DNA分子標記技術在果樹研究中的應用

溫映紅+龐傳明+李小平

摘 要：該文在查閱大量文獻資料的基礎上，綜述了DNA分子標記技術及其在果樹品種鑒定、種質(zhì)資源保存、果樹基因標記、分子遺傳圖譜構建、多樣性檢測等方面的應用，并對其現(xiàn)階段存在問題和今后的發(fā)展前景進行了分析討論。

關鍵詞：DNA分子標記技術；果樹；研究；應用

中圖分類號 S66 文獻標識碼 A 文章編號 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，果樹在我國乃至全世界的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中都扮演著十分重要的角色。DNA分子標記技術的發(fā)展，為果樹品種的鑒定、親緣關系的分析、種質(zhì)資源的保存、分子遺傳圖譜的構建、控制重要農(nóng)藝性狀基因的標記定位等方面的研究提供了理論依據(jù)和技術指導[1-2]。

1 DNA分子標記技術概述

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

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

2 DNA分子標記技術在果樹研究中應用

2.1 品種鑒定 果樹栽培歷史悠久，新老品種繁多，繁殖方式多以無性繁殖為主，加上不同地域間頻繁的種質(zhì)交流，導致同名異種和同種異名的現(xiàn)象嚴重。因此，進行準確、可靠的品種鑒定，對于避免果樹品種混亂、保護果樹種質(zhì)資源以及育種工作者的知識產(chǎn)權等方面都具有著極為重要的作用[1]。DNA分子標記技術直接從DNA分子水平上對果樹品種、品系進行分類鑒定，準確、高效、信息量大，近幾年來已得到了廣泛的應用[3]。

前人在果樹品種鑒定方面取得了很好的成績。例如：Koller等應用引物P2（5′ACGAGGGACT3′）成功區(qū)分了11個蘋果品種；Tancred等將澳大利亞選育的特早熟品種GB-63-43與其余3個相似品種區(qū)分開；祝軍等應用RAPD技術區(qū)分了16個蘋果品種，應用AFLP技術區(qū)分了25個蘋果品種[4]；彭建營等應用RAPD技術對幾個棗品種的親緣演化關系進行了研究，認為山東龍棗與河北龍棗為同一品種[5]；徐碧玉等應用RAPD技術利用同一引物可以初步區(qū)分出10個芒果品種；于曉英等對35份香蕉種質(zhì)材料進行了AFLP分子標記，結果表明幾內(nèi)亞、蘋果以及陽江矮3份香蕉種質(zhì)材料實際為一個品種[6]。此外，龍眼、越桔、柿等樹種也已經(jīng)開展了這方面的研究工作。

2.2 果樹種質(zhì)資源的保存 種質(zhì)資源是人類寶貴的財富，果樹種質(zhì)資源是選育優(yōu)良果樹新品種和改良現(xiàn)有果樹品種的物質(zhì)基礎。DNA分子標記技術可以避免果樹種質(zhì)資源保存中常常發(fā)生的混淆和重復問題，為果樹種質(zhì)資源的分類鑒定和保存提供了全新的技術方法[7]。用DNA分子標記技術建立“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)”是提高果樹種質(zhì)資源管理質(zhì)量和效率的重要途徑[8-10]。

2.3 果樹基因標記 果樹基因標記的目標基因主要是控制其重要農(nóng)藝性狀的遺傳基因，篩選與這些目標基因連鎖的相關遺傳基因，是構建果樹分子遺傳圖譜以及基因定位和克隆的基礎，也是果樹分子輔助育種的前提。目前，已經(jīng)有大量的與果樹重要農(nóng)藝性狀相關的基因被標記并且廣泛地應用。遺傳圖譜的構建為果樹基因標記的研究奠定了一定的基礎，大多數(shù)控制果樹重要農(nóng)藝性狀的基因都表現(xiàn)為數(shù)量遺傳的特點，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，如抗病性和抗蟲性等[1]。endprint

