全 文 ：Vol. 29 , No. 4
pp. 637～640 　July , 2003
作 　物 　学 　报
ACTA AGRONOMICA SINICA
第 29 卷 第 4 期
2003 年 7 月 　637～640 页
研究
简报 大麦矮秆基因 uz 的 SSR标记
张　京
(中国农业科学院作物品种资源研究所 ,北京 100081) Ξ
SSR Marker Tagging of the Dwarfing Gene uz in Barley ( Hordeum vulgare L. )
ZHANGJing
( Institute of Crop Germplasm Resources , CAAS , Beijing 100081 , China)
　　矮秆是大麦育种的重要目标性状之一。uz 和 denso 分别
是亚洲和欧洲大麦育种中利用最为广泛的 2 个矮秆基因 ,均
位于 3H 染色体长臂之上。Barua 等 (1993) 利用 RAPD 和
RFLP技术 ,将 denso 基因确定在 OPH72H800 和 WG110 所标
记的染色体区段之间 ,距 WG110 约 1218 cM ,可解释 80 %以
上的株高遗传变异[1 ] 。系谱分析和等位测验表明 ,我国大麦
育种中主要使用的尺八大麦、萧山立夏黄、沧州裸大麦、矮秆
齐、浙皮 1 号和盐辐矮早 3 等 6 个矮源品种 ,前 4 个携带相同
的矮秆基因 uz[2 ] 。而且 , uz 基因作为易突变位点 ,在我国的
原始农家大麦品种中普遍存在[3 ] 。本文采用 SSR 分析技术 ,
对该基因进行分子标记。
1 　材料和方法
111 　材料
11111 　大麦材料 　　矮秆品种沧州裸大麦 (58 cm) 和高秆品
种赫章老麦 (83 cm)及其杂种 F2 分离群体。
11112 　试剂和 SSR 引物 　　PCR Buffer、dNTPs 和 Taq 酶等均
为上海生物工程公司产品。大麦 SSR 引物 HVM9、HVM27、
HVM33、HVM60 和 HVM62 ,参考 Liu 等 (1996) 的研究结果选
取 ,均位于 3H染色体上[4 ] ,由上海生物工程公司合成。
112 　试验方法
11211 　田间种植、取样和考种 　　亲本种 2 行 ,F2 种 6 行 ,无
重复。行长 2 m ,行距 013 cm ,每行 30 株。苗期随机标样 ,亲
本标 10 株 ,F2 标 60 株 ,单株提取 DNA ,成熟时 ,单株收获考
种。
11212 　DNA 提取 　　采用酚2氯仿法。
11213 　SSR 扩增 　　PCR 反应总体积 2510μL ,由 ddH2O1315
μL、10 ×PCR Buffer 215 μL、25 mmol/ L 的 dNTPs 012 μL、30
mmol/ L 的 Mg2 + 115μL、2μmol/ L 的 primer pair 310μL、510 U/
μL 的 Taq 酶 013μL 和 20 ng/μL 的模板 DNA410μL 组成。每
对引物使用的扩增程序与Liu 等 (1996) [4 ]的相同。
11214 　电泳检测 　　采用 6 %聚丙烯酰胺变性测序胶 ,垂直
板电泳 ,恒定功率 100 W ,115 h ,硝酸银染色。
113 　后代分类和数据分析
11311 　后代分类 　　杂种 F2 植株的株高分类 ,按照频次分
布方法进行。
11312 　相关分析 　　将杂种 F2 群体中来自高秆亲本 SSR 标
记位点等位基因的纯合基因型记为 3 ,来自矮秆亲本的 SSR
标记位点等位基因的纯合基因型记为 1 ,杂合基因型记为 2 ,
分析 SSR 位点与株高之间的相关关系 ,找出与矮秆基因 uz
相关显著的 SSR 标记。
11313 　连锁分析 　　采用普通遗传学的方法 ,分析矮秆基
因 uz 和 SSR 标记位点之间的遗传链锁。
11314 　重组值估算 　　参照 Wagner 等 (1992) 提出的最大似
然函数法[5 ] ,估算矮秆基因 uz 与 SSR 标记位点以及 SSR 标
记位点之间的重组值。
2 　结果与分析
211 　矮秆基因 uz 和 SSR标记位点的遗传
　　在大麦矮秆基因 uz 的载体品种沧州裸大麦与高秆品种
赫章老麦的杂种 F2 群体中 ,株高表现为双峰分布。高秆
(7713 cm)和矮秆 (5715 cm)两类后代的出现频率 ,符合 1 对基
因的分离比例 (χ2 = 0100 , P ≥0199) 。
由于已知矮秆基因 uz 位于沧州裸大麦的 3H 染色体上 ,
因此选用 3H上亲本之间存在等位基因差异的 5 对 SSR 引
物 ,对 (赫章老麦 ×沧州裸大麦) F2 进行了群体检测。其中 ,
HVM9、HVM27 和 HVM62 3 个标记位点 ,各自的 1 对等位基因
均表现为共显性分离 (图 1) ,比例符合 1∶2∶1 (χ2 = 0140～Ξ作者简介 :张京 (1957 - ) ,男 ,河北邯郸人 ,副研究员 ,博士 ,主要从事大麦品种资源研究。
Received(收稿日期) :2002201217 ,Accepted(接受日期) :2002207216.

