楊樹指紋圖譜建立研究進展

張妍　馮連榮　矯麗曼　李曉鵬　侯庚

摘要 介紹了DNA指紋圖譜技術，總結了楊樹指紋圖譜建立的研究現狀，指出了我國在楊樹指紋圖譜研究與應用方面存在的不足，并提出了相關建議。

關鍵詞 楊樹；指紋圖譜；進展

中圖分類號 S188 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）19-032-02

DNA指紋圖譜是指特定DNA樣品通過分子標記技術所顯示的DNA片段的總稱。它是一種能夠鑒別生物個體之間差異的電泳圖譜，這種圖譜具有豐富的多態性、高度的個體特異性和環境穩定性[1]。隨著分子生物技術的不斷發展，利用分子標記技術，如RFLP、RAPD、AFLP、SSR、ISSR等，使從基因組水平上探討楊樹組間、種間及無性系間的遺傳變異成為可能。

目前生產上應用的楊樹品種比較混雜，它們的生產力水平、適生區域和適合工業原料用途等差異很大，加之生產上對于苗木的遺傳特性和生態生物學習性的了解缺乏，不能很好地發揮不同品種的優良特性，不僅降低了各方面的效益，還可能造成嚴重損失。因此，應用分子標記技術，建立可靠的楊樹品種或無性系分類和鑒定體系，具有重要意義。楊樹指紋圖譜是鑒別品種、品系和無性系的有力工具，也是正確保護和利用楊樹遺傳資源的可靠依據。

1 楊樹指紋圖譜建立研究現狀

1.1 國外研究現狀 以意大利楊樹研究所所長、國際楊樹委員會主席Stefano Bisoffi為首的意大利專家在楊樹育種方面一直處于國際領先地位，他們不僅開展了楊樹指紋圖譜建立研究，還把苗木表型和分子標記指紋圖譜技術結合在一起，開發了商品化苗木快速檢測技術，在保護育種者、防止非法貿易、提高苗木定向的商業化用途和市場準入證書制度等方面有明顯優勢，為楊樹新品種的保護和利用等提供了一種方便、快捷和科學的方式。

1.2 國內研究現狀 目前美國和歐洲一些國家研究走在前列，我國也緊隨其后，主要是基于一些比較重要的質量性狀的分子標記輔助育種和品種資源分子水平劃分、身份鑒別和親緣關系鑒定等。

1.2.1 品種鑒別研究。

李紹臣[2]利用ISSR技術在分子水平上利用DNA指紋圖譜對東北主栽70個無性系進行品種鑒別，結果可靠。李金花等[3]以我國北方地區楊樹人工林廣泛種植的10個黑楊派品種（36楊、50楊、107楊、108楊、111楊、加楊、沙蘭楊、I-214楊、109楊和110楊）為試驗材料，進行了苗期形態特征分析，并利用AFLP標記技術，選用E-TA/M-CAG和E-TC/M-CAG 2對選擇性擴增引物組合，獲得了12條特異性條帶，建立了10個楊樹品種的DNA指紋圖譜，每個品種的擴增帶型互不相同，可為楊樹品種或無性系鑒定提供獨特的特征。研究表明，利用AFLP DNA指紋圖譜可以靈敏地鑒別相近無性系并與形態學鑒別分類結論相吻合， DNA指紋鑒定結合形態學鑒定方法具有較高的準確性和有效性。曹海丹[4]選取河北地區主栽的15種楊樹品種作為樣本開展了DNA條形碼研究，結果表明，序列組合ITS2+matK對15種常見楊屬植物在物種水平的鑒定效率為100%，而ITS2、rbcL、matK、matK+rbcL的鑒定效率分別為50%，17.9%，50%，57.1%，因此，ITS2+matK能夠作為區分和鑒別楊屬植物的潛在條形碼組合使用。賈會霞等[5]對24份楊樹種質進行指紋圖譜構建、遺傳多樣性分析和倍性測試，證實用SSR標記可有效地檢測親本與子代之間的系譜關系，并準確地反映植物的倍性，篩選出3對快速鑒別其中21份楊樹種質的SSR引物，發現5個楊樹種質為三倍體。

