc764 18:2 46:3
Xgwm333 19:1 46:4
2008-81
Xgwm645 19:1 46:3
Xgwm334 17:3 44:4:(1) 2008-74
Xgwm285 16:3 41:7
2008-23 Xcwm232 17:1:(1) 44:1:(1)
Xwmc468 17:2:(1) 47:2:(1) 2008-112
Xgwm645 19:0:(1) 45:4:(1)
括弧内数字为杂合基因型的株数。
Figures in the parentheses are individual numbers of heterotic
genotypes.
2.5 检测 DNA位点纯合率的分子标记
本试验采用的 3种标记所揭示的DNA位点纯合
率平均值接近, 在 F4和 F5株系中 3种标记的位点纯
合率之差仅为 2.0%~4.0%和 0.4%~0.8%。但在部
分株系中 3种标记检测的位点纯合率有较大差异(表
4)。因此建议, 为取得可靠检测结果, 应尽量避免仅
采用一种分子标记。

表 4 3种分子标记检测的 F4和 F5代株系及部分株系
的平均位点纯合率
Table 4 Average ratio of homozygous locus in F4 and F5
lines as well as part of lines detected by SSR, EST-SSR,
and AFLP-SCAR markers
平均位点纯合率
Average ratio of homozygous locus (%) 世代/株系
Generation/line SSR EST-SSR AFLP-SCAR
F4 (n = 10) 88.3 90.6 92.5
F5 (n = 10) 97.6 97.2 98.0
BF-2003-82-6 91.8 96.9 97.4
BF-2003-82-10 94.2 92.9 97.4
BF-2003-82-17 92.4 93.9 97.4
NF-2000-22 83.7 88.9 93.4
NF-2000-26 89.0 93.9 94.7
BX-2003-105-11 78.2 81.8 89.2
BY-2006-236 98.8 92.9 96.1
BY-2006-328 98.2 91.9 96.1
SSR、EST-SSR和 AFLP-SCAR标记检测的位点数分别为 172、
99和 76个。
Locus numbers tested are 172 for SSR, 99 for EST-SSR, and 76
for AFLP-SCAR marker.

为了确定适宜的分子标记数, 通过比较大量位
点和少量位点的检测结果, 发现绝大多数株系在两
种检测方案中所获得的 DNA位点纯合率接近(表 5),
两组 DNA位点纯合率 t测验差异不显著(F4代 t测验
P=0.065, F5代 t 测验 P=0.119)。又采用本中心为检
测小麦特异性、一致性、稳定性筛选的核心引物(另
文发表)中共显性标记的 89 对引物, 检测了 2008—
2009年度国家区试中 15个 DNA位点纯合率较低的
品种的 91 个位点, 证明采用其中 50 对引物检测的
DNA 位点纯合率与 89 对引物差异不显著(t 测验
P=0.185, 表 6)。50 对引物中 SSR 引物 31 对, EST-
SSR 引物 15 对, AFLP-SCAR 引物 4 对, 检测出 50
个位点的 354 个等位变异, 平均多态性信息量(PIC)
为 0.66 (另文发表), 可作为检测小麦品种 DNA位点
纯合率的首选引物。
2.6 检测 DNA位点纯合率的简易方法
以 2006—2009连续 3个年度的国家冬小麦区域
试验中 152个品种为材料, 比较了各品种以 20株和
2202 作 物 学 报 第 35卷

表 5 检测株系大量位点(n > 340)和少量位点(n = 66或 81)所获得位点纯合率的比较
Table 5 Comparison of homozygous locus ratios under the large (n > 340) and small number (n = 66 or 81) of F4 lines and F5 lines
位点纯合率 Ratio of homozygous locus (%) 位点纯合率 Ratio of homozygous locus (%) F4株系
F4 line n > 340 n = 66
F5株系
F5 line n > 340 n = 81
BF-2003-82-6 94.8 92.4 BF-2004-68-23 99.4 100.0
BF-2003-82-17 94.2 89.4 BY-2006-195 99.1 98.8
BX-2003-103-18 93.8 95.4 BY-2006-258 98.8 100.0
BF-2003-82-10 93.0 92.4 BF-2004-85-12 98.6 95.1
BX-2003-103-19 93.0 92.4 BY-2006-205 98.0 98.8
NF-2000-26 90.8 86.4 BY-2006-186 98.0 98.8
NF-2000-22 87.9 89.4 BY-2006-260 97.1 96.3
NF-2000-13 86.2 80.3 BY-2006-236 96.5 93.8
BF-2003-83-9 83.2 66.7 BF-2004-86-22 96.0 90.1
BX-2003-105-11 83.0 80.3 BY-2006-328 95.9 92.6
平均 Average 90.0 86.5 平均 Average 97.7 96.4

