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(shù)，總結(jié)了楊樹指紋圖譜建立的研究現(xiàn)狀，指出了我國在楊樹指紋圖譜研究與應(yīng)用方面存在的不足，并提出了相關(guān)建議。

關(guān)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(shù)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(tài)性、高度的個體特異性和環(huán)境穩(wěn)定性[1]。隨著分子生物技術(shù)的不斷發(fā)展，利用分子標記技術(shù)，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(chǎn)上應(yīng)用的楊樹品種比較混雜，它們的生產(chǎn)力水平、適生區(qū)域和適合工業(yè)原料用途等差異很大，加之生產(chǎn)上對于苗木的遺傳特性和生態(tài)生物學(xué)習(xí)性的了解缺乏，不能很好地發(fā)揮不同品種的優(yōu)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(yīng)用分子標記技術(shù)，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(jù)。

1 楊樹指紋圖譜建立研究現(xiàn)狀

1.1 國外研究現(xiàn)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(lǐng)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(shù)結(jié)合在一起，開發(fā)了商品化苗木快速檢測技術(shù)，在保護育種者、防止非法貿(mào)易、提高苗木定向的商業(yè)化用途和市場準入證書制度等方面有明顯優(yōu)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(xué)的方式。

1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)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(zhì)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(guān)系鑒定等。

1.2.1 品種鑒別研究。

李紹臣[2]利用ISSR技術(shù)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(jié)果可靠。李金花等[3]以我國北方地區(qū)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(tài)特征分析，并利用AFLP標記技術(shù)，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(tài)學(xué)鑒別分類結(jié)論相吻合， DNA指紋鑒定結(jié)合形態(tài)學(xué)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(qū)主栽的15種楊樹品種作為樣本開展了DNA條形碼研究，結(jié)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(qū)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(zhì)進行指紋圖譜構(gòu)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(guān)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(zhì)的SSR引物，發(fā)現(xiàn)5個楊樹種質(zhì)為三倍體。

1.2.2 親緣關(guān)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(guān)系，為其分類、鑒別和良種利用提供依據(jù)，利用8對引物對23個供試品種進行了AFLP分析，結(jié)果表明，8對引物共得到擴增譜帶1 183條，平均多態(tài)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(shù)為0.728，供試品種被分為八大類，聚類結(jié)果與其系譜關(guān)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(gòu)建了2個白楊雜種無性系及其親本的ISSR指紋圖譜，用于構(gòu)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(qū)分，為楊樹品種鑒定和白楊育種提供理論依據(jù)。肖哲麗利用ISSR分子標記技術(shù)分析了西北地區(qū)常見楊樹品種的親緣關(guān)系。楊成超等[8]建立了形態(tài)標記、核型分析和AFLP標記相結(jié)合的親子鑒定技術(shù)體系，對銀白楊×白榆的親子關(guān)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(jié)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(guān)系較遠，符合傳統(tǒng)表型形態(tài)的分類結(jié)果，而青楊派、黑楊派和黑楊派內(nèi)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(guān)系較近；此外還將楊屬AFLP標記成功地轉(zhuǎn)換為SCAR標記，可用于108楊品種鑒定和以其作親本的常規(guī)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(xiàn)，因此我國現(xiàn)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(shù)據(jù)庫還有很大距離。

2.2 楊樹指紋圖譜未發(fā)揮應(yīng)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(chǎn)上品種選擇提供依據(jù)。但我國楊樹指紋圖譜建立還停留在研究階段，相關(guān)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(jù)，在生產(chǎn)上還沒有得到應(yīng)用，沒有很好地發(fā)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(shù)據(jù)庫，為楊樹品種身份鑒別提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。并開展品種身份鑒別等技術(shù)體系研究，結(jié)合品種生物學(xué)特性、生態(tài)學(xué)特性建立更為科學(xué)全面的鑒定技術(shù)體系。

（2）開展楊樹品種身份化和快速檢測技術(shù)研究，可以及時為生產(chǎn)服務(wù)，為楊樹品種的商品化利用等提供一種方便、快捷和科學(xué)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(yè)原料用途等提供定向的商業(yè)化苗木和市場準入優(yōu)先制，為營林者提供放心苗木和準確的技術(shù)支撐。

（3）完善的楊樹指紋圖譜數(shù)據(jù)庫數(shù)量龐大，人工統(tǒng)計較不現(xiàn)實，進一步開展楊樹品種識別數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計研究，可以方便管理楊樹指紋數(shù)據(jù)，便于進行楊樹指紋查詢和品種識別。有利于種苗管理機構(gòu)建立圖譜查詢系統(tǒng)，從而大力推廣楊樹指紋圖譜數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用，嚴格把關(guān)品種選擇，進而更好地指導(dǎo)生產(chǎn)中品種選擇和保護育種者權(quán)益。

參考文獻

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

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

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

[5] 賈會霞，姬慧娟，胡建軍，等.楊樹新品種的SSR指紋圖譜構(gòu)建和倍性檢測[J].林業(yè)科學(xué)，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(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)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(gòu)建[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)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(xué)院學(xué)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(yè)科學(xué)，2007（12）：67-72.