玉米RIL群體SSR分子標記偏分離的遺傳分析

［KH－*3D］周汝平，李淑君，楊華，祁志云，董昕，付忠軍*

(1．重慶科光種苗有限公司，重慶400060;2．重慶市農業科學院玉米研究所，重慶401329)

玉米RIL群體SSR分子標記偏分離的遺傳分析

［KH－*3D］周汝平1，李淑君2，楊華2，祁志云2，董昕2，付忠軍2*

(1．重慶科光種苗有限公司，重慶400060;2．重慶市農業科學院玉米研究所，重慶401329)

以熱帶玉米自交系B31-3與溫帶自交系黃早四雜交得到的F8代重組自交系群體為材料，篩選出153個多態性SSR標記，以此為基礎構建遺傳連鎖圖譜。對這些多態性標記進行偏分離分析，發現48個表現為偏分離(P＜0．05)，這些偏分離標記中有30個標記位點偏向母本B31-3，占62．50%，18個標記位點偏向父本黃早四，占37．50%。這些偏分離標記在圖譜上的分布有2種:成簇分布和孤立位點的偏分離。在10條不同染色體上共發現9個偏分離熱點區域。這些偏分離熱點區域的形成可能與配子體選擇有關。

玉米;偏分離;分子標記;重組自交系

偏分離指的是，某種分離群體中實際觀測到的基因型比例偏離預期的孟德爾分離規律的現象［1］。偏分離存在于許多物種中，被看做是生物進化過程中的主要動力之一。產生偏分離的原因可能與配子體或孢子體的選擇有關［2］，近年來在水稻、小麥、大豆、棉花等不同作物遺傳群體，不種遺傳標記中均發現了大量偏分離現象［3－6］。在玉米上，偏分離現象也有相關報道［7］。同時，研究發現分子標記連鎖圖上存在偏分離熱點區域，這些區域可能存在偏分離相關的基因［8］。然而，不同作物的不同群體之間，是否存在共同的偏分離熱區域，還有待于深入研究。本研究以熱帶玉米自交系B31-3與溫帶自交系黃早四雜交得到的F8代重組自交系群體為材料，篩選出153個多態性SSR標記，構建了遺傳連鎖圖譜，并對這些分子標記進行偏分離分析，以期為玉米偏分離規律研究及玉米重要性狀的QTL研究提供有益的信息。

1 材料與方法

1．1 材料

供試材料為重慶農業科學院玉米研究所構建的重組自己系群體。以熱帶玉米持綠自交系B31-3為母本，溫帶玉米早衰系黃早四為父本配制雜交組合，采用單籽粒傳法進行繁殖8代，最終獲得201個穩定株系。

1．2 遺傳連鎖圖譜構建

用SDS法提取親本及RIL群體DNA，選取均勻分布于玉米10條染色體上的SSR引物800對進行多態性分析。用Mapmaker 3．0構建遺傳連鎖圖［9］。

1．3 偏分離分析

利用SSR標記劃分RIL群體的基因型，將實際觀察值逐一按孟德爾分離的理論比率(1∶1)進行χ2測驗，推斷是否存在偏分離，并對照親本基因型，確定偏分離的方向及顯著性。

2 結果與分析

2．1 群體基因型組成

選用800對SSR公用引物進行雙親間多態性檢測，共獲得153個帶型清晰，穩定性好的多態性標記。構建了一張覆蓋玉米10條染色體的遺傳連鎖圖，總長度為2213．2 cM，標記間平均距離為14．5 cM。根據雙親基因型，對RIL群體201個單株的基因型進行分析。結果表明，每個基因位點來源于母本B31-3的在28．28%～63．78%，來源于父本黃早四的在36．22%～71．72%。對201個群體所有株系的全部標記在雙親基因型的分析結果為:來源于母本B31-3占50．74%，來源于父本黃早四的占49．26%，親本基因型在群體中的分離比率為1∶1．03，接近于1∶1的孟德爾理論分布比率。

2．2 偏分離標記的分布

對153個多態性標記進行χ2分析，當P＜0．05時，共有48個標記表現偏分離，頻率為31．37 %，當P＜0．01時，有33個標記表現偏分離，頻率為21．57%(表1)。在所有48個偏分離標記中，30個標記偏向母本B31-3，占62．50%，18個偏向父本黃早四，占37．50%。

