SSR在玉米種質資源分析及評價中的應用

朱祥芬　王黎明

摘要介紹SSR分子標記在玉米遺傳圖譜構建、親緣關系及雜種優(yōu)勢群劃分、孤雌生殖單倍體鑒定等方面的應用，并對SSR標記技術在玉米研究中的應用進行展望。

關鍵詞SSR；分子標記；玉米

中圖分類號S513文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）16-055-02

Application of SSR Marker in Analysis and Evaluation of Maize Germplasm Resources

ZHU Xiangfen， WANG Liming*

（Enshi Autonomous Prefecture Academy of Agricultural Sciences， Enshi， Hubei 445000）

Abstract The application of SSR molecular marker in construction of maize genetic map， the genetic relationship and the heterotic groups division， identification of parthenogenesis haploid were introduced， the application of SSR molecular marker in maize research was forecasted.

Key words SSR； Molecular marker； Maize

在玉米新品種選育及生產(chǎn)過程中已得到證明，玉米品種的更新?lián)Q代，首先需要獲得突破性自交系，而突破性自交系來源于突破性種質，種質資源是玉米新品種選育的重要物質基礎，新品種的獲得即是新優(yōu)良種質資源利用的結果[1]。但我國優(yōu)良種質資源越來越狹窄，嚴重影響我國玉米育種研究和生產(chǎn)，難以獲得高產(chǎn)優(yōu)質多抗的突破性玉米新品種[2-3]。研究表明，廣泛外引優(yōu)良種質、開展玉米種質的創(chuàng)新及對引進和創(chuàng)新的種質進行分析和評價研究是十分必要的，才能從根本上解決我國育種工作中種質資源不足的問題。因此，對已有種質及外引種質的篩選、鑒定、分析和評價是利用種質的一個重要環(huán)節(jié)。研究者們主要利用常規(guī)的表型、生理和生化指標鑒定等方法對種質進行分類、評價，具有很大的局限性，目前，隨著分子標記技術的日益成熟，該技術廣泛應用于玉米種質資源的創(chuàng)新與評價中，為創(chuàng)新和評價玉米種質提供了新手段[4]。

1構建玉米種質的遺傳圖譜

玉米種質的遺傳圖譜既是對玉米遺傳研究的重要內容，又是進行種質資源評價、分析和利用的理論基礎和依據(jù)。過去遺傳圖譜的構建幾乎都是根據(jù)玉米自交系的形態(tài)、生理和生化等常規(guī)標記進行的，這些遺傳標記的數(shù)量在構成作圖群體中極為有限，因此，遺傳圖譜的發(fā)展極為緩慢，導致對玉米種質的分析、評價相對滯后。近年來，隨著生物技術的快速發(fā)展，DNA重組技術的問世將分子生物學帶進了大部分生物學科，基于DNA重組技術的SSR分子標記可以迅速尋找材料DNA分子間多態(tài)性差異，進而獲得與此差異相連鎖的標記，SSR標記技術快速用于作物遺傳圖譜構建中，該技術的應用加快了遺傳連鎖圖譜的構建和應用。在玉米中比較容易建立和維持較大的后代分離群體，分子圖譜的構建進展就更容易。1993年后，許多玉米科研工作者利用SSR分子標記作玉米基因組連鎖圖并取得了顯著成果[5]。向道權等[6]以中國農(nóng)大培育的農(nóng)大3138的F2-3家系為材料，構建了具有80對SSR標記的玉米遺傳連鎖圖譜。趙茂俊等[7]以玉米自交系R15（抗）×478（感）F2分離群體為作圖群體，構建包含146個SSR標記位點的遺傳連鎖圖譜。路明等[8]以掖478×丹340的500個F2單株為作圖群體，構建了具有138個位點的SSR標記遺傳連鎖圖譜。這說明SSR標記能夠建立非常密集及高分辨分子標記遺傳連鎖圖譜。

