引用本文
邵健丰, 邹桂花, 翟国伟. 帚高粱分子标记遗传图谱的构建[J]. 浙江农业科学, 2020,61(8):1522-1524  
doi: 10.16178/j.issn.0528-9017.20200812
Permissions
Copyright©2020, 《浙江农业科学》编辑部
《浙江农业科学》编辑部 所有
帚高粱分子标记遗传图谱的构建
邵健丰, 邹桂花, 翟国伟*
浙江省农业科学院 公共实验室,浙江 杭州 310021
通信作者：翟国伟(1984—),男,河南安阳人,助理研究员,硕士,主要从事作物遗传育种研究,E-mail:zgw0306@163.com。

作者简介:邵健丰(1969—),女,浙江杭州人,助理实验师,主要从事作物遗传育种研究,E-mail:saojf@163.com。

基金项目: 国家重点研发计划(2018YFD1000706)
摘要

高粱的穗型不仅直接决定帚高粱的使用品质,对食用高粱的籽粒产量也有至关重要的影响。为了探索高粱穗型相关性状的遗传规律并最终定位相关基因,本研究以籽粒高粱Btx623和帚高粱MN-2710为亲本,构建了一套包含377个单株的F2群体,利用244个SSR分子标记对随机从群体中选择的190个单株进行了基因型检测。通过对这些基因型数据的统计处理分析,构建了包含12个连锁群的帚高粱遗传连锁图谱,该图谱总长度1 164 cM,标记间平均距离为4.79 cM。

关键词: 帚高粱; SSR标记; 遗传图谱
中图分类号:S514 文献标志码:A 文章编号:0528-9017(2020)08-1522-03

高粱[Sorghum bicolor (L.) Moench]是禾本科一年生草本植物, 属于经济作物。按照用途和性状, 高粱可分为食用高粱、饲草高粱、糖用高粱、帚用高粱等。其中, 帚用高粱除了有一定的高粱籽产量外, 穗子制成笤帚或炊帚是其最重要的经济价值。高粱笤帚和炊帚目前在农村依然常见, 而随着人们越来越追求环保和原生态, 这种古老的“ 家具” 也开始在网上售卖, 据作者在某网络平台搜索, 销售高粱炊帚的店铺有270余家, 销售高粱扫把的店铺更是有1 300余家。本文以一个已经公布全基因组序列的籽粒高粱品种和一个帚用高粱品种为亲本构建的F2群体为研究材料, 构建了帚高粱的遗传连锁图谱。

1 材料与方法
1.1 材料

本研究实验材料为F2群体, 母本为籽粒高粱Btx623, 植株较矮、穗型紧凑, 为已经公布全基因组序列的测序品种。父本为帚高粱MN-2710, 植株较高、穗型较散。两亲本杂交后获得F1, 经过自交后得到F2群体。

1.2 高粱总DNA的提取

高粱总DNA的提取采用略加简化的CTAB法[1]。取高粱孕穗期较嫩叶片约100 mg放入2.0 mL离心管, 加入液氮用一次性筷子快速研磨成粉末, 加入750 μ L在65 ℃水浴预热过的CTAB提取液, 65 ℃ 温浴60 min, 期间每15 min上下颠倒混匀几次; 加入750 μ L体积比为24:1的氯仿:异戊醇混合液, 颠倒混匀后, 4 ℃, 14 000g离心10 min; 吸取600 μ L上清液转入另一1.5 mL离心管, 加入600 μ L预冷的异丙醇, 混匀后于-20 ℃冰箱冷冻过夜; 14 000g离心10 min, 倒掉混合液后加入1 mL 70%乙醇颠倒数次清洗, 14 000g离心沉淀, 倒掉乙醇并室温晾干, 然后用500 μ L灭菌水溶解DNA, 备用。

1.3 SSR标记的开发

根据已公布的高粱基因组序列, 本研究室自主开发了1 033个SSR标记, 从中筛选出覆盖高粱10条染色体的366个在双亲中有多态性的标记, 用于鉴定F2群体的基因型。

1.4 PCR扩增

PCR总反应体积为15 μ L, 包括7.5 μ L 2× Super PCR Mix(北京擎科生物技术有限公司), 2 μ L模板DNA (10 ng· μ L-1), 5.5 μ L ddH2O。PCR反应程序为:94 ℃预变性5 min; 95 ℃变性30 s, 55 ℃退火30 s, 72 ℃延伸30 s, 35个循环; 72 ℃延伸5 min; 15 ℃保存。PCR产物用3%琼脂糖凝胶电泳分离。