0113 , P = 0175～0190) 。而 HVM33 和 HVM60 两个位点 ,等位
基因之间表现为显性分离 (图 2) ,比例与高秆和矮秆后代的
分离一样 ,完全符合 3∶1 (χ2 = 0100 , P ≥0199) 。
图 1 (赫章老麦×沧州裸大麦) F2 群体中 ,SSR 标记位点 HVM9 的 1 对等位基因表现为共显性分离 ,与矮秆基因 uz 不存在遗传连锁。等位
基因 1 (上带)来自高秆亲本赫章老麦 ,等位基因 2 (下带)来自矮秆亲本沧州裸大麦。从左至右泳道 1～30 的样本株高分别为 :80、75、71、82、
81、79、50、77、74、79、78、58、74、75、55、85、51、52、58、80、75、60、70、75、75、74、79、54、76 和 78 cm。
Fig. 1 Two alleles of SSR marker HVM9 expressed co2dominant segregation and independence of the dwarfing gene uz in F2 of HZLM ×CZLDM. Allele 1
(the upper band) was from the tall parent HZLDM and allele 2 (the lower band)from the dwarf parent CZLDM. From left to right the lanes 1230 had plant height
of 80 ,75 ,71 ,82 ,81 ,79 ,50 ,77 ,74 ,79 ,78 ,58 ,74 ,75 ,55 ,85 ,51 ,52 ,58 ,80 ,75 ,60 ,70 ,75 ,75 ,74 ,79 ,54 ,76 和 78 cm respectively.
图 2 在 (赫章老麦×沧州裸大麦) F2 群体中 ,SSR 标记位点 HVM60 表现显性分离 ,并与矮秆基因 uz 连锁。显性等位基因 (显带) 来自高秆
亲本赫章老麦 ,隐性等位基因 (哑带)来自矮秆亲本沧州裸大麦。从左至右泳道 1～29 的样本株高分别为 :80、75、71、82、81、79、50、77、74、79、
78、58、74、75、55、85、51、52、58、80、75、60、70、75、75、74、79、54 和 76 cm。
Fig. 2 Dominant segregation of SSR marker HVM60 in F2 of HZLM×CZLDM. The dominant band allele was from the tall parent HZLDM and the stut2
ter band allele was from the dwarf parent CZLDM. From left to right the lanes 1229 had plant height of 80 ,75 ,71 ,82 ,81 ,79 ,50 ,77 ,74 ,79 ,78 ,58 ,74 ,75 ,55 ,
85 ,51 ,52 ,58 ,80 ,75 ,60 ,70 ,75 ,75 ,74 ,79 ,54 和 76 cm respectively.