2 確定種質親緣關系及劃分雜種優(yōu)勢群

育種家們充分認識到種質基礎狹窄的嚴重性后，開始大量創(chuàng)新和外引玉米種質， 近年來種質資源得到了豐富和充實，卻發(fā)現(xiàn)種質的鑒定、分析、評價成為合理有效利用種質的難題，僅采用過去常用的形態(tài)標記、系譜分析、雜種表現(xiàn)以及同工酶等常規(guī)育種方法選擇親本和選配組合難度很大，需要進行大量的測交和田間評價，費工費力，且易受環(huán)境因素的影響，在很大程度上依賴于育種者的經(jīng)驗，缺少預見性。近年來，在玉米中成功開發(fā)出大量SSR引物，迅速出現(xiàn)了用SSR標記進行雜種優(yōu)勢的研究[9]，利用該技術快速確定親本之間的遺傳差異和親緣關系，然后通過相關分析、聚類分析等數(shù)量遺傳分析手段，對不同親緣物種的分類、遺傳距離、系統(tǒng)發(fā)育、親緣關系等進行分析，劃分出雜交優(yōu)勢群，這可以更加有效地選配雜交親本，提高雜交種選育的效率。國內外研究者開展了廣泛研究，Bantte等[10]利用SSR標記技術把l3個印度自交系和10個CIMMYT自交系劃分為2個雜種優(yōu)勢群。Senior等[11]利用70對SSR引物對94份自交系的遺傳多態(tài)性進行了分析，將94份供試材料劃分為9個類群。吳渝生等[12]利用SSR標記對代表云南不同生態(tài)地區(qū)的16份糯玉米和14份爆裂玉米地方種質進行遺傳多樣性分析，將16份糯玉米種質劃分為3個類群和5個亞群，將14份爆裂玉米種質劃分為3個類群和4個亞群。杜金友等[13]利用SSR方法將23份玉米種質劃分為5組，所得結果與系譜法分析結果基本一致。王鐵固等[14]以6個玉米群體為材料，利用SSR標記將供試材料分為四大類。聶永心等[15]利用SSR標記研究了33個玉米自交系的遺傳變異，初步進行了雜種優(yōu)勢群劃分。肖木輯等[16]利用SSR標記技術將遼寧省37份玉米自交系劃分為6個類群。李新海等[17]、李曉輝等[18]先后多次利用SSR標記研究玉米自交系的遺傳變異，并進行了雜種優(yōu)勢群劃分，結果表明，劃群結果與田間產(chǎn)量配合力劃分及系譜分析基本一致。袁力行等[19]利用SSR標記將29份供試材料劃分為四平頭、旅大紅骨、LSC、BSSS和PA 5個類群，并把系譜來源不明的種質劃分到相應的雜種優(yōu)勢群中。劉?；鄣萚20]利用SSR分子標記技術對廣泛應用的12個玉米骨干自交系進行遺傳多樣性分析，并劃分了雜種優(yōu)勢群。王鳳格等[21]將38個系譜來源明確且來源復雜的玉米自交系分為瑞德、蘭卡斯特、旅大紅骨、塘四平頭、Pl、P2和熱帶素灣7個類群。肖木輯等[22]應用SSR對66份東北地區(qū)主要玉米自交系的遺傳多樣性進行了分析，并分成5個類群。劉世建等[23]利用SSR標記將28個自交系劃分到現(xiàn)有的幾大雜種優(yōu)勢群中，僅有少數(shù)地方玉米自交系可形成單獨的大類群。番興明等[24]利用SSR標記將18個優(yōu)質蛋白玉米（QPM） 自交系劃分為五大群，且發(fā)現(xiàn)SSR標記劃群與田間產(chǎn)量配合力劃分結果及系譜分析結果基本一致。這證明SSR能較真實地反映自交系間的遺傳多樣性，在估測遺傳多樣性、劃分雜種優(yōu)勢群等方面的應用效果好，鑒定效率高，為玉米育種程序的制定提供有力的技術支撐。

3鑒定玉米孤雌生殖單倍體

孤雌生殖產(chǎn)生的單倍體是種質資源的前身，通過孤雌生殖單倍體加倍獲得DH系，是快速獲得優(yōu)質種質資源的途徑之一，但通過人工肉眼對孤雌生殖單倍體的鑒定是一個高成本、低效率的工作，隨著分子標記技術的產(chǎn)生，該技術被應用于孤雌生殖單倍體鑒定中，湯飛宇等[25]利用SSR標記技術結合農(nóng)藝性狀調查對孤雌生殖來源的雙單倍體進行鑒定，準確性較高，但費工費時，成本較高。該技術在此方面的應用還需要進一步研究。

4構建DNA指紋庫和分辨作物品種的派生來源

目前，玉米育種界常應用少數(shù)骨干種質選育新品種，這導致玉米新品種間的遺傳差異越來越小，僅依據(jù)形態(tài)學進行玉米品種的鑒別難度越來越大，同時也不利于收集、整理、篩選品種資源及選育、保護新品種，也不利于玉米開發(fā)中生產(chǎn)、經(jīng)營、管理種子。譚君等[26]對西南地區(qū)生產(chǎn)上使用的73份玉米種質材料進行SSR分析，構建了西南地區(qū)常用玉米自交系的DNA指紋庫。李曉輝等[27]采用79對SSR引物分析了86個玉米雜交種的72份親本自交系的遺傳多態(tài)性，構建86個雜交種的DNA指紋圖譜數(shù)據(jù)庫，進而確定10對核心引物和判別標準用于親子鑒定研究。郭景倫等[28]僅用6個SSR引物的指紋組合即可將46個自交系相互區(qū)分開。研究表明，在玉米上，分子標記尤其SSR是構建DNA指紋庫和分辨品種派生來源的一個有效手段。

5展望

SSR標記技術具有明顯的優(yōu)越性，它可以用于構建玉米種質的遺傳圖譜、確定種質親緣關系及劃分雜種優(yōu)勢群、鑒定玉米孤雌生殖單倍體、構建DNA指紋庫和分辨作物品種的派生來源等方面，為分析、鑒定和評價玉米種質資源提供了簡便、快捷、高效的分析方法。在玉米遺傳育種中，將SSR標記技術同常規(guī)育種相結合，能快速拓寬和評價玉米種質資源，提高選育突破新品種機率，加快育種進程，減少育種的盲目性，該技術將具有廣闊的應用前景。

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