全 文 ：第26卷 第5期 作　物　学　报 V ol. 26, N o. 5
2000 年9月 A CTA A GRONOM ICA S IN ICA Sep. , 2000
以性状和分子标记为基础的水稻近等基因系的分离X
李建雄XX　余四斌　徐才国　谈移芳
(华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室, 湖北武汉, 430070)
提　要　以珍汕97 ö 明恢63的一个含234个重组自交系的 F 6: 7群体为材料, 通过以性状和分子标记为基
础的方法在该群体中分离了每穗实粒数和千粒重这两个性状的近等基因系及对这两个性状有效应的
Q TL 标记位点和两两互作位点的近等基因系。在重组自交系R IL 65和R IL 197家系内分别分离了每穗
实粒数和千粒重的近等基因系。在重组自交系R IL 54内分离出了Q TL 标记位点R Z403的近等基因系。
在重组近交系R IL 240家系内分离出了互作位点C10232C794的近等基因系。这些近等基因系可进一步
用来精确定位性状的Q TL 位点和分离Q TL 位点及互作位点 (上位性)的遗传效应。
关键词　重组自交系; 近等基因系; 数量性状基因位点 (Q TL s) ; 上位性
Extraction of Near- isogen ic L ines from a Recombinan t Inbred L ine
Popula tion D er ived from an El ite R ice Cross
L I J ian2X iong　　YU Si2B in　XU Cai2Guo　TAN Yi2Fang
(N ational K ey L aboratory of C rop Genetic Im p rovem ent, H uazhong A g ricultural U niversity , W uhan, 430070)
Abstract　A n F7 recom binan t inbred population of 234 lines (R IL s) w as used to ex tract near2
isogen ic lines (N IL s) by trait2based and m arker2based m ethods. N ear2isogen ic lines fo r grain s
per pan icle and 10002grain w eigh t w ere ex tracted from recom binan t inbred lines 65 and 197,
respectively. N ear2isogen ic lines fo r Q TL m arker locus R Z403 and in teracted locus pair C1023
and C794 w ere also obtained from recom binan t inbred lines 54 and 240, respectively. T hese
near2isogen ic lines w ere p recious genetic m aterials fo r exactly m app ing Q TL and studying the
effects of Q TL and ep istasis.
Key words　R ecom binan t inbred line; N ear2isogen ic line; Q uan titative trait loci (Q TL s) ;
Ep istasis
随着分子标记的广泛应用和作物遗传连锁图谱的构建, 在许多作物如番茄[ 1～ 3 ]、玉米[ 4, 5 ]
和水稻[ 6～ 8 ]中, 已定位了许多重要的数量性状基因位点 (Q TL )。但纵观所有这些研究, 一个
主要的缺陷就是对Q TL 的精确定位能力不高和对效应小的Q TL 的检测能力不够。为了克服
这一缺陷, Paterson 等[ 9 ]利用重叠替代系来进行Q TL 的精确定位, 另一种能够对Q TL 进行
精确定位的遗传材料就是近等基因系。近等基因系用于Q TL 定位可以最大限度地降低遗传
背景差异, 从而提高对Q TL 的定位和检测能力。
本实验分别以性状和分子标记为基础, 从珍汕97 ö 明恢63的 F 6: 7重组自交系群体中分离每
穗实粒数和千粒重这两个性状及对这两个性状有效应的分子标记的近等基因系, 从而为精确
X
XX 现工作单位: 武汉大学生命科学学院遗传研究所, 湖北武汉, 430072
收稿日期: 1998209228, 接受日期: 1999203228
国家自然科学基金资助项目 (批准号: 3952014)和洛克菲勒基金资助项目。

定位性状的Q TL 及分析Q TL 的作用提供十分有用的遗传材料。
1　材料与方法
1. 1　实验材料
珍汕97 ö 明恢63的 F 6: 7重组自交系群体, 共234个家系, 每个 F 6: 7家系都是从该群体的一个
F 2单株经过改良的一粒传 (SSD 法)而得到, 试验场地在华中农业大学试验农场进行。
1. 2　1996年田间试验
1995年冬季将珍汕97×明恢63组合的234个 F 6代家系在海南岛种植, 1996年春季, 对每
个 F 6家系套袋收单株种子, 然后将种子及对应的 F 6单株的稻蔸带回武汉。1996年夏季, 将
