橡膠樹分子標記輔助育種技術研究進展

馮素萍 武耀廷

（海南熱帶海洋學院 海南三亞 572200）

橡膠樹分子標記輔助育種技術研究進展

馮素萍 武耀廷

（海南熱帶海洋學院 海南三亞 572200）

橡膠樹是一類大規(guī)?；N植具有商業(yè)化特征的產膠植物，有著較高的種植價值。但因其常規(guī)育種周期較長，使得其育種工作的發(fā)展受到很大限制。最近幾年，橡膠樹分子標記開發(fā)和利用工作在其應用上取得了一定進展，推動了育種工作的進展。本文就橡膠樹的分子標記在遺傳多樣性、構建遺傳圖譜、基因定位、輔助育種、品種鑒定方面等方面的遺傳育種研究中做一總結，并對我國目前橡膠樹分子標記方向的發(fā)展勢態(tài)進行展望。

橡膠樹 分子標記 輔助育種 進展

1　遺傳育種研究中橡膠樹的分子標記

1.1遺傳多樣性

對育種的工作人員來講，種質資源遺傳的多樣性和親緣信息是整個工作的基礎，也是關鍵。在以前的多樣性分析試驗中，大多數(shù)用用同工酶作為標記，但是同工酶有組織特異性和發(fā)育特異性，而且，能提供的標記數(shù)量不多?，F(xiàn)在采用的DNA多態(tài)分子標記法解決了上述難題。有學者采用RFLP技術分別對73個魏克漢品種和95個野生品種做了DNA測定后得出結論：盡管魏克漢的多樣性低于野生品種，但是這個多樣性的數(shù)量已經較高。在對72魏克漢品種和92個野生品種的試驗過程中，31個探針和內切酶的結合一共生成了124RFLP標記，且都具有多態(tài)性［1］。數(shù)據(jù)顯示，魏克漢品種和野生品種具有很近的親緣關系，這些多態(tài)性的標記可以將所選擇的野生品種根據(jù)其地理位置分成三大類。同時，還有學者在對一百零八個橡膠樹的無性系進行標記分析后得出結論：野生品種遺傳的多樣性高于人工栽培的品種［2］。有學者認為，雖然魏克漢品種遺傳基礎差、人為干預程度高，但是其遺傳多樣性仍然較為豐富［3］。有學者用35個引物對24個品種進行試驗，得出結論，多態(tài)性帶在總擴增帶的比例高達88%［4］。

1.2構建遺傳圖譜

現(xiàn)在，很多樹種都建立了完整的高密度的遺傳圖譜。它是定位基因、構建物理圖譜、根據(jù)圖譜研究相關基因等工作的重要前提［5-8］。以橡膠樹為例，科學家已經研究出它的圖譜。有學者用雙向擬測交的方式建立了該圖譜，該圖譜在RB260XR038范圍內的106株子一代樹群進行，它包括18個連鎖群，由如下標記構成：301個RFLP標記、388個AFLP標記、18個衛(wèi)星標記、10個同工酶標記；每個標記間的圖距是3cM，就覆蓋基因組的總圖距而言，此數(shù)值為2144cM［9］。將334株子一代作為研究材料，學者Prapan也構建了相應的遺傳圖譜，該圖譜由SSR標記和AFLP標記構成，前者有247個，后者有198個［9］。有學者將雜交組合GT1×IAN873的195個親一代群體作為研究材料進行了AFLP圖譜的構建，其中就連鎖圖譜的總圖距而言，此數(shù)值為1455.57cM，而每個標記間的圖距是5.58cM［9］。學者王惠軍也進行了相關研究，不僅將其18個連鎖群遺傳圖譜做了相應的構建，還對SRAP標記和SSR標記進行了定位，前者有61個，后者有7個。就此圖譜而言，其覆蓋基因組長度的值是774 cM，就其平均圖距而言，其值為11.38 cM，就單個連鎖群的遺傳長度而言，其值控制在51-85 cM，而就該群的標記數(shù)而言，其值有2-8個，同時有著0.5-25.5 cM的圖距。該連鎖群的偏分離的標記有18個，占有26.5%的比例［3］。學者馮素萍將94個子一代群體作為研究材料，對橡膠樹進行了遺傳圖譜的構建，該圖譜有91個SSR標記，覆蓋的連鎖群為18個，有1937.06 cM的圖距，有著107.61 cM的連鎖群平均長度，就每個連鎖群而言，有標記2-16個，每個標記間的距離為21.29cM；而就每個連鎖群的長度而言，控制在9.33-550.83 cM之間。雖然這些遺傳圖譜都有著一定的缺陷，有待進一步完善，但是為橡膠樹更進一步的QTL定位以及選擇分子標記輔助都奠定了一定的地基［10］。

