葉綠體分子標記和SSR分子標記在藥用植物資源中的應用

宋麗雅

摘 要：葉綠體分子標記和SSR分子標記都是植物遺傳多樣性研究及植物種質資源保護及開發(fā)利用的基礎，面對中藥資源形態(tài)組織多變、化學成分復雜等情況，利用分子標記對藥用植物進行研究可解決其系統(tǒng)發(fā)育、譜系地理、群體遺傳結構、種質鑒定和栽培研究等相關問題。

關鍵詞：葉綠體分子標記; SSR分子標記; 藥用植物資源

中圖分類號：R282.5? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-3315（2020）9-126-002

1.葉綠體分子標記

1.1葉綠體分子標記的優(yōu)勢

葉綠體是植物進行光合作用的場所，具有獨立復制和半自主遺傳等特點。其結構主要是兩個反向重復序列、大單拷貝區(qū)及小單拷貝組成區(qū)[1]。作為僅次于核基因組的第二大基因組，一方面包含大量的遺傳信息，可以為比較基因組研究提供一個較大的信息庫，另一方面與核基因相比，它的編碼區(qū)范圍更小，且更容易受到遺傳漂變的影響，能提供更多有效的變異位點信息。葉綠體分子標記是單親遺傳分子標記比雙親遺傳的分子標記在保存格局變異方面更具有穩(wěn)定性與持久性。因此葉綠體分子標記并不是傳統(tǒng)意識上的保守序列，它置換速率適中，其編碼區(qū)與非編碼區(qū)進化速率不一致，編碼區(qū)的DNA置換可以導致表型變異，是較高分類階元科、目乃至更高系統(tǒng)發(fā)育學研究的基礎;而非編碼區(qū)的突變一般不會對表型造成影響，進化速率較快，能為較低分類階元包括種上和種內水平之間的區(qū)分提供良好的分子標記手段[2]。在加上葉綠體基因測序難度較低，與植物類群之間保持良好的共性，目前在生物多樣性、系統(tǒng)進化、物種鑒定和群體遺傳學等研究領域得到廣泛應用[2，3]。

1.2葉綠體分子標記在藥用植物資源中的應用

（1）品種鑒定，張玉君[4]基于葉綠體分子標記研究山藥的系統(tǒng)進化解決了品種鑒定等問題;（2）遺傳多樣性研究，楊俏俏[5]等開發(fā)了藥食兩用植物藠頭的葉綠體全基因組測序，研究了其遺傳多樣性，明確了蔥屬物種間的親緣關系;（3）品種資源鑒定，孫嘉苓等[6]，利用三七葉綠體全基因組測序，區(qū)分出不同產地的三七栽培居群;李明睿[7]基于葉綠體分子標記，分析了野生人參與栽培人參的遺傳多樣性，揭示了栽培人參起源于野生人參;（4）譜系地理研究，孫榮喜[8]基于葉綠體分子標記，研究了楓香樹的遺傳多樣性及譜系地理研究。因此葉綠體分子標記可以很好地解決構建藥用植物的系統(tǒng)進化。

2.SSR分子標記

2.1SSR分子標記的優(yōu)勢

SSR序列又稱微衛(wèi)星序列，是一串廣泛存在于真核生物基因組中的簡單串聯重復序列（一般以1-6個核苷酸為單位），這些單拷貝重復基因是植物多態(tài)性的重要來源。高頻率的等位基因變異是SSR分子標記成為有價值的遺傳分子標記基礎。SSR分子標記的序列特征使其具有共顯性、分布廣、多態(tài)性高等特點，再加上其操作成本低、效率高，目前已被廣泛運用到藥用植物資源中[9]。

2.2SSR分子標記的應用

SSR分子標記已廣泛應用于解決以下問題：（1）構建的植物DNA指紋圖譜。DNA指紋圖譜是指利用品種間的差異來進行鑒別DNA電泳圖譜，SSR分子標記具有穩(wěn)定性高便于管理的優(yōu)勢[10]。（2）遺傳多樣性分析。在生物的長期演化過程中，基因的多樣性是物種分化和生命進化的基礎，利用SSR分子標記體現基因的多樣性探討遺傳關系的遠近及種質資源的遺傳多樣性是有最有效方法之一[11]。（3）種子純度及真?zhèn)舞b定。我國中藥資源豐富，利用SSR分子標記可以有效檢測種子質量檢驗和新品種鑒定[12]。（4）遺傳圖譜構建及QTL定位。遺傳圖譜即遺傳連鎖圖譜，是基因組研究中的一個重要組成部分。利用SSR分子標記技術進行遺傳圖譜構建和數量性狀位點（Quantitative Trait Locus，QTL）定位，可以找到與目標性狀緊密連鎖或者共分離的標記[13]。（5）分子標記輔助育種。分子標記輔助選擇育種更準確、更高效，且能降低成本，縮短育種年限，將成為孕育植物遺傳育種的又一次技術突破[14]。

3.小結與展望

雖然葉綠體分子標記有其明顯的優(yōu)勢，但在某些方面也存在一定的局限性。如：（1）高頻的平行突變、回復突變及系統(tǒng)誤差等會使葉綠體系統(tǒng)發(fā)育基因組學形成“長枝吸引”等假象[15];（2）雖然葉綠體DNA核苷酸序列的進化速率比線粒體快3-4倍，但仍然比動物線粒體DNA慢很多。為了彌補單拷貝核基因序列在植物中難以獲得的這個缺陷，關于植物遺傳多樣性的研究可大量采用微衛(wèi)星標記技術（SSR分子標記技術。越來越多的學者會將多種分子標記結合，共同用于遺傳分析，一方面，可以解決更多面的遺傳問題，另一方面，可以提高數據結果說服力，減少系統(tǒng)誤差。因此，將SSR分子標記及葉綠體分子標記結合起來是解決多種藥用植物系統(tǒng)發(fā)育、譜系地理、群體遺傳結構、種質鑒定和栽培研究等相關問題的必要分子基礎。葉綠體分子標記和SSR分子標記的進步依賴于測序技術的發(fā)展，SSR分子標記的開發(fā)還需要依賴于一定的研究基礎。就目前藥用植物資源而言，兩種分子標記的數量還遠遠不足，鑒于兩者良好的優(yōu)勢和潛力，兩種分子標記需要進一步被開發(fā)，用于藥用植物的鑒定和遺傳研究。

基金項目：安徽省教育廳高校自然科學研究重點項目（KJ2019A1237）

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