导语

构建一个好的群体材料，就好比在给育种研发工作“打地基”。无论是用做基因定位，还是开展机理研究，好的群体材料是实验成功与否的先决条件。

常见的群体材料有：F2群体、RIL群体（重组自交系）、DH系群体（双单倍体群体）、永久F2群体、导入系（单片段代换系）等。

其中，导入系因其背景清晰，遗传相对简单，排除了其他微效位点的影响，深受科研人员的喜爱。只是传统的导入系构建方法周期长、费用高、染色体覆盖不均衡，难以受到广泛的推广应用。

本文将详细介绍一种简单、高效、高质量的导入系构建方法。

01 什么是导入系？

导入系，或者单片段代换系，是指通过杂交和多次回交，结合分子标记筛选，获得的只有少数几个片段或者单个片段的染色体来自供体亲本，其余背景均为轮回亲本的试验材料。

除了供体亲本的少数片段，导入系的背景都是一致的，可以排除供体亲本其他位点或者基因的影响，非常有利于QTL位点的克隆。

排除了背景的影响，导入系有利于放大微效位点的效应，加大表型的差异，利于基因的克隆。对含有共同的供体片段的导入系进行表型鉴定，可以用于基因的初步定位。

02 构建单一位点或性状导入系

如果构建单一位点或者单一性状的导入系：

首先是将供体亲本与受体亲本杂交，再与受体亲本进行回交，在回交后代中挑选具有表型的单株或者含有需要导入位点的单株，继续与受体亲本进行连续的多次回交，最后对获得的稳定的株系进行背景分析，对构建的导入系进行评价。

图1展示的就是对某水稻亲本材料进行抗稻瘟病改良，获得的BC4F3单株基因芯片检测的结果。

图1：抗稻瘟病改良BC4F3单株基因芯片检测结果

03 高效构建覆盖水稻全基因组的导入系

如何高效构建覆盖水稻全基因组的导入系？

双绿源提出了结合基因芯片进行基因指纹分析，回交三代就能完成覆盖水稻全基因组导入系的构建方案。图2那条漂亮的红色对角线，完美地诠释了啥叫全基因组覆盖。

图2：利用基因芯片对水稻导入系进行指纹分析结果

第一步

利用基因芯片，检测亲本的纯度，挑选纯度高的单株进行杂交，获得F1单株。图3是不同亲本纯度的芯片检测示意图。

图3：左图亲本纯合度高，右图亲本纯合度低

第二步

将轮回亲本作为母本，与真杂种F1进行回交，获得BC1F1单株。先用单个标记（比如多态性的SSR标记）或者表型差异确定真实的BC1F1单株，排除受体亲本自交的单株。

利用基因芯片，对24株BC1F1单株进行基因指纹分析。图4是随机挑选的BC1F1单株的芯片检测分析结果，4株BC1F1单株完全覆盖供体亲本全部基因组。

图4：4株BC1F1单株完全覆盖供体亲本全部基因组

第三步

从芯片检测的BC1F1单株中挑选6株能够完全覆盖供体亲本全基因组的单株，作为父本，分别与作为母本的受体亲本进行回交，获得BC2F1单株。

先用单个标记（比如多态性的SSR标记）或者表型差异确定真实的BC2F1单株，排除受体亲本自交的单株。从每个BC1F1回交的后代单株中，挑选12株验证的BC2F1单株进行基因芯片检测。图5是随机挑选的BC2F1单株芯片检测分析结果。

图5：2株BC2F1单株芯片指纹分析结果

第四步

从每个芯片检测的BC2F1单株中挑选4株，共挑选24株，综合分析后能够完全覆盖供体亲本全基因组的单株，作为父本，分别与作为母本的受体亲本进行回交，获得BC3F1。

先用单个标记（比如多态性的SSR标记）或者表型差异确定真实的BC3F1单株，排除受体亲本自交的单株。从每个BC2F1回交的后代单株中，挑选6株验证的BC3F1单株进行基因芯片检测。图6是随机挑选的BC3F1单株芯片分析结果。

图6：2株BC3F1单株芯片指纹分析结果

至此：

我们已经获得了144株（24*6）能够完全覆盖供体亲本全基因组的BC3F1单株，快速高效的完成了导入系的构建。共需要芯片检测242个单株，具体如下：

2（亲本）+ 24（BC1F1）+ 6*12（BC2F1）+ 24*6（BC3F1）= 242

如果每个芯片检测成本按照480元计算，芯片分析总成本为：116160元。

获得的144株BC3F1芯片指纹分析单株，可以继续回交，并结合分子标记检测，获得纯合的单片段导入的导入系单株。

也可以直接自交获得大量分离群体，对相关表型进行精细定位。或者通过具有相同表型的不同导入系之间的相互比较，初步确定基因区段。

综上，从亲本纯度分析，到各回交世代的单株检测，都是利用统一的一套基因芯片，检测的标记都是固定的，所有数据都可以整合进行分析，同时也获得了各导入系之间的基因指纹图谱，非常有利于后续的各项研究。

其实，基因芯片可以做的事，还很多

目录

⊙主效QTL快速定位

⊙基因精细定位和克隆

⊙功能基因鉴定

⊙品种纯合度检测

⊙品种指纹检测，用于品种保护

⊙覆盖全基因组的遗传连锁图谱构建

⊙杂种优势预测

⊙导入系基因型精准鉴定

⊙种质资源分类

⊙品种基因组片段的籼粳特性分析

⊙品种定向改良和新品种培育

⊙品种培育的定制化