表 6 检测品种 91个位点和 50个位点所获得位点纯合率的比较
Table 6 Comparison of homozygous locus ratios of 91 loci
and 50 loci in 15 cultivars
位点纯合率
Ratio of homozygous locus (%)品种
Cultivar n =91 n = 50
徐麦 4036 Xumai 4036 93.4 90.0
新麦 26 Xinmai 26 92.3 90.0
西农 213 Xinong 213 91.2 88.0
小偃 216 Xiaoyan 216 91.2 88.0
临抗 23 Linkang 23 91.2 88.0
B991 91.2 90.0
泰山 5438 Taishan 5438 90.1 86.0
临旱 6163 Linhan 6163 90.1 90.0
山农 06-278 Shannong 06-278 89.0 90.0
中麦 5365 Zhongmai 5363 89.0 90.0
邯 02-4080 Han 02-4080 87.9 90.0
西农 199 Xinong 199 85.7 82.0
宁 12-0726 Ning 12-0726 85.7 88.0
XK055-3 85.7 86.0
豫同 213 Yutong 213 80.2 84.0
平均 Average 88.0 88.9

50 株为样本的 1 241 个 DNA 位点检测结果, 在两
个样本间所有位点的检测结果相同(表 7), 说明以 20
个个体为样本可以满足检测小麦 DNA 位点纯合率
的需要。按每个品种检测 20个个体、每个个体检测
50个位点计算, 检测一个品种仅需要 6~7个工作日。
但在对大量品种进行检测时, 无疑是一项繁重的工
作。本研究根据采用混合样检测种子纯度的方法[9],
提出采用混合 DNA样品检测 DNA位点纯合率的方
法, 即将待测的种子浸种发芽后, 分别提取每粒种
子(个体)的 DNA, 获得 20 份 DNA 样品。每 10 份
DNA 等体积混合, 形成 2 个样本。采用上文所述
的 50 对首选引物检测每个样本, 2 个样品均为纯合
带型的位点为纯合位点, 若某混合样的某位点呈现
杂合带型, 说明样本内的个体间带型不同, 需用该
位点的分子标记分别检测 20 个体, 通过 1∶1 的 χ2
适应性测验, 如单株之间该位点的等位变异 I 和等
位变异 II的株数之比符合 1∶1, 可判定该位点为非
纯位点, 如两种等位变异的株数之比不符合 1∶1,
则将该位点视作纯合位点。最后依据本文 1.4 中的
计算公式得出该品种的 DNA位点纯合率。
3 讨论
根据 GB/T19557.2-2004 对品种进行一致性和稳
定性测试 , 实验周期较长而容易受环境因素影响 ,
难以短时间内提供准确的检测结果。为此, 在我国已
审定的小麦品种中, 部分品种不具备一致性和稳定

表 7 样本量为 20株和 50株的 DNA位点检测结果的比较
Table 7 Comparison of DNA locus testing results of 152 cultivars under the large (n=50) and small sample size (n =20)
20个单株 20 individuals 50个单株 50 individuals
年度
Year
品种数
No. of
cultivars
检测位点数
No. of loci
tested
纯合位点
No. of
homozygous loci
非纯位点
No. of
non-homozygous loci
纯合位点
No. of
homozygous loci
非纯位点
No. of
non-homozygous loci
2006–2007 62 7 403 31 403 31
2007–2008 59 10 540 50 540 50
2008–2009 31 7 196 21 196 21
第 12期 王立新等: 以 DNA位点纯合率评价小麦品种的一致性和稳定性 2203


性。利用分子标记技术直接检测基因组 DNA 信息,
不仅可以克服生长环境对表型性状的影响, 而且大
大缩短检测时间。本文提出的方法能够在高代育种
材料和品种中有效检测尚未纯合的 DNA 位点和
DNA 位点纯合率, 从而有助于估计被检测品种或材
料的育种年限, 能有效提高品种一致性和稳定性测
试的准确性, 并可缩短测试时间。
本研究表明, 利用DNA位点纯合率评价小麦品
种的一致性和稳定性是可行的, 但在检测过程中一
些细节不可忽视, 例如采用的分子标记种类、非纯
位点的判断、样本量、检测 DNA位点数量、仪器设
备的精度都是必须认真考虑的因素。分子标记的种
类很多, 选择成本低廉、操作简单、带型清晰的共
显性分子标记, 才能满足对大量样品进行快速检测
的需求。对于非纯位点的判断需要一定的经验, 检
测人员应该熟悉用于检测的各个分子标记所有等位
变异的带型, 才能准确地判断纯合、杂合带型。本
研究证明样本量为 20个个体可以满足检测要求, 根
据我们的经验, 若样本量少于 20 株, 将有可能影响
对高度偏分布位点的判断, 所以样本量不可少于 20
个个体。为使检测结果与田间考察结果更加吻合 ,
检测的DNA位点应分布于各个染色体, 检测位点不
宜少于 50 个。小麦 SSR 标记的一些等位变异之间
仅有 1、2个碱基的长度差异, 用于检测的电泳设备
应具备较高的分辨率, 否则会将一些杂合带型错判
为纯合带型。另外, 在判断品种的 DNA位点是否为
非纯位点之前, 应首先剔除杂株[9], 以免干扰判断。
4 结论
DNA 位点纯合率高于 95%的绝大多数品种和
DNA 位点纯合率为 90%~95%的少数品种具备一致
性和稳定性; DNA位点纯合率低于 90%的品种不具
备一致性和稳定性。我国冬小麦审定品种中, DNA
位点纯合率低于 95%的品种约占 8%, 大部分的一致
性和稳定性较差或不具备一致性和稳定性, 但因检
测技术的局限, 使这些品种得以通过审定或被授予
种子权。分子标记可以弥补现有技术对品种一致性
和稳定性检测的不足, 建议用作常规检测方法。
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