2.4 分子遺傳圖譜構建 DNA分子標記是構建遺傳圖譜的主要標記，前人已經(jīng)應用分子標記技術為蘋果、桃、葡萄、櫻桃、杏等樹種構建了遺傳圖譜。近些年來，隨著DNA分子標記技術的發(fā)展，果樹分子遺傳圖譜的研究進展相對較快，果樹遺傳圖譜己經(jīng)達到了一定的密集度，構建高密度的遺傳圖譜不僅在很大程度上提高了果樹育種工作的預見性，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的依據(jù)[5]。

2.5 遺傳多樣性檢測 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分子標記技術是檢測果樹種質(zhì)資源遺傳多樣性的有效工具。例如，Warburton等對130多個桃品種的遺傳多樣性進行RAPD分析，認為亞洲供試品種的遺傳多樣性比較多樣，而美國的品種比較單一；Bower等應用RFLP技術研究了33個釀酒葡萄品種的遺傳多樣性；張開春等在DNA分子水平上對我國蘋果屬無融合生殖種質(zhì)資源平邑甜茶的遺傳多樣性進行了RAPD分析[7]。

3 問題與展望

雖然果樹的DNA分子標記技術起步相對晚、基礎薄弱、發(fā)展緩慢，但也取得了不錯的成績。現(xiàn)階段，果樹DNA分子標記技術發(fā)展中存在的主要問題是：對控制果樹重要農(nóng)藝性狀的基因研究較少，遺傳圖譜標記間的距離較大，現(xiàn)有標記不能很好地與生產(chǎn)實踐相結合等。因此，在今后的工作中應更加注重與果樹農(nóng)藝性狀尤其是重要經(jīng)濟性狀相關的數(shù)量性狀分子標記，多種標記技術相結合加強QTL作圖，增加圖譜的飽和度，傳統(tǒng)育種方法與分子標記相結合，降低育種成本、提高育種效率。隨著分子生物學技術的進步和相關學科的發(fā)展，針對果樹特有性狀和綜合習性的分子標記技術將會得到不斷地完善，而且還會有更多新的DNA分子標記技術被創(chuàng)造。相信隨著DNA分子標記技術的完善、發(fā)展和應用，必將有力地推動果樹產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[11-12]。

參考文獻

[1]白瑞霞，彭建營.DNA分子標記在果樹遺傳育種研究中的應用[J].西北植物學報，2004，24（8）：1547-1554.

[2]馬翠蘭，劉星輝，張玉蘭.DNA分子標記技術在果樹上的應用[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學學報，2001，22（2）：105-112.

[3]劉遵春，包東娥，張傳來.RAPD技術及其在果樹研究上的應用[J].河南科技學院學報，2005，25（3）：60-62.

[4]徐崇志，廖勝剛.分子標記技術在果樹種質(zhì)資源及遺傳育種研究中的應用[J].塔里木大學學報，2006，18（3）：39-45.

[5]彭建營，束懷瑞，孫仲序，等.棗RAPD技術體系建立與幾個品種親緣關系的研究[J].農(nóng)業(yè)生物技術學，報，2000，8（2）：155-159.

[6]于曉英，張秋明，易干軍，等.香蕉種質(zhì)資源的擴增片段長度多態(tài)性鑒定與分類[J].湖南農(nóng)業(yè)大學學報，2002，28（3）：206-210.

[7]白瑞霞，彭建營. DNA分子標記在果樹遺傳育種研究中的應用[J].西北植物學報，2004，24（8）：1547-1554.

[8]鄒喻蘋，葛頌，王曉東.系統(tǒng)與進化植物學中的分子標記[M].北京：科學出版社，2001.

[9]Mcferson J R.From in situ to ex situ and back：the importance of characterizing germplasm collection[J].Hor.Science，1998，3（7）：1134-1137.

[10]Hokanson S C.Microsatelite （SSR） markers reveal genetic deities diversity and relationship inMalus×domestic Borkh. Core subetcollection[J].Theor Appl Genet，1998，97：671-683.

[11]張國海.DNA分子標記在落葉果樹上的應用[J].河南科技大學學報，2003，23（2）：23-26.

[12]韓宏.分子標記在果樹種質(zhì)資源研究中的應用[J].陜西農(nóng)業(yè)科學，2010（4）：74-76. （責編：張宏民）endprint