DNA分子標(biāo)記技術(shù)在果樹(shù)研究中的應(yīng)用

溫映紅+龐傳明+李小平

摘 要：該文在查閱大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，綜述了DNA分子標(biāo)記技術(shù)及其在果樹(shù)品種鑒定、種質(zhì)資源保存、果樹(shù)基因標(biāo)記、分子遺傳圖譜構(gòu)建、多樣性檢測(cè)等方面的應(yīng)用，并對(duì)其現(xiàn)階段存在問(wèn)題和今后的發(fā)展前景進(jìn)行了分析討論。

關(guān)鍵詞：DNA分子標(biāo)記技術(shù)；果樹(shù)；研究；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào) S66 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2014）20-27-02

DNA Molecular Markers and its Application on the Research of Fruit Trees

Wen Yinghong et al.

（Pomology Institute，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Taigu 030815，China）

Abstract：In this paper，the application of DNA molecular markers in fruit trees was reviewed from following aspects： cultivars identification，germplasm resource research，genetic diversity detection，molecular genetic mapping construction，genetic marker were research，its problems and development in the future were also discussed.

Key words：DNA molecular markers；Fruit tree；Research；Application

作為一種重要的栽培作物，果樹(shù)在我國(guó)乃至全世界的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中都扮演著十分重要的角色。DNA分子標(biāo)記技術(shù)的發(fā)展，為果樹(shù)品種的鑒定、親緣關(guān)系的分析、種質(zhì)資源的保存、分子遺傳圖譜的構(gòu)建、控制重要農(nóng)藝性狀基因的標(biāo)記定位等方面的研究提供了理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)[1-2]。

1 DNA分子標(biāo)記技術(shù)概述

DNA分子標(biāo)記技術(shù)是隨著生物技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一類(lèi)重要的遺傳標(biāo)記技術(shù)，它有著不受材料來(lái)源的影響和環(huán)境條件的限制、多態(tài)性高、遺傳穩(wěn)定好、標(biāo)記位點(diǎn)多、共顯性、選擇中性、重復(fù)性好、檢測(cè)迅速、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)，因而被視為理想的遺傳標(biāo)記技術(shù)，迅速得到發(fā)展。

隨著分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、生物化學(xué)等學(xué)科理論研究的不斷深入和實(shí)踐應(yīng)用的不斷成功，DNA分子標(biāo)記技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用于遺傳育種、種質(zhì)資源鑒定、植物抗病基因定位、植物分類(lèi)等諸多研究領(lǐng)域。DNA分子標(biāo)記技術(shù)主要分為3類(lèi)：第一類(lèi)以Southern雜交為基礎(chǔ)，RFLP （Restriction Fragment Length Polymorphism）為代表；第二類(lèi)以PCR技術(shù)為基礎(chǔ)，RAPD（Randomly Amplified Polymorphic DNA）、STS（Sequence Tagged Site）、SCAR（Sequence Characterized Amplified Region）和AFLP（Amplified Fragment Length Polymorphism）為代表；第三類(lèi)以重復(fù)序列為基礎(chǔ)，SSR（Smiple Sequence Repeat）為代表。經(jīng)常應(yīng)用于果樹(shù)研究的DNA分子標(biāo)記有RFLP、RAPD、AFLP、SSR和SCAR等。

2 DNA分子標(biāo)記技術(shù)在果樹(shù)研究中應(yīng)用

2.1 品種鑒定 果樹(shù)栽培歷史悠久，新老品種繁多，繁殖方式多以無(wú)性繁殖為主，加上不同地域間頻繁的種質(zhì)交流，導(dǎo)致同名異種和同種異名的現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，進(jìn)行準(zhǔn)確、可靠的品種鑒定，對(duì)于避免果樹(shù)品種混亂、保護(hù)果樹(shù)種質(zhì)資源以及育種工作者的知識(shí)產(chǎn)權(quán)等方面都具有著極為重要的作用[1]。DNA分子標(biāo)記技術(shù)直接從DNA分子水平上對(duì)果樹(shù)品種、品系進(jìn)行分類(lèi)鑒定，準(zhǔn)確、高效、信息量大，近幾年來(lái)已得到了廣泛的應(yīng)用[3]。

前人在果樹(shù)品種鑒定方面取得了很好的成績(jī)。例如：Koller等應(yīng)用引物P2（5′ACGAGGGACT3′）成功區(qū)分了11個(gè)蘋(píng)果品種；Tancred等將澳大利亞選育的特早熟品種GB-63-43與其余3個(gè)相似品種區(qū)分開(kāi)；祝軍等應(yīng)用RAPD技術(shù)區(qū)分了16個(gè)蘋(píng)果品種，應(yīng)用AFLP技術(shù)區(qū)分了25個(gè)蘋(píng)果品種[4]；彭建營(yíng)等應(yīng)用RAPD技術(shù)對(duì)幾個(gè)棗品種的親緣演化關(guān)系進(jìn)行了研究，認(rèn)為山東龍棗與河北龍棗為同一品種[5]；徐碧玉等應(yīng)用RAPD技術(shù)利用同一引物可以初步區(qū)分出10個(gè)芒果品種；于曉英等對(duì)35份香蕉種質(zhì)材料進(jìn)行了AFLP分子標(biāo)記，結(jié)果表明幾內(nèi)亞、蘋(píng)果以及陽(yáng)江矮3份香蕉種質(zhì)材料實(shí)際為一個(gè)品種[6]。此外，龍眼、越桔、柿等樹(shù)種也已經(jīng)開(kāi)展了這方面的研究工作。