212 　SSR标记位点与矮秆基因 uz 的相关和遗传连锁
5 对 SSR 标记位点与沧州裸大麦的矮秆基因 uz 之间的
相关和遗传连锁测验结果列于表 1。从表 1 可以看出 ,5 个
SSR标记位点中 , HVM27、HVM33 和 HVM60 3 个位点与矮秆
基因 uz 之间 ,相关系数分别为 01423、01735 和 01644 ,均达显
著或极显著标准 ,各种基因型后代的分离不符合相应的理论
比例 ,重组率分别是 2513 %、314 %和 1016 % ,明显存在相关
关系和遗传连锁。其余 2 个 SSR 标记位点 , HVM9 和 HVM62
与 uz 基因之间 ,统计上相关都不显著 ,相关系数分别为
01123 和 01076 ,各种基因型后代的分离也符合相应的理论比
例 ,表明两者与 uz 基因的遗传距离较远。计算得知重组率
分别是 4214 %和 5117 % ,基本表现为独立遗传。
表 1 SSR标记位点与矮秆基因 uz 的之间的相关和遗传连锁测验
Table 1 Linkage tests between the dwarfing gene uz and SSR markers
标记
Marker
基因型 3 和株数
Genotypes &plant numbers
(cm)
期望比例
Expected
ratios
χ2 P
相关系数
Correlative
coefficient
重组率
Recombination
rates
A1A1 Uz 14(7514) A1A2 Uz 21(7616)
HVM9 A2A2 Uz 10(7610) A1A1 uzuz 2 (5410) 3∶6∶3∶1∶2∶1 2104 017520190 01123 01424
A1A2 uzuz 9(5614) A2A2 uzuz 4 (5812)
A1A1 Uz 13(7415) A1A2 Uz 25(7612)
HVM27 A2A2 Uz 7(7813) A1A1 uzuz 2 (5410) 3∶6∶3∶1∶2∶1 16109 < 0101 01423 3 01253
A1A2 uzuz 3(5810) A2A2 uzuz 10(5614)
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续表 1
标记
Marker
基因型 3 和株数
Genotypes &plant numbers
(cm)
期望比例
Expected
ratios
χ2 P
相关系数
Correlative
coefficient
重组率
Recombination
rates
HVM33 A1 Uz 44(7713) A1 uzuz 1 (5410) 9∶3∶3∶1 49181 < 0101 01735 3 3 01034
oo Uz 1(8010) oo uzuz 14(5614)
HVM60 A1 Uz 42(7619) A1 uzuz 3 (6010) 9∶3∶3∶1 32127 < 0101 01644 3 3 01106
oo Uz 3(8510) oo uzuz 12(5619)
A1A1 Uz 10(7516) A1A2 Uz 23(7712)
HVM62 A2A2 Uz 12(7410) A1A1 uzuz 4 (5515) 3∶6∶3∶1∶2∶1 0126 > 0199 01076 01517
A1A2 uzuz 7(5417) A2A2 uzuz 4 (5913)
　　3 注 :A1 和 A2 分别代表某 SSR 标记位点两个不同的共显性等位基因 ,A 和 o 分别代表某 SSR 标记位点两个显性和隐性等位基因 ; Uz 和 uz
分别代表高秆和矮秆等位基因。3 Note :A1 and A2 = the two co2dominant alleles of a SSR marker locus. A and o = the dominant and recessive alleles of a SSR marker. Uz and uz = tall and
dwarfing alleles respectively.
213 　SSR标记位点之间的遗传连锁
对 5 个 SSR 标记位点相互进行了遗传连锁测验 ,结果见
表 2。其中 HVM9 与 HVM27 连锁比较紧密 ,重组率为 2017 % ;
而与另外 3 个位点 HVM33、HVM60 和 HVM62 之间的遗传距离
最远 ,表现为完全独立遗传 ,重组率分别为 4419 %、5116 %和
4911 %。HVM27、HVM33 和 HVM60 相互之间遗传距离较近 ,
重组率分别为 2017 %、3516 %和 1813 %。HVM62 与 HVM27、
HVM33 和 HVM60 之间距离均比较远 ,符合独立遗传。
表 2 3 H染色体上 SSR标记位点之间的遗传连锁测验
Table 2 Linkage tests between SSR markers on chromosome 3 H
标记之间
Between
markers
基因型 3 和频数
Genotypes &plant numbers
期望比例
Expected
ratios
χ2 P
重组率
Recombination
rates
HVM 9 与 A1A1B1B1 10 A1A2B1B1 4 A2A2B1B1 1
HVM 27 A1A1B1B2 3 A1A2B1B2 22 A2A2B1B2 3 1∶2∶1∶2∶4∶2∶1∶2∶1 34193 < 0101 01207
A1A1B2B2 3 A1A2B2B2 4 A2A2B2B2 10
