全 文 ：Vol. 31 , No. 6
pp. 818 - 820 　Jun. , 2005
作 　物 　学 　报
ACTA AGRONOMICA SINICA
第 31 卷 第 6 期
2005 年 6 月 　818～820 页
研究
简报 大豆短叶柄性状的遗传分析和 RAPD 标记研究
黄　方　孟庆长　赵团结　盖钧镒　喻德跃 3 Ξ
(南京农业大学大豆研究所Π国家大豆改良中心Π作物遗传与种质创新国家重点实验室 ,江苏南京 210095)
Genetic Analysis and RAPD Markers of Genes Related to Short Petiole in Soybean
HUANG Fang , MENG Qing2Chang , ZHAO Tuan2Jie , GAI Jun2Yi , YU De2Yue 3
( Soybean Research Institute , Nanjing Agricultural UniversityΠNational Center for Soybean ImprovementΠNational Key Laboratory of Crop Genetics and Germplasm
Enhancement , Nanjing 210095 , Jiangsu , China)
　　高产一直是大豆育种的核心目标 ,如何协调大豆个体与
群体间的关系 ,充分利用地力并提高光能利用率 ,是众多学
者关心的问题。禾谷类作物的“绿色革命”启示大豆育种家
考虑从群体、株型以及光能利用方面实现产量的突破 [1 ,2 ] 。
以往的研究多从高产品种的株型描述和总结高产大豆的一
般特点 ,并提出一些理想模式 ,这些特点主要围绕着株高、主
茎节数、节间长度、生育期、结荚习性、叶形等性状展开。一
些特异的株型性状若利用得当将成为理想株型的一部分 ,有
利于大豆产量的提高 [3～5 ] 。叶柄是连接茎和叶片的器官 ,在
决定叶片角度、植株冠层结构以及同化产物的运输和贮藏等
方面具有重要作用。短叶柄能有效地调节植株的叶层分布 ,
有利于光能的利用 ,同时对提高群体密度和改良株型也有帮
助。
本研究利用特殊的遗传材料公交 7622242124 (短叶柄) [6 ]
与正常叶柄品种南农 8848 杂交 ,获得 F2 群体 ,通过短叶柄
划分的两种指标 ,对公交 7622242124 的短叶柄性状进行了遗
传分析 ,利用集团分离分析法 (BSA) 筛选 ,找到与短叶柄基
因的遗传距离为 14136 cM 的 RAPD 标记 ,为后续的深入研究
奠定基础。
1 　材料和方法
111 　试验材料
　　短叶柄遗传材料公交 7622242124 与正常叶柄品种南农
8848 ,由国家大豆改良中心保存 ,2000 年杂交 ,2001 年春季加
代 ,2001 夏季在南京农业大学江浦农场种植双亲及 F2 代。
112 　短叶柄性状的划分标准
赵团结 [7 ]在对短叶柄进行遗传分析时提出 ,由于大豆植
株主茎上有多个叶柄 ,观察单个叶柄的长度波动较大 ,难以
反映整个植株的情况。所以本研究采用了两种指标来划分
长、短叶柄。一是用花荚期植株主茎顶部第三个节位叶柄
(后简称倒三叶柄)的长度为指标 ;二是以亲本的叶柄长度为
对照 ,根据整个植株叶柄的表现目测划分长、短叶柄。
113 　遗传分析方法
应用主基因2多基因混合遗传模型 [8 ]进行遗传模式的鉴
别和遗传参数的估计。
114 　RAPD 分析
采用 CTAB 法 [9 ] (略改进)提取 DNA ,PCR反应系含 25 ng
模板 DNA ,dNTP各为 012 mmolΠL ,30 ng RAPD引物 (由南京生
兴生物技术公司合成) ,215μL 10 ×扩增反应缓冲液 , 210
mmolΠL MgCl2 , 115 U Taq 酶 ,终体积以超纯水补至 25μL。
PCR 反应在 PE 热循环仪 (MJ PTC2200 型 ) 上进行 , 94 ℃
1 min ,36 ℃ 2 min ,72 ℃ 2 min ,5 个循环 ; 94 ℃ 30 s ,36 ℃ 1
min ,72 ℃115 min ,35 个循环 ; 72 ℃10 min。扩增产物在含有
