DNA分子標記在小麥抗病育種中的應用

吳波

（鄂倫春自治旗農業經營管理站，內蒙古自治區 呼倫貝爾 165450）

1 DNA分子標記

電泳譜帶是DNA分子標記使用最普遍的展現形式，并且根據技術選擇使用的不同會出現兩種不同的方式：第一種，核心技術是分子雜交的分子標記。這種分子標記的技術又分為兩種，主要是根據標記方法不同而分類。一種是RFLP標記，另一種則是小衛星DNA的標記方式。第二種，核心技術為PCR的分子標記。這種方式的分子標記法則可以分成三大類。1、單引物的PCR標記，主要 有 DAFs、RAPDs、AP-PCR、SPARs、DAMD、ISSR2、具有選擇性的3'端的雙引物的PCR標記，主要有AFLP標記;3、雙引物具有特異性的PCR標記，主要有STS、SCAR、STMS、微衛星 DNA、RAMP 、CAPS 。

2 分子標記技術的應用

2.1 建立抗病基因的分子標記

對于基因的性狀以及數量等方面進行標記時，BSA集群式分離分析的方法是建立分子標記最行之有效的方式。通過BSA法將標記基因和抗病基因進行連鎖時主要有以下兩種情況。第一種是被標記物種具有遺傳圖譜，即已建立了相應的遺傳圖譜的。只需要將材料根據遺傳圖譜進行直接直接擴增標記。對于需要標記的材料在群體上必須保證足夠大，且標記材料需要具有多態性，標記需要和目標的性狀具有連鎖性。對于小麥，遺傳圖譜已經建立，因此在對小麥的抗病基因進行標記選擇的時候，就可以使用這種方式。第二種則是材料的遺傳圖譜還未建立，或者是建立的遺傳圖譜在密度上不能滿足要求，則此時我們對于需要的標記則只能通篩選未知的標記進行材料的選擇了。

2.2 輔助選擇的分子標記

分子標記的輔助選擇不會受到時空性的基因表達的影響，并且不會受到其他的基因效應以及環境的影響，是一種較為理想的育種方式，結果較為可靠，且育種的年限較之其他方式也較短。是通過對對分子標記的基因型性狀機密連鎖的目標基因或者是對標記的全基因組基因型進行分析得來的，利用階段可以是早起的時代或者是早起的生長發育階段，甚至半粒種子或者是胚乳都可以進行利的PCR分析技術。這種分析技術是對目的基因在苗前階段的種子是否已經存在的鑒定方式，這種標記輔助的分子標記選中技術在育種領域內已經成為了遺傳育種技術的領先技術研究，開始得到了育種和遺傳界雙方的關注。并且隨著分子技術在現代的發展不斷的加快，有關分子標記技術的研究實驗費用越來越低，這種以分子標記為主要核心內容的選種工具會成為植物育種的最佳手段。

2.3 對抗病目的基因進行定位

在現代的生物遺傳育種領域對于小麥的同源染色體進行構建的幾種標記技術的應用越來越廣泛，主要是有SSR技術、STS技術、RAPD技術以及RFLP技術，這幾種對染色體群進行構建的技術在小麥抗病性狀的定位和標記上得到了良好的應用，并且取得了良好的成效，且由于技術本身就具有的活力使得發展的空間也很大。分子標記在形狀上和目標的抗病基因進行連鎖，使得根據遺傳圖譜就很容易找到抗病基因的位置，并令其和相應需要結合的染色體進行結合，通過對分子標記同基因之間進行的距離計算，可以對基因位置進行更加準確的定位。另外除了上述方式之外，對于作為育種的基因定位還有缺體定位的方式，就是通過對對于染色體臂上的缺體進行標記用以確定物理位置的方式，主要就是對標記的染色體進行確定再通過其雙端的一對體系對染色體臂上的標記進行確認進而進行定位的方式。

2.4 抗病基因的克隆

抗病基因的克隆是遺傳標記和基因組作圖最重要的應用之一。隨著高密度遺傳圖譜和物理圖譜的構建,基于圖譜的基因克隆已成為可能。目前,研究者能夠對目標基因精確定位,即能夠在目標基因側翼得到連鎖非常緊密的分子標記鑒定出與其有關的克隆,繼之以亞克隆和染色體步行或染色體登陸獲得目的基因的染色體片段,最終在輔之以轉化和互補測驗加以驗證。近年來,運用圖譜克隆技術已分離到了一些與抗病有關的基因。抗病基因的克隆并不是研究的最終目的。基因克隆后能夠加深對其基本功能的了解并可對其修飾以創造新的表型,還能實現在不同品種或物種間的轉移,增加對基因的利用程度。

3 分子標記技術應用前景展望

小麥是世界最主要的糧食作物,長期以來其品種遺傳改良在各國都受到高度重視,分子標記的應用也極大地促進了這一工作的進展。傳統植物育種往往要創造分離群體,經過表型性狀篩選,費時費力。DNA標記在數量上幾乎無限,不受遺傳背景和基因互作等因素的影響,操作也相對簡便。近年來發展起來的分子標記技術,是開發利用作物種質資源的有力工具,預計在不久的將來可能在以下幾個方面取得突破。

3.1 廣泛開發利用種質資源,拓寬育種基礎

利用分子標記技術,能夠準確鑒定種質資源中的優異農藝性狀基因的多樣性,特別是能夠從農藝性狀不良的野生種中,鑒定出其中蘊藏著的優良農藝性狀基因,這將發掘出大量的未被利用的優良農藝性狀的基因,大大拓寬育種的物質基礎。

3.2 標記目的基因,提高育種效率

進行種質資源中重要農藝性狀基因的分子作圖與標記,DNA分子標記可直接反映其DNA水平的遺傳變異,借助DNA分子標記輔助選擇,突破了傳統選擇的方法,在育種中可以不受環境條件的干涉與影響,做到準確地對育種目標進行選擇,并可以對雜種在早代進行快速準確地選擇,這將大大縮短育種周期,提高育種效率,加快育種的進程。

3.3 揭示物種親緣關系,有效進行種質資源創新

野生近緣植物是一個巨大的基因寶庫。通過遠緣雜交進行種質創新,是育種工作取得突破的途徑之一,在遠緣雜交中,分子標記不僅可以精確檢測外源染色體,而且可以廣泛地揭示外源染色體與栽培物種染色體的部分同源關系,這對有效轉移外源基因十分重要。

3.4 鑒定遺傳多樣性,確定雜優育種的親本選配

雜優育種是糧食產量取得突破的另一條重要途徑。分子標記可以揭示雜種優勢的遺傳基礎,鑒定種質資源(親本)的遺傳多樣性,對其進行分類,從而有效地選配親本。

結語

建立于DNA基礎上的分子標記技術對小麥抗病育種具有重要作用。文章闡述了DNA分子標記技術及其在小麥抗病育種上的應用,展望了分子標記技術在小麥抗病基因的定位、克隆、分子標記輔助選擇和種質資源研究方面廣闊的應用前景。

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