2．3 偏分離熱點區域

偏分離標記在連鎖群上成簇分布而且偏分離方向一致，所在的染色體區段被稱為偏分離熱點區域(segregation distortion region，SDR)。在這些區域，大部分臨近的偏分離標記朝同方向發生偏分離。本研究共檢測到9個偏分離熱點區域，分別命名為SDR1-1，SDR1-2，SDR1-3，SDR2，SDR4，SDR6-1，SDR6-2，SDR8-1，SDR8-2，這9個偏分離熱點區域的偏分離標記數分別為4、2、2、2、5、6、2、5和3個，在這些熱點區域，SDR1-3，SDR2，SDR4區域的所有偏分離標記位點都偏向父本黃早四，另外5個區域的所有偏分離標記位點都偏向母本B31-3。這些偏分離標記在圖譜上有2種分布形式:分別為孤立位點的偏分離和成簇分布(圖1)。

表1 標記偏分離χ2檢驗結果Table 1Chisquare test for segregation distortion of markers in RIL population

續表1 Continued table 1

3 討論與結論

3．1 不同群體偏分離比較

Xu等［10］研究發現，與其他群體相比，水稻RIL群體有更高的偏分離頻率(39．4%)，DH (doubled hap loid)群體和BC(backcross)群體的偏分離比例幾乎相同(DH，29．4%;BC，28．6%)，而F2群體則較低(19．3%)［10］。嚴建兵等［7］用F2群體觀察到的偏分離頻率為28．1%，Austin和Lee［11］在玉米RIL群體中觀察到偏分離頻率為29 %。本研究中有48個標記表現偏分離，比例較高，為31．37%;從偏分離位點上看，每個群體都存在兩種情況，孤立分布和熱點區域。嚴建兵等［7］在構建的連鎖圖譜上發現，除8染色體外，其余9條染色體上都存在偏分離熱點區域，其中1、3、4、6、7號染色體上都存在2個熱點區域，Austin和Lee等［11］的研究則分布在1、4、7染色體上，本研究中發現的熱點區域分布在1、2、4、6和8號染色體上。這些結果表明偏分離與作物種類、群體類型等都有很大關聯。

3．2 偏分離產生原因

水稻、玉米等作物中發現，偏分離熱點區域與已經定位的配子體基因的位置有較好的對應關系，推測配子體基因型選擇是導致偏分離的主要原因［10，12］。目前在水稻中已經鑒定出13個配子體基因，玉米中也定位了5個配子體基因［13－14］。本研究發現的9個偏分離熱點區域中6個偏向母本B31-3，3個偏向父本黃早四，推測這些偏分離熱點區域可能存在配子體基因。但由于RIL群體經過多代重組與選擇，偏分離的發生在什么時間?是否受其他因素影響?需要做進一步研究。

3．3 偏分離對QTL定位的影響

構建分子標記連鎖圖的一個重要目的是進行QTL定位。偏分離可以影響標記間的重組距離，也影響連鎖群上標記的順序，進而影響QTL定位。Lu等［1］認為如果偏分離是因為單個基因導致的，如配子體基因，對QTL定位的位置不會產生影響。而如果偏分離是因為兩個或者以上的基因引起的，情況則比較復雜。在構建連鎖圖時，將偏分離標記剔除是最簡單的克服方法，但會降低圖譜基因組的覆蓋率，可能會檢測不到某些QTL。有人提出先利用正常分離的標記進行作圖，再將偏分離標記添加進去，根據對原來圖譜的影響大小來決定是否保留這些偏分離標記［15］。但目前還沒有判斷影響大小的明確標準，關于偏分離影響有待進一步研究。

［1］Lu H，Romero-Severson J，Bernardo R．Chromosomal regions associated with segregation distortion in maize［J］．Theoretical and Applied Genetics，2002，105:622－628．

［2］Lyttle T W．Segregation distorter［J］．Annual Review of Genetics，1991，25:511－557．