溴化乙锭的 115 %的琼脂糖凝胶 , 1 ×TAE (40 mmolΠL Tris2
HCl ,1 mmolΠL EDTA , pH 810) 缓冲液中电泳 ,以 Amersham
Parmacia Biotech公司的 ImageMaster VDS 型成相系统观察并
照相记录。
115 　连锁分析
应用极大似然法计算连锁距离 ,临界 LOD 值为 310 ,用
作图函数 Kosambi 将重组率转化为图距。
2 　结果与分析
211 　大豆叶柄长度的遗传分析
　　以倒三叶柄的长度为指标 ,应用 F2 群体主基因 + 多基
因的遗传模型对组合南农 8848 ×公交 7622242124 进行分析 ,
根据 AIC值和适合度检验 ,叶柄长度的遗传为 A21 模型 ,即 1
对主基因模型 ,主基因效应为部分显性 ,成分分布为 3 个 ,权Ξ基金项目 : 国家 973 项目 (2004CB7200) 。
作者简介 : 黄方 (1977 - ) ,女 ,天津人 ,博士研究生 ,专业 :作物遗传育种。3 通讯作者 :喻德跃 (1965 - ) ,男 ,教授 ,博士研究生导师 ,专业 :植物分子遗传与生物技术。E2mail : dyyu @njau1edu1cn
Received(收稿日期) :2004207216 ,Accepted(接受日期) :20042112151

重分别为 01284、01500 和 01216 ,平均数分别为 22174、17191、
4131。相关的参数估计值是加性效应 9121 ,显性效应 4138 ,
主基因遗传方差σ2mg = 44141 ,主基因遗传率 hmg2 = 91198。
采用以亲本的叶柄长度为对照 ,根据整个植株上叶柄的
表现目测划分其长、短。据此 ,在 F2 群体的 177 株中有 38 株
表现为短叶柄 ,适合性测验表明符合 3∶1 的比例 (χ2 =
01996 , P > 0175) ,这说明短叶柄受 1 对隐性基因控制。
212 　短叶柄的 RAPD 标记
采用 BSA 法 ,F2 群体单株提取 DNA 并测定浓度 ,然后随
机选择正常和短叶柄大豆各 20 株 ,将它们的 DNA 等量混合
构成 F2 正常池 (F)和短叶柄池 (D) 。加上两个亲本共 4 个样
品对 260 个引物进行筛选 ,其中 6 个能扩增出多态性条带的
引物 ,经后代单株的验证 ,只有 S21 (5′2GTTTCGCTCC23′) 扩增
出的多态性条带有较好的重复性。173 个 F2 群体内的单株 ,
用于 RAPD 标记与短叶柄基因的连锁分析 (表 1) 。在接近
210 kb 处 ,短叶柄植株比正常植株多一条带 (如图 1) ,此带记
为 S211900 。根据极大似然法相斥相的计算方法 ,并应用
Matlab软件 ,算出标记 S211900 与短叶柄的遗传距离为 14136
cM。
表 1 RAPD 标记在 F2 群体中分离
Table 1 Segregation of RAPD marker in F2 population
叶柄性状
Petiole
株数
No1 of plants 有 S211900With S211900 无 S211900Without S211900
短叶柄 Short petiole 38 37 1
正常叶柄 Normal petiole 135 82 53
图 1 引物 S21 对亲本以及 F2 群体内的
部分单株 DNA的 PCR扩增产物
Fig11 PCR products amplified with S21 in
parents and F2 plants
1 :2 kb 的 Marker ;2 :短叶柄池 ;3 :正常叶柄池 ;4 :南农 8848 ;
5 :公交 7622242124 ;6～22 :F2 群体的后代单株。
1 :marker of 2 kb ;2 :short petiole bulk ;3 :normal petiole bulk ;
4 :Nannong 8848 ;5 : Gongjiao 7622242124 ;6 - 22 :F2 plants.