1.3基因定位

要想對基因進行定位，首先要建立一張高密度的基因圖譜，利用圖譜定位的機理和傳統(tǒng)遺傳學較為相似，都是利用分析標記特征和目標性狀的重組值來預估標記和性狀之間的關聯(lián)及遺傳距離。運用多個連鎖反應，就可把掌控某一個性狀基因的精準位置確定下來。有學者在對PB260品種和種內雜種RO38以及它們的195株子一代個體進行了監(jiān)測抗南美葉疫病的QTL定位，他們在PB260樹種中發(fā)現(xiàn)了一個抗性QTL，在RO38中找到了8個抗性QTL，子一代樹種不僅遺傳了親本的抗性，同時自己產生了兩個新的抗性［11-13］。采用復合區(qū)間作圖的方法，學者和麗崗進行了橡膠樹多個性狀的QTL定位，其中，與莖圍有著相關性的QTLs有13個，與干膠含量有著相關性的QTLs有2個，與乳膠蔗糖有著相關性的QTLs有10個，與無機磷含量有著相關性的QTLs有10個，與膠乳硫醇含量有著相關性的QTLs有10個［2］。這些工作為更好的克隆相關基因以及輔助分子標記進行育種的選擇工作奠定了堅實的力量。

1.4輔助育種

運用分子標記來輔助選擇，它是指運用對與目標基因緊密關聯(lián)的分子標記基因型進行分析來綜合判定是否有目標基因的存在［14-17］。這種選擇的方式比較間接，不容易受到其他基因效應和外界環(huán)境因素的影響，所以利用這一方法得出的結論很可靠，同時，因為這一過程是在早期進行，所以很大程度上縮短了育種的時間，進一步加快了整個育種的速度［18］。試驗證明，在番茄的回交育種時，每個回交過程產生30個植株，使用分子標記的輔助方法進行選擇，只需要三代，就能完全恢復成親本的基因型，要是采用傳統(tǒng)的回交進行育種的話，至少需要六代。學者陳守才等通過對11個抗白粉病品系和11個感病品系進行分析它們的RAPD結果，找到一個和抗白粉病關聯(lián)的OPV-390標記。還有學者在對上述兩個橡膠樹進行AFLP分析后得出結論，找到一個和抗白粉病相連鎖的標記，它大約有320bp大小［19］。另一位學者在子一代樹種中找到一個與矮生關聯(lián)的標記，它大約是1.4kb大小。上述這些標記的相繼發(fā)現(xiàn)，為下一步橡膠樹抗病分子的育種打好基礎［20］。

1.5品種鑒定

一段時間以來，人們往往是通過分辨橡膠樹的外部形態(tài)的特征來區(qū)別橡膠樹的品種，當其外部形態(tài)差別較為微小時，這一方法明顯就派不上用場。因為一個物種的多個品種之間有相當數(shù)量的不同的DNA分子標記，所以根據(jù)某一個品種的特殊標記來把它和其他品種進行區(qū)分鑒定，這種方法更科學，更精準。有學者運用人源微衛(wèi)星探針對選出的73個魏克漢品種進行了分析研究，結果顯示，這73個品種都能很輕松的就分別開來，同時，同一品種的DNA完全吻合［9］。另一學者運用RFLP標記的方法能夠將全同胞品種區(qū)分開來［1］。上述實驗證明，使用DNA標記的方法來甄別橡膠樹的種類是科學的。