234个 F 6单株种子取一部分种成 F 7家系, 并加入明恢63和珍汕97作对照, 依次种在 F 7群体中,
每隔20个小区种一个亲本小区。每家系单行区, 每区17株, 成熟时分单株收获, 只收中间的
15株考种。考种性状为: 有效穗, 每穗实粒数, 千粒重和单株产量。对每个小区的15个单株的
考种数据作家系内方差分析, 用两亲本的平均方差作为对环境误差的估计, 对每个性状找出
方差分析显著的家系。
1. 3　F6重组自交系D NA 的抽提及室内分子标记分析
将从海南带回的 F 6单标稻蔸寄插在田间, 待稻蔸上长出新叶后, 取叶片作为抽提DNA
之用, DNA 提取采用CTAB 法[ 10 ]。根据该群体的 F 2和 F 2: 3 [ 11 ]的研究结果, 以每穗实粒数和千
粒重为目的性状, 选用对这两个性状有效应的Q TL 标记及对这两个性状有极显著互作效应
的位点对 F 6重组自交系的DNA 进行筛选, 找出在所选用的分子标记位点上呈杂合的家系。
1. 4　1997年田间试验
将经过方差分析后找到的在每穗实粒数和千粒重两性状上还在发生分离的家系, 及经分
子标记分析, 在Q TL 标记位点和在互作标记位点上呈杂合的 F 6家系种子, 在1997年夏季种
成 F 7家系, 每家系种成多行区, 每行11株。在试验允许的情况下, 每家系内单株尽可能多种。
对每家系内单株, 每单株取1～ 2片叶, 分单株抽提DNA , 提取方法同前。然后, 用1996年在
该家系的 F 62DNA 水平上找到的呈杂合状态的标记来分析这些单株的基因型, 分别找出三种
基因型的单株。在水稻成熟时, 对这些单株分单株收获, 室内考种, 考种性状为每穗实粒数
和千粒重。
2　结果与分析
2. 1　基于性状的近等基因系的分离
2. 1. 1　每穗实粒数的近等基因系的分离　　在234个 F 7家系内, 对每穗实粒数作方差分析发
现, 有9个家系在每穗实粒数性状上还发生分离 (如表1) , 基于方差分析的概率值大小和分子
标记分析的家系杂合性情况, 选择重组自交系家系R IL 65作为目的家系来分离该性状的近等
基因系。
通过对重组自交系 R IL 65的 F 62DNA 的分子标记分析发现, 标记 C63在 R IL 65的 F 62
DNA 水平上呈杂合状态。在R IL 65的家系内随机选取20个单株, 用标记C63来分析这20个单
株的基因型, 在20个单株中找到了6株是明恢63等位基因纯合子基因型, 3株是珍汕97等位基
因纯合子基因型, 11 株是杂合子基因型。当对这三种基因型单株的表型进行方差
分析时发现, 三种基因型间差异不显著, 杂合子单株的表现处于两种纯合子表现的中间 (见
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表1　　经方差分析找到的在每穗实粒数和千粒重上还在
发生显著分离的重组近交系家系
Table 1　　Recombinant inbred l ines sign if icantly segregated at
P= 0. 05 level for tra its: gra ins per pan icle and 1000-gra in weight
每穗实粒数 Grains per panicle
R IL F P Het% a
千粒重 10002grain w eigh t
R IL F P Het% a
3 5. 7 0. 0012 5. 5 1 3. 5 0. 0127 5. 5
15 3. 1 0. 0213 3. 6 19 3. 2 0. 0186 9. 1
65 2. 8 0. 0319 1. 8 47 4. 1 0. 0062 1. 8
78 25. 5 0. 0000 0. 0 56 4. 2 0. 0056 1. 8
129 5. 1 0. 0022 18. 2 84 2. 5 0. 0488 5. 5
135 2. 9 0. 0278 3. 6 96 2. 7 0. 0367 1. 8
144 115. 8 0. 0000 5. 5 101 3. 5 0. 0127 1. 8
182 2. 7 0. 0367 32. 7 106 3. 6 0. 0113 1. 8
204 2. 8 0. 0319 32. 7 139 6. 8 0. 0005 0. 0
197 5. 2 0. 0020 1. 8
234 4. 3 0. 0050 3. 6
　　a 用70个标记位点计算的重组近交系家系的杂合性
Heterozygosity of recom binant inbred lines based on the 70 m arkers
表2)。但是, 两种纯合子基因型
单株之间的表现差异显著, 但这
两种纯合子单株的表现型值大小
和预期的相反, 即含明恢63等位
基因纯合子单株的每穗实粒数明
显低于含珍汕97等位基因纯合子
单株的每穗实粒数, 见表2。这两
种纯合子基因型单株被认为是每
穗实粒数这一性状上的一对近等
基因系。
2. 1. 2　千粒重的近等基因系的
分离　　在千粒重还在发生分离
的家系中, 重组自交系 R IL 197被
作为候选家系来分离千粒重的近
等基因系。 在该家系的 F 62DNA
表2　　RIL 65和 RIL 197分别在每穗实粒数和千粒重两性状上的平均值比较
Table 2　　D ifference in 1000-gra in weight and gra ins per pan icle of sign if icantly