3 　讨论
311 　短叶柄的遗传规律及育种价值
　　Kilen[10 ]用一个短叶柄材料 D7621609 与长叶柄亲本 Lee
68 杂交 ,F2 代顶叶柄长度表现为 3 (长叶柄) ∶1 (短叶柄) ,F3
后裔测验的结果表明短叶柄性状受 1 对隐性基因 ( lps)控制。
田佩占 [6 ]育成了公交 7622242124 短叶柄材料 ,遗传分析结果
表明也受 1 对主基因控制 ,同时还有微效基因作用。赵团
结 [4 ]以本地材料 NJ90L21SP 和美国引入的 D7621609 两个短
叶柄材料与本地长叶柄材料共 9 个组合的分离结果证明 ,这
两个材料的短叶柄受 2 对隐性重叠基因控制 ,但它们的遗传
机制不同 ,叶柄长度至少受两两重叠的 4 对基因控制 ,但在
一些组合中只表现单基因的差异。本研究应用两种指标划
分叶柄长度 ,所得结果一致 ,即公交 7622242124 的短叶柄性
状是受 1 对隐性基因控制。另外 ,应用主基因 + 多基因的遗
传模型分析后的结果显示主基因效应为部分显性 ,3 个成分
权重分别为 01284、01500、01216 ,接近 1∶2∶1。
以往对大豆株型的研究很多 ,但多围绕株型对产量的作
用展开 ,且未能排除基因型差异的影响。从严格意义上讲 ,
这类研究应该使用近等基因系 ,但这对目前的研究工作来说
无疑是个难题 ,即使以近等基因系作为研究群体也只能确定
一个或两个性状与产量的关系 ,而影响产量的性状很多 ,这
些性状又相互制约 ,相互影响 ,所以最后证明这类研究也是
不成功的。从另一个角度思考 ,即先不考虑这种性状对产量
的具体效应 ,从分子角度标记有潜力的产量相关性状 ,进而
为下一步的理论和实际育种工作打下基础。发掘和利用新
的基因是进行高产株型育种的一个重要的途径 ,找到与这些
特异性状紧密连锁的分子标记 ,即为寻找控制这些特异性状
的基因并将其定位到连锁图谱上奠定了基础。
312 　利用 BSA法筛选与控制叶柄长度基因连锁的分子标记
利用 BSA 法首先需要构建近等基因池 ,而实验结果的
可靠性则依赖于不同植株目标性状的准确鉴定 ,因为只有对
目标性状可靠地鉴定才能得到真正意义上含有短叶柄基因
的短叶柄植株和不含短叶柄基因的正常植株。本实验利用
的是以公交 7622242124 为父本配制的 F2 群体 ,该群体在叶柄
长度上差异明显 ,保证了对目标性状鉴定的可靠性。利用近
等基因池和后代单株筛选到与短叶柄连锁的分子标记
S211900 ,其与短叶柄基因的遗传距离为 14136 cM。RAPD 标记
是早期的 DNA 标记 ,其优点是敏感和费用低 ,缺点是重复性
较差 ,但只要严格控制条件 ,所获结果也是较可靠的。本研
究获得的标记与基因之间的连锁距离略大 ,进一步的工作一
是选用更多的引物 ,二是拓展分子标记的范围 ,如 EST、
CAPS、SSR ,以期缩小遗传距离 ,进而精细定位乃至克隆短叶
柄性状的基因 ,为深入开展大豆株型发育的分子遗传基础研
究提供依据。
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会讯
中国作物学会
关于召开 2005 全国作物遗传育种学术研讨会的预备通知
　　作物遗传育种科学的发展为提高农产品产量、质量 ,保障我国粮食安全 ,全面提高我国农业国际竞争力
提供了有力的技术支撑。特别是近年来 ,一批新技术新方法在作物遗传育种学研究的应用 ,有力地促进了本
学科的发展。为及时总结近年来的科研成果 ,促进学术交流 ,探索学科的发展思路 ,中国作物学会决定于
2005 年 10 月中下旬在四川省成都市 (具体时间和地点另行通知) 召开 2005 年全国作物遗传育种学术研讨
会 ,欢迎广大科研工作者、特别是在读研究生踊跃参加。
本次会议由中国作物学会主办 ,四川省农科院、四川农业大学、四川省作物学会承办。会议有关事项
如下 : 　　
　　一、会议内容
11 交流和讨论作物遗传育种和生物技术在作物育种上的应用等方面的学术思想、论文和成果 ,题目不
限 ,发言自由 ,提倡百家争鸣。
21 分析和讨论作物遗传育种学科建设以及未来科学研究方向 ;商讨重大育种课题的立项建议。
31 研究生论坛。
41 特邀专家报告。
　　二、论文征集
会前正式出版论文集。论文征集截止日期为 2005 年 7 月 31 日。论文写作格式按《作物学报》投稿要
求。每篇论文不超过 5000 字 ,交打印稿 (Word 文件打印) 并寄软盘或发邮件。投稿请在信封左下角注明
“2005 年全国作物遗传育种学术会论文”。文稿后请附作者简介 ,并写明联系人地址、电话和 E2mail 地址 ,以
便及时联系。
稿件请寄 :100081 北京中关村南大街 12 号 　中国作物学会办公室
联 系 人 :杜 　娟 　刘丹丹
联系电话 :010268918616 　E2mail : cssc304 @163. com或 c09 @cast . org. cn
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