分子標(biāo)記及其在作物育種上的應(yīng)用

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1、2002年12月韶關(guān)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Dec.2002第23卷　第12期JournalofShaoguanUniversity(NaturalScience)Vol.23No.12分子標(biāo)記及其在作物育種上的應(yīng)用李海渤(韶關(guān)學(xué)院英東生物工程學(xué)院,廣東韶關(guān)512005)摘要:分子標(biāo)記是隨著遺傳學(xué)的發(fā)展而誕生的一種基于DNA多態(tài)性的遺傳標(biāo)記.主要綜述了幾種分子標(biāo)記的基本原理及其在作物育種上的應(yīng)用,實(shí)踐證明,分子標(biāo)記技術(shù)為作物育種提供了一種新的研究手段,必將在作物育種領(lǐng)域開拓廣闊的應(yīng)用前景.關(guān)鍵詞:分子標(biāo)記;作物育種;DNA多態(tài)性

2、中圖分類號(hào):Q341文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A　　文章編號(hào):1007-5348(2002)12-0100-07作物育種的目標(biāo)之一是改良現(xiàn)有品種、創(chuàng)造新品種,使之更符合人類生產(chǎn)和生活需要.早期的良種選育工作主要是憑感官對當(dāng)時(shí)所需要的性狀進(jìn)行選擇,如植株的高矮、籽粒的飽滿度、植株的抗性等.經(jīng)過這種途徑,雖然創(chuàng)造了一些具有優(yōu)良性狀的品種,但這種育種方式尚處于感性和經(jīng)驗(yàn)性階段,具有一定的盲目性和機(jī)遇性.隨著遺傳學(xué)的發(fā)展,遺傳標(biāo)記經(jīng)歷了形態(tài)學(xué)標(biāo)記、細(xì)胞學(xué)標(biāo)記、生化標(biāo)記和分子標(biāo)記等幾個(gè)階段.在此過程中,育種家們試圖利用遺傳標(biāo)記指導(dǎo)作物育種過程中的親本

3、選配和后代目標(biāo)性狀的選擇,然而由于技術(shù)水平的限制,最初的遺傳標(biāo)記對指導(dǎo)育種工作帶有局限性,實(shí)用性有限.分子標(biāo)記的出現(xiàn)與發(fā)展,為作物育種注入了前所未有的活力,分子標(biāo)記在作物育種上得到廣泛的應(yīng)用.1　分子標(biāo)記的類型分子標(biāo)記是指以DNA多態(tài)性為基礎(chǔ)的遺傳標(biāo)記.其特點(diǎn)是直接以DNA的形式存在;標(biāo)記數(shù)量無限,遍布于整個(gè)染色體組;標(biāo)記位點(diǎn)非常豐富;性狀穩(wěn)定,不受環(huán)境條件影響;許多標(biāo)記是共顯性標(biāo)記,因而從它誕生的一開始就展示了極大的生命力.分子標(biāo)記可根據(jù)不同的研究手段分為如下類型:111RFLP(RestrictionFragmentLen

4、gthPolymorphism)標(biāo)記1980年,Bostein提出了RFLP標(biāo)記方法.其基本原理是由于DNA序列不同,或DNA序列發(fā)生插入、缺失、易位等結(jié)構(gòu)變化,從而造成限制性內(nèi)切酶的酶切位點(diǎn)發(fā)生改變,當(dāng)基因組DNA與限制性內(nèi)切酶相互作用后,便會(huì)產(chǎn)生不同長度的限制性片段,再通過電泳、轉(zhuǎn)膜,然后用放射性標(biāo)記的同源DNA片段作為探針與其雜交,經(jīng)放射自顯影來檢測樣品之間的差異.RFLP標(biāo)記的優(yōu)點(diǎn)是不受環(huán)境條件和發(fā)育階段的影響;無表型效應(yīng);在等位基因之間收稿日期:2002-09-11作者簡介:李海渤(1973-),男,河北唐山人,韶關(guān)

5、學(xué)院英東生物工程學(xué)院助教,碩士,主要從事作物遺傳育種研究.?1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第12期李海渤:分子標(biāo)記及其在作物育種上的應(yīng)用·101·一般表現(xiàn)為共顯性;結(jié)果穩(wěn)定、重復(fù)性好.缺陷是該技術(shù)對DNA要求量較大;要求純度較高;運(yùn)用同位素標(biāo)記對人體有害;所花費(fèi)的人力、物力較大.該技術(shù)廣泛應(yīng)用于生物的遺傳作圖、基因定位、種質(zhì)資源評估、分子標(biāo)記輔助選擇等方面.112RAPD(RandomAmplifiedPolymorphismDNA)

6、標(biāo)記[1,2]該標(biāo)記是由Williams等和Welsh等在PCR技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種分子標(biāo)記.其原理是采用人工合成的10個(gè)堿基的寡聚核苷酸作為隨機(jī)引物,以基因組DNA為模板,在94℃左右變性后,在較低溫度下分別與DNA的兩條單鏈發(fā)生退火反應(yīng),在DNA聚合酶的作用下對基因組特定的DNA區(qū)域進(jìn)行反復(fù)擴(kuò)增,最后通過瓊脂糖凝膠電泳檢測擴(kuò)增片段的差異.造成RAPD譜帶差異的原因可能是:核苷酸置換造成引物無法與結(jié)合位點(diǎn)匹配;結(jié)合位點(diǎn)的缺失;結(jié)合位點(diǎn)間大片段的插入造成擴(kuò)增中斷;由于插入或缺失突變使擴(kuò)增產(chǎn)物大小發(fā)生改變.RAPD技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

7、是自動(dòng)化程度高;費(fèi)用低;無放射性污染;信息量較大及簡便快速等.其缺陷是不十分穩(wěn)定;重復(fù)性較差;對反應(yīng)條件比較敏感.該技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于遺傳多樣性分析、物種進(jìn)化、品種鑒定、分類等研究領(lǐng)域.113SSRs(SimpleSequenceRepeats)技術(shù)生物體基因組中,普遍存在1～4個(gè)堿基組成的簡單重復(fù)序列,其重復(fù)次數(shù)可達(dá)百次以上,且重復(fù)次數(shù)變化很大,但在該重復(fù)序列兩端的序列卻是高度保守的.SSRs技術(shù)就是利用其兩側(cè)保守序列設(shè)計(jì)一對引物,再利用PCR技術(shù)對每個(gè)位點(diǎn)的微衛(wèi)星序列進(jìn)行特[3]異擴(kuò)增,再經(jīng)聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測擴(kuò)增產(chǎn)物,

8、便可確定該物種擴(kuò)增片段的多態(tài)性.該技術(shù)的特點(diǎn)是需DNA量較少;為共顯性標(biāo)記;顯示的帶型簡單、客觀明確.現(xiàn)在該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于遺傳圖譜的構(gòu)建、種質(zhì)資源的鑒定、遺傳多樣性評估等方面.114AFLP(AmplifiedFrangementLengthPolymorphism)標(biāo)記[