segregated RIL 65 and RIL 197 at the heterozygous marker loc i C63 and C794
重组近交
R IL
标记位
M arker
等位基因来源
Source of locus allele
标记平均效应 A verage m arker effecta
千粒重
10002grain w eigh t
每穗实粒数
Grains per panicle
R IL 65 C63
明恢纯合子M H allele
杂合子MN ö ZS allele
珍汕纯合子 ZS allele
22. 99 a
23. 01 a
22. 44 a
94. 50 b
98. 87 ab
111. 47a
R IL 197 C794
明恢纯合子M H allele
杂合子MN ö ZS allele
珍汕纯合子 ZS allele
29. 48 a
28. 36 b
25. 92 c
90. 55 a
87. 40 a
79. 07a
　　　a 不同的字母代表在概率为0. 05水平上的差异
D ifferent letters rep resent significance at P= 0. 05 p robability level
水平上, R 1789和 C794
这两个标记呈杂合状
态。R 1789是一个对产
量、有效穗和每穗实粒
数有效应的位点, 但它
对千粒重没有效 应,
C794不是产量及其构成
因子的 Q TL 位点 (Yu
等, 1997)。用这两个标
记 对 重 组 自 交 系
R IL 197的 F 7 家系的 33
个单株进行了分 析。
R 1789分析的结果显示, 在该位点上的三种基因型单株的表现型差异不显著, 并且两种纯合
子之间的差异也不显著。当用C794来分析这33个单株的基因型时, 其中10株是明恢63等位基
因纯合子单株, 6株是珍汕97等位基因纯合子单株, 17株是杂合子基因型。对这三种基因型单
株的表现型进行了方差分析, 它们的差异极显著, 并且杂合子的表现型值介于两种纯合子之
间 (见表2)。当对两种纯合子单株的表现型进行方差分析时发现, 它们的差异也极显著。这两
种纯合子单株就是千粒重这一性状的近等基因系, 且这两种纯合子单株的表现型值和预期的
相同, 即含明恢63等位基因纯合子单株的千粒重显著高于含珍汕97等位基因纯合子单株的千
粒重。
2. 2　基于分子标记位点的近等基因系的分离
2. 2. 1　Q TL 标记位点的近等基因系的分离　　R Z403既是一个对每穗实粒数有效应的Q TL
位点, 又是一个对千粒重有效应的Q TL 位点, 这个标记在重组自交系R IL 54的 F 62DNA 水平
上呈杂合状态。用R Z403这个标记对R IL 54家系的59个 F 7家系单株进行了分析, 分别找到了
9265期　　　　　　　　李建雄等: 以性状和分子标记为基础的水稻近等基因系的分离　　　　　　　　　

该标记位点的三种基因型单株, 两种纯合子单株被视作该标记位点上的一对近等基因系。
2. 2. 2　互作位点的近等基因系的分离　　根据以前结果, 发现大量的对每穗实粒数和千粒
重有极显著效应的两两互作位点 (Yu 等, 1997)。在重组自交系群体的 F 62DNA 水平上, 共筛
选了32对对每穗实粒数和千粒重有效应的互作位点对, 期望在某个家系中能发现某对互作位
点对的两个标记位点同时在该家系内呈杂合状态, 这样, 在该家系的 F 7代单株中就可以同时
找到这两个位点的9种基因型纯合个体, 从而找到这对互作位点对的近等基因系。结果只发
现一对互作位点 (C1023—C794) 在重组自交系 R IL 204的 F 62DNA 水平上同时表现为杂合状
态, 并分别用C1023和C794分析了R IL 240的38个 F 7家系单株, 找到了两个位点三种基因型
随机组合的9种基因型的单株。对这对互作位点来说, 其中某个位点上的两种纯合子基因型
单株 (在另一位点上基因型相同)就是该位点的一对近等基因系。由于有些基因型单株数目太
少, 目前, 对这对互作位点对单株的近等基因系的表现正在作进一步的考查。
3　讨论
当用分子标记来对Q TL 定位时, 由于环境条件和遗传背景的影响, 定位往往不够精确。
而当用某性状的近等基因系来进行Q TL 定位时, 则可以消除遗传背景的影响, 从而实现
Q TL 的精确定位。
Q TL 标记位点的近等基因系的建立, 可以找到与该Q TL 位点紧密连锁的分子标记, 从
而为Q TL 的分离和克隆打下基础。另外, 由于Q TL 标记位点的近等基因系在同一遗传背景
下含有某一特定的染色体片段, 这种近等基因系可以用来分析为某一特定染色体片段可能的
其它功能。
互作标记位点的近等基因系的建立, 为研究遗传互作的细节提供了极好的试验材料。由
于互作位点对的近等基因系仅在这对互作位点对上不同, 而在其它遗传背景上是相同的, 因
此, 通过对这对互作位点对的近等基因系的遗传效应的分析, 为探讨上位性的作用及互作位
点中单个位点的作用机理打下基础。
致谢: 本实验是在华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室的张启发教授指导下的分
子生物学分室完成的, 本课题曾得到国家自然科学基金以及美国洛氏基金的资助, 作者在此
表示感谢。
参　考　文　献
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