1.2.2 親緣關系鑒定研究。

姜岳忠等[6]為了解山東省主栽楊樹品種間的親緣關系，為其分類、鑒別和良種利用提供依據，利用8對引物對23個供試品種進行了AFLP分析，結果表明，8對引物共得到擴增譜帶1 183條，平均多態性比例為77.3%，每對引物鑒別效率為100%；參試品種間遺傳差異較大，遺傳距離為0.14～0.51，平均遺傳距離0.31；當相似系數為0.728，供試品種被分為八大類，聚類結果與其系譜關系一致；運用特殊譜帶建立了分子檢索表，可用于品種分子水平上的鑒定。劉春英等[7]構建了2個白楊雜種無性系及其親本的ISSR指紋圖譜，用于構建指紋圖譜的4個引物都可對試驗中的4個楊樹品種進行鑒別與區分，為楊樹品種鑒定和白楊育種提供理論依據。肖哲麗利用ISSR分子標記技術分析了西北地區常見楊樹品種的親緣關系。楊成超等[8]建立了形態標記、核型分析和AFLP標記相結合的親子鑒定技術體系，對銀白楊×白榆的親子關系進行了鑒定。

1.2.3 遺傳分化研究。宋紅竹等[9]收集了楊屬五大派18個種共44份材料，首次將AFLP分析用于楊屬五大派遺傳分化研究，結果表明，白楊派、胡楊派、大葉楊派被聚類在不同組，說明它們的親緣關系較遠，符合傳統表型形態的分類結果，而青楊派、黑楊派和黑楊派內的雜交種以及派間雜種聚在一組，說明青楊派和黑楊派的親緣關系較近；此外還將楊屬AFLP標記成功地轉換為SCAR標記，可用于108楊品種鑒定和以其作親本的常規雜交育種工作。

2 存在問題

2.1 楊樹指紋圖譜不全 楊樹品種繁多，且不斷有新品種涌現，因此我國現有的楊樹指紋圖譜建立還存在很大空白，距離建立全面的楊樹指紋圖譜數據庫還有很大距離。

2.2 楊樹指紋圖譜未發揮應有的作用 楊樹指紋圖譜的建立主要用于鑒別楊樹品種、品系和無性系，為生產上品種選擇提供依據。但我國楊樹指紋圖譜建立還停留在研究階段，相關種苗管理部門還沒有將指紋圖譜作為品種審（認）定、品種鑒別的重要依據，在生產上還沒有得到應用，沒有很好地發揮其作用。

3 建議與展望

（1）加速開展楊樹指紋圖譜建立研究，進而建立全面的楊樹指紋圖譜數據庫，為楊樹品種身份鑒別提供基礎數據。并開展品種身份鑒別等技術體系研究，結合品種生物學特性、生態學特性建立更為科學全面的鑒定技術體系。

（2）開展楊樹品種身份化和快速檢測技術研究，可以及時為生產服務，為楊樹品種的商品化利用等提供一種方便、快捷和科學的方式，有利于加快我國林木育種商品化步伐，培育出更好的品種和為不同工業原料用途等提供定向的商業化苗木和市場準入優先制，為營林者提供放心苗木和準確的技術支撐。

（3）完善的楊樹指紋圖譜數據庫數量龐大，人工統計較不現實，進一步開展楊樹品種識別數據庫系統的設計研究，可以方便管理楊樹指紋數據，便于進行楊樹指紋查詢和品種識別。有利于種苗管理機構建立圖譜查詢系統，從而大力推廣楊樹指紋圖譜數據庫的應用，嚴格把關品種選擇，進而更好地指導生產中品種選擇和保護育種者權益。

參考文獻

[1] 趙鑫聞，彭儒勝，趙繼梅，等.分子標記及其在楊樹研究中的應用[J].遼寧林業科技，2011（1）：51-54.

[2] 李紹臣.東北主栽楊樹品種的ISSR分析[D].哈爾濱：東北林業大學，2004.

[3] 李金花，宋紅竹，周春江，等.北方地區黑楊派栽培品種的AFLP指紋分析[J].林業科學研究，2009（2）：57-62.

[4] 曹海丹.河北地區主栽楊樹品種DNA條形碼的研究[D].長春：長春理工大學，2013.

[5] 賈會霞，姬慧娟，胡建軍，等.楊樹新品種的SSR指紋圖譜構建和倍性檢測[J].林業科學，2015（2）：72-82.

[6] 姜岳忠，董玉峰，馬玲，等.山東省主栽楊樹品種的AFLP分析與鑒定[J].山東農業大學學報：自然科學版，2010（1）：20-25.

[7] 劉春英，樊軍鋒，高健社，等.楊樹新雜種（無性系）ISSR指紋圖譜的構建[J].西北農林科技大學學報：自然科學版，2013（6）：56-60.

[8] 楊成超，彭建東，李曉宇，等.銀白楊×白榆親子核型分析[J].西北林學院學報，2013（4）：85-87.

[9] 宋紅竹，張綺文，周春江，等.楊樹部分種的AFLP遺傳多樣性分析[J].林業科學，2007（12）：67-72.