1.5 数据处理与遗传图谱构建

根据PCR产物电泳结果, 与母本一致的带型记为a, 与父本一致的带型记为b, 杂合带型记为h, 异常带型或缺失均记为· 。所得基因型数据用JoinMap 4.0软件分析标记间的连锁关系并计算遗传距离(cM), 根据遗传距离绘制遗传图谱。

2 结果与分析
2.1 SSR标记检测

利用本研究室自行开发的1 033个SSR标记对亲本Btx623和MN-2710进行了多态性检测, 其中有366个在双亲间表现出多态, 多态率为35.4%。用这366个标记检测F2群体的190个单株并用于构建分子标记遗传图谱。结果表明, 条带清晰的标记244个, 利用这244个标记检测190个单株, 合计检测位点46 360个, 其中母本带型10 873个, 父本带型11 198个, 杂合带型22 708个, 因条带模糊或缺失无法读取的1 581个。

2.2 遗传图谱

遗传图谱上分子标记的分布情况如表1和图1所示。连锁群命名参考Kim等[2]命名方法。遗传连锁图总共包含12个连锁群(Lg.1-Lg.12)(图1), 连锁群上的标记数量从5(Lg.3)到35(Lg.11)不等。图谱总长度为1 164 cM, 包含243个标记, 标记平均间距4.79 cM。连锁群最长的为124.5 cM(Lg.7), 最短的为41.4 cM(Lg.2)。在Lg.3、Lg.5、Lg.7、Lg.9上分别有一个超过25 cM的间隙。具体各连锁群的长度、标记数目、标记平均间距见表1。

图1 分子标记遗传连锁图
左侧为分子标记在连锁图上的遗传位置(cM), 右侧为标记名称。

表1 分子标记在连锁群上的分布
3 讨论

1990年, 美国的Hulbert发表了世界上第一张高粱的分子遗传连锁图, 该连锁图包含37个来源于玉米的RFLP标记, 总长度为283 cM[3]。随后, 高粱分子作图得到快速发展。本研究室就曾经以定位甜高粱茎秆汁液含糖量及其相关性状的QTL为目的构建了甜高粱的分子遗传连锁图[4]。本研究通过一个籽粒高粱品种和一个帚高粱品种杂交所得的F2群体构建了一张总长度为1 164 cM的遗传连锁图, 包含243个SSR标记, 标记平均间距为4.79 cM。从图1可以看出, 在Lg.3、Lg.5、Lg.7、LG.9连锁群上分别还有比较大的间隙, 而且Chr.1和Chr.2两条染色体还分别分成了2个部分, 在这些间隙开发更多标记可能能够弥补这些缺陷。另外, Lg.4、Lg.9、Lg.10连锁群成簇分布现象也比较严重。

构建分子遗传连锁图只是本研究的开始, 结合之前对该F2群体田间考察所得穗柄长、穗枝梗长等表型数据[5], 希望可以定位到穗型相关基因的QTL位点, 为精细定位相关基因奠定基础。

(责任编辑:侯春晓)

参考文献:
[1] MURRAY M G, THOMPSON W F. Rapid isolation of high molecular weight plant DNA[J]. Nucleic Acids Research, 1980, 8(19): 4321-4325. [本文引用:1]
[2] KIM J S, KLEIN P E, KLEIN R R, et al. Chromosome identification and nomenclature of Sorghum bicolor[J]. Genetics, 2005, 169(2): 1169-1173. [本文引用:1]
[3] HULBERT S H, RICHTER T E, AXTELL J D, et al. Genetic mapping and characterization of Sorghum and related crops by means of maize DNA probes[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 1990, 87(11): 4251-4255. [本文引用:1]
[4] 翟国伟. 甜高粱茎秆汁液含糖量及其相关性状的QTL定位[D]. 金华: 浙江师范大学, 2010. [本文引用:1]
[5] SHAO J F, ZHAI G W, WANG H. Study on genetic feature of Sorghum panicle type traits[J]. Bulletin of Science and Technology, 2019, 35(2): 46-48. [本文引用:1]