2.2 果樹(shù)種質(zhì)資源的保存 種質(zhì)資源是人類(lèi)寶貴的財(cái)富，果樹(shù)種質(zhì)資源是選育優(yōu)良果樹(shù)新品種和改良現(xiàn)有果樹(shù)品種的物質(zhì)基礎(chǔ)。DNA分子標(biāo)記技術(shù)可以避免果樹(shù)種質(zhì)資源保存中常常發(fā)生的混淆和重復(fù)問(wèn)題，為果樹(shù)種質(zhì)資源的分類(lèi)鑒定和保存提供了全新的技術(shù)方法[7]。用DNA分子標(biāo)記技術(shù)建立“核心種質(zhì)”的效果較好，只占全部種質(zhì)資源10%左右的“核心種質(zhì)”能夠最大限度地代表種質(zhì)資源的遺傳多樣性，因此建立“核心種質(zhì)”是提高果樹(shù)種質(zhì)資源管理質(zhì)量和效率的重要途徑[8-10]。

2.3 果樹(shù)基因標(biāo)記 果樹(shù)基因標(biāo)記的目標(biāo)基因主要是控制其重要農(nóng)藝性狀的遺傳基因，篩選與這些目標(biāo)基因連鎖的相關(guān)遺傳基因，是構(gòu)建果樹(shù)分子遺傳圖譜以及基因定位和克隆的基礎(chǔ)，也是果樹(shù)分子輔助育種的前提。目前，已經(jīng)有大量的與果樹(shù)重要農(nóng)藝性狀相關(guān)的基因被標(biāo)記并且廣泛地應(yīng)用。遺傳圖譜的構(gòu)建為果樹(shù)基因標(biāo)記的研究奠定了一定的基礎(chǔ)，大多數(shù)控制果樹(shù)重要農(nóng)藝性狀的基因都表現(xiàn)為數(shù)量遺傳的特點(diǎn)，如產(chǎn)量高低、品質(zhì)優(yōu)劣和成熟期等等；也有許多農(nóng)藝性狀表現(xiàn)為質(zhì)量遺傳的特點(diǎn)，如抗病性和抗蟲(chóng)性等[1]。endprint

2.4 分子遺傳圖譜構(gòu)建 DNA分子標(biāo)記是構(gòu)建遺傳圖譜的主要標(biāo)記，前人已經(jīng)應(yīng)用分子標(biāo)記技術(shù)為蘋(píng)果、桃、葡萄、櫻桃、杏等樹(shù)種構(gòu)建了遺傳圖譜。近些年來(lái)，隨著DNA分子標(biāo)記技術(shù)的發(fā)展，果樹(shù)分子遺傳圖譜的研究進(jìn)展相對(duì)較快，果樹(shù)遺傳圖譜己經(jīng)達(dá)到了一定的密集度，構(gòu)建高密度的遺傳圖譜不僅在很大程度上提高了果樹(shù)育種工作的預(yù)見(jiàn)性，還可以為基因搜集的量化和種質(zhì)資源的保存提供較為科學(xué)的依據(jù)[5]。

2.5 遺傳多樣性檢測(cè) 遺傳多樣性是生命系統(tǒng)的基本特征，它能夠反映某物種適應(yīng)環(huán)境的能力以及該物種可能被改造和利用的潛力。DNA分子標(biāo)記技術(shù)是檢測(cè)果樹(shù)種質(zhì)資源遺傳多樣性的有效工具。例如，Warburton等對(duì)130多個(gè)桃品種的遺傳多樣性進(jìn)行RAPD分析，認(rèn)為亞洲供試品種的遺傳多樣性比較多樣，而美國(guó)的品種比較單一；Bower等應(yīng)用RFLP技術(shù)研究了33個(gè)釀酒葡萄品種的遺傳多樣性；張開(kāi)春等在DNA分子水平上對(duì)我國(guó)蘋(píng)果屬無(wú)融合生殖種質(zhì)資源平邑甜茶的遺傳多樣性進(jìn)行了RAPD分析[7]。

3 問(wèn)題與展望

雖然果樹(shù)的DNA分子標(biāo)記技術(shù)起步相對(duì)晚、基礎(chǔ)薄弱、發(fā)展緩慢，但也取得了不錯(cuò)的成績(jī)。現(xiàn)階段，果樹(shù)DNA分子標(biāo)記技術(shù)發(fā)展中存在的主要問(wèn)題是：對(duì)控制果樹(shù)重要農(nóng)藝性狀的基因研究較少，遺傳圖譜標(biāo)記間的距離較大，現(xiàn)有標(biāo)記不能很好地與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合等。因此，在今后的工作中應(yīng)更加注重與果樹(shù)農(nóng)藝性狀尤其是重要經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)的數(shù)量性狀分子標(biāo)記，多種標(biāo)記技術(shù)相結(jié)合加強(qiáng)QTL作圖，增加圖譜的飽和度，傳統(tǒng)育種方法與分子標(biāo)記相結(jié)合，降低育種成本、提高育種效率。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，針對(duì)果樹(shù)特有性狀和綜合習(xí)性的分子標(biāo)記技術(shù)將會(huì)得到不斷地完善，而且還會(huì)有更多新的DNA分子標(biāo)記技術(shù)被創(chuàng)造。相信隨著DNA分子標(biāo)記技術(shù)的完善、發(fā)展和應(yīng)用，必將有力地推動(dòng)果樹(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[11-12]。

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