HVM 9 与 A1A1B1 13 A1A2B1 22 A2A2B1 10 3∶6∶3∶1∶2∶1 1133 0190～0195 01449
HVM 33 A1A1oo 3 A1A2oo 8 A2A2oo 4
HVM 9 与 A1A1B1 12 A1A2B1 22 A2A2B1 11 3∶6∶3∶1∶2∶1 0127 > 0199 01516
HVM 60 A1A1oo 4 A1A2oo 8 A2A2oo 3
HVM 9 与 A1A1B1B1 4 A1A2B1B1 7 A2A2B1B1 3
HVM 62 A1A1B1B2 8 A1A2B1B2 15 A2A2B1B2 7 1∶2∶1∶2∶4∶2∶1∶2∶1 0133 > 0199 01491
A1A1B2B2 4 A1A2B2B2 8 A2A2B2B2 4
HVM 27 与 A1A1B1 15 A1A2B1 23 A2A2B1 7 3∶6∶3∶1∶2∶1 17187 < 0101 01207
HVM 33 A1A1oo 0 A1A2oo 5 A2A2oo 10
HVM 27 与 A1A1B1 13 A1A2B1 22 A2A2B1 10 3∶6∶3∶1∶2∶1 4136 0150 01356
HVM 60 A1A1oo 2 A1A2oo 6 A2A2oo 7
HVM 27 与 A1A1B1B1 4 A1A2B1B1 7 A2A2B1B1 3
HVM 62 A1A1B1B2 8 A1A2B1B2 13 A2A2B1B2 9 1∶2∶1∶2∶4∶2∶1∶2∶1 1140 > 0199 01456
A1A1B2B2 3 A1A2B2B2 8 A2A2B2B2 5
HVM 33 与 A1B1 40 A1oo 5 9∶3∶3∶1 18151 < 0101 01183
HVM 60 ooB1 5 oooo 10
HVM 33 与 A1B1B1 11 A1B1B2 23 A1B2B2 11 3∶6∶3∶1∶2∶1 0162 > 0198 01448
HVM 62 ooB1B1 3 ooB1B2 7 ooB2B2 5
HVM 60 与 A1B1B1 11 A1B1B2 22 A1B2B2 12 3∶6∶3∶1∶2∶1 0127 > 0199 01484
HVM 62 ooB1B1 3 ooB1B2 8 ooB2B2 4
　　注 :A1(B1)和 A2(B2)分别代表某 SSR 标记位点两个不同的共显性等位基因 ,A(B)和o 各代表某一 SSR 标记位点两个显性和隐性等位基因。
Note :A1(B1) and A2(B2) = the two co2dominant alleles of a SSR marker locus. A(B) and o = the dominant and recessive alleles of a SSR marker respectively.
936　4 期 张 　京 :大麦矮秆基因 uz 的 SSR 标记 　　　

214 　SSR标记与矮秆基因 uz 的遗传连锁图谱
根据 5 个 SSR 标记本身及其与矮秆基因 uz 之间的连锁
关系和重组率 ,综合绘制了大麦 3H 染色体的遗传图谱 (图
3) 。图 3 中 5 个大麦 SSR 标记位点的线性排列顺序 ,与 Liu
等 (1996)报道的结果完全一致。但由于 HVM62 在上述分析
中 ,与所有位点均表现为独立遗传 ,无法确定在染色体上的
相对位置 ,其位置确定参照了 Liu 等 (1996) 的图距[4 ] 。另外 ,
为使该图更具参考价值 ,还整合了 Barua 等 (1993) 对矮秆基
因 denso 的 RFLP 标记结果[1 ] 。由图 3 可见 ,矮秆基因 uz 靠
近 3H染色体的着丝点 ,处于 HVM33 和 HVM60 之间 ,遗传距
离大约分别只有 314 和 1016 cM ,距矮秆基因 denso 约 60 cM。
图 3 大麦 3H染色体 SSR 标记和
矮秆基因 uz 的遗传连锁图谱
Fig. 3 Linkage map of SSR markers and the dwarfing gene
uz on the chromosome 3 of barley
3 　讨论
本研究在 uz 基因的两侧 ,鉴定出 2 个 SSR 标记 HVM33
和 HVM60。其中 HVM33 位点离 uz 基因的遗传距离很近 ,大
约只有 314 cM; HVM60 距 uz 基因较近 ,为 1016 cM。虽然从
标记辅助选择的角度上讲 ,矮秆基因 uz 的 SSR 标记由于不
如田间鉴定来的更为直接 ,因此对于传统的大麦杂交育种可
能意义不大 ,但随着分子育种技术的发展和普及 ,将来需要
在实验室内同时对多个性状进行鉴定选择的情况下 ,就不能
说没有意义或意义不大了。重要的是 , 由于 HVM33 和
HVM60 与 uz 基因紧密连锁 ,因此在大麦品种资源研究中 ,可
以同时作为 uz 基因的诊断标记 ,替代工作量巨大的传统杂
交等位测验 ,进一步用来筛选和鉴定新的矮秆基因 ,以提高
筛选效率和鉴定的准确性。此外 ,A J Worland 等 (1998) 利用
小麦的 SSR 标记 WMS261 ,研究了矮秆基因 Rht8 的传播途径
和世界分布[6 ] 。本研究结果不仅为研究大麦矮秆基因 uz 的
地理分布提供帮助 ,而且也为该基因的图位克隆提供了锚定
点。
致谢 :本文为作者在职申请博士学位论文的部分内容 ,在贾
继增研究员和董玉琛院士的指导下完成 ,张赤红硕士参加了
部分实验工作 ,特此致谢 !
References
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