全基因組關(guān)聯(lián)分析在作物育種研究中的應(yīng)用

曹英杰 楊劍飛 王 宇

(東北林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150040)

作物的馴化及育種過程對作物的遺傳多樣性具有重要的影響,了解作物表型變異的遺傳基礎(chǔ)能夠幫助人們有效地利用現(xiàn)有的遺傳多樣性資源提高育種效率以及促進作物產(chǎn)量和品質(zhì)的改良[1]。但重要的農(nóng)藝性狀如作物產(chǎn)量、作物品質(zhì)以及植物抗病性、抗逆性是由多個基因共同控制決定的連續(xù)性狀,其表型變異受多種環(huán)境條件和內(nèi)源遺傳物質(zhì)的影響,與單基因控制的性狀相比,其遺傳基礎(chǔ)更復(fù)雜。

大量研究表明,分子標(biāo)記是研究作物重要農(nóng)藝性狀,挖掘相關(guān)基因的重要手段之一,如Michelmore等[2]基于孟德爾遺傳定律提出了群體分離分析法(bulked segregant analysis,BSA),并表明此方法可明顯提高性狀關(guān)聯(lián)分子標(biāo)記的開發(fā)效率,加快作物基因組學(xué)的研究進程;Zheng 等[3]提出了一整套應(yīng)用分子標(biāo)記輔助選擇育種(maker-assisted selection,MAS)的程序,主要通過限制性片段長度多態(tài)性(restriction fragment length polymorphism,RFLP)、簡單重復(fù)序列(simple sequence repeat,SSR)、序列特異性擴增區(qū)(sequence characterized amplified region,SCAR)、序列標(biāo)志位點(sequence tagged sites,STS)等分子標(biāo)記,進行作物的遺傳輔助育種。此外,隨著第二代測序技術(shù)(next general sequencing,NGS)的迅猛發(fā)展,進一步為數(shù)量性狀研究以及基因功能挖掘提供了更有利的技術(shù)支撐,其中以序列為基礎(chǔ)的單核苷酸多態(tài)性標(biāo)記(single nucleotide polymorphism,SNP)直接用于分子育種的遺傳連鎖圖構(gòu)建,極大地提高了遺傳圖譜的分辨率及精確度[4-5]。有研究者利用高密度的遺傳圖譜和適用于特定性狀的分離群體在多個作物中定位出控制作物產(chǎn)量、品質(zhì)、生物和非生物抗性等重要農(nóng)藝性狀的基因和主效數(shù)量性狀位點(quantitative. trait loci,QIL)[5-8]。……