2　我國目前在橡膠樹分子標記方向的發(fā)展勢態(tài)

我國分子標記用于橡膠樹研究的時間比較晚，和國外先進的地區(qū)比較差距不少。為了進一步推進橡膠樹的分子標記研究的進程，提升試驗植株的精確度，減短育種的周期，提高實驗的效率，進一步推進我國橡膠樹研究的發(fā)展，筆者認為，應從以下幾個方面著手：

2.1分析遺傳多樣性

橡膠樹的遺傳試驗的選種范圍很窄，這一關鍵也是阻礙我國橡膠樹研究的難題。怎樣才能增多遺傳試驗的選種范圍，只有充分發(fā)掘野生的橡膠樹品種。野生品種中富含有大量的優(yōu)質基因，比如：抗病、抗寒、速生基因等等，運用雜交的方式 讓野生基因和培育基因相結合，才能栽育出更適合實際生產需求的橡膠樹品種。分子標記的方法可以甄別出橡膠樹的親緣關系怎樣，然后才能作為整個選配雜交品種的依據(jù)，以防盲目操作，提升工作的效率。

2.2選擇和特異性相關的分子標記

橡膠樹傳統(tǒng)的育種過程由于受到橡膠樹本身屬性、生長過程長、育種早期受限等因素的影響，工作效率低，速度慢。分子標記法和傳統(tǒng)育種方法相結合，育種周期明顯減短、速度顯著提升。特別是標記和目的性狀結合，能明顯提升標記選擇的精準度。只有增多連鎖標記的數(shù)量才能排除標記的異常，這一方法在整個實驗植株中進行選擇，能更好的分子標記的方法用到實際育種過程中。

2.3建立遺傳圖譜

圖譜的建立是整個遺傳過程中一大關鍵組成部分，是整個過程的先決條件，同樣也是整個遺傳實踐操作過程的科學依據(jù)。隨著橡膠樹遺傳圖譜的完善，可以依據(jù)這一原則，可以更好地定位能提高質量和數(shù)量性能的基因、克隆好的基因、明確基因功能等。這些功能最大限度地推進我國在橡膠樹基因研究領域的進程。

2.4編制DNA指紋圖譜

橡膠樹的DNA指紋象人的指紋一樣，具有個體差異性和較高的變異特點，這種方法不易受到外界氣候等環(huán)境地影響。給橡膠樹繪制DNA圖譜，建設指紋數(shù)據(jù)庫，能在日常生產過程精準、快捷、便利地甄別品種。

3　展望

綜上所述，就橡膠樹分析標記的開發(fā)以及應用而言，在我國已經取得一定成績，但不論是在數(shù)量方面，還是在種類方面，分子標記都不能及時滿足橡膠生物學研究的相關需求。最近幾年，伴隨著測序以及組裝技術的進一步發(fā)展，有著更多的橡膠樹轉錄組和基因組測序數(shù)據(jù)產生，如此使得橡膠樹分子標記的大規(guī)模化開發(fā)成為必然趨向，而分子標記在數(shù)量以及種類方面的增加也將更好的推進其在構建遺傳圖譜、克隆和定位遺傳基因、分析遺傳多樣性、輔助育種的應用，進而使得橡膠樹的研究工作得以更好發(fā)展。

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S794.1

A

1674-2060（2016）05-0084-02

國家自然科學基金，31100495，橡膠樹分子標記的開發(fā)、遺傳圖譜的構建及膠乳產量相關性狀的QTL 定位；海南省自然科學基金，314084，基于巴西橡膠樹EST序列的抗性基因鑒定、標記開發(fā)和初步應用研究。

馮素萍（1972—），女，河南汝州人，博士，海南熱帶海洋學院教師，副教授，研究方向：橡膠樹分子育種研究。