［3］陳慶全，張玉山．秈型水稻SSR標記遺傳連鎖圖譜的構建及偏分離分析［J］．分子植物育種，2009，7(4):685－689．

［4］陳佳慧，蘭進好，王暉，等．小麥RIL群體SSR分子標記偏分離的遺傳分析［J］．麥類作物學報，2011，31(3):407－410．

［5］劉峰，吳曉蕾，陳受宜．大豆分子標記在RIL群體中的偏分離分析［J］．遺傳學報，2000，27(10):883－887．

［6］余渝，張艷欣，林忠旭，等．棉花種間BC1群體偏分離的遺傳剖析［J］．作物學報，2010，36(10):1657－1665．

［7］嚴建斌，湯嚴，黃益勤，等．玉米F2群體分子標記偏分離的遺傳分析［J］．遺傳學報，2003，30(10):913－918．

［8］Perfegtti F，Pascual L．Segregation distortion of isozyme loci in cherimoya(Annona cherimola Mill．)［J］．Theor Appl Genet，1996，93 (3):440－446．

［9］Lincoln S，Daly M，Lander E．Mapping genetic mapping with MAPMAKEREXP 3．0．Cambridge:MA:Whitehead institute Technical Report，1992．

［10］Xu Y，Zhu L，Xiao J，HuangN，et al．Chromosomal regions associated with segregation distortion of molecular markers in F2back-cross double hap loid and recombinant inbred populations in rice(Oryza sativa L．)［J］．Molecular and General Genetics，1997，253:535－545．

［11］Austin D F，Lee M．Comparative mapping in F2∶3and F6∶7generat ions of quant it ative trait loci for grain yield and yield components in maize［J］．Theor Appl Genet，1996，92:817－826．

［12］Lu H，Romero-Severson J，Bernardo R．Chromosomal regions associated with segregation distortion in maize［J］．Theoretical and Applied Genetics，2002，105:622－628．

［13］Cheng R，Saito A，Takano Y et al．Estimation of theposition and effect of a lethal factor locus on a molecular marker linkage map［J］．Theoretical and Applied Genetics，1996，93:494－502．

［14］Coe E H，Polacco M．Maize Genetics Cooperation Newsletter［J］．Gene List and Working Maps，1995，694:157－191．

［15］宋憲亮，孫學振，張天真．偏分離及對植物遺傳作圖的影響［J］．農業生物技術學報，14(2):286－292．

(責任編輯 李山云)

Genetic Analysis of Segregation Distortion of Molecular Markers in Maize RIL Population

ZHOU Ru-ping1，LI Shu-jun2，YANG Hua2，QI Zhi-yun2，DONG Xin2，FU Zhong-jun2*
(1．Chongqing Keguang Seed Co．，Ltd．，Chongqing 400060，China;2．Maize Research Institute，Chongqing Academy of Agricultural Sciences，Chongqing 401329，China)

A RIL population was used in this study，which derived from a cross between a temperate maize germplasm inbred line B31-1 and a tropical maize germplasm inbred lines Huangzao4．A genetic linkage map was constructed comprising of 153 polymorphic markers．Among the 153 polymorphic markers，82 markers showed the significant segregation distortion(P＜0．05)，favoring either the marker alleles of female parent B31-1(62．50%)or male parent Huangzao4(37．50%)．Segregation distortion marker distribution along the present molecular maps of maize was far from uniform，with clusters of tightly linked loci and single marker．Nine egregation distortion regions were detected on 10 chromosomes，indicating that possible causes for segregation deviation of molecular markers are gametic selection

Maize;Segregation distortion;Molecular markers;RIL

S513

A

1001－4829(2017)1－0015－05

10．16213/j．cnki．scjas．2017．1．004

2016－02－06

2016重慶市基礎科學與前沿技術研究專項“青貯玉米持綠性關鍵基因鑒定與特異分子標記開發”(cstc2016 jcyjA0116);2016國家重點研發計劃“‘糧食豐產增效科技創新’子課題‘西南區優質高產青貯玉米品種篩選與機械化高效生產技術’”(2016YFD030030901);2016重慶市社會事業與民生保障科技創新專項“青飼青貯玉米新品種商業化育種創新”(cstc2016shms-ztzx0035);2015年重慶市基本科研業務費“富硒玉米種質資源鑒定與利用評價”;2016年重慶市基本科研業務費“玉米籽粒硒積累關鍵基因發掘與應用”;2016重慶市社會民生科技創新專項“耐蔭玉米種質的創制及應用研究”(cstc2016 shmszx80031)

周汝平(1969－)，男，高級農藝師，主要從事玉米遺傳育種與科技推廣，Tel:023-62911104，E-mail:975476673@qq．com，*為通訊作者。