分子標記技術在月季育種中的應用

鄭萍 徐厚剛 康麗云 王先亮 鄭坤

[摘 要] 隨著我國生物科技的快速發(fā)展，分子標記技術發(fā)展迅猛，且被廣泛應用于各個領域，尤其在植物研究中發(fā)揮了重要作用。分子標記技術不僅能輔助植物選擇育種，提高有效育種率，還能有效提升植物或農(nóng)作物生產(chǎn)率。基于此，本文探究分子標記技術在月季育種中的應用，以期推動我國月季育種工作取得良好進展，充分發(fā)揮分子標記技術在作物育種方面的優(yōu)勢，不斷擴大分子標記技術的應用范圍。

[關鍵詞] 分子標記;月季;育種

[中圖分類號] S685.12 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2020）20-83-2

月季是一種薔薇科薔薇屬植物，分布廣泛，在長期進化演變過程中，受環(huán)境和基因型變異影響，形成了許多基因變型、變種和種間雜種種類，這就給月季的育種工作帶來了較大難度。以往，在不明了月季基因背景的條件下，育種人員多采用雜交等育種技術進行育種，育種效率較低。隨著分子標記技術的出現(xiàn)及在遺傳育種或輔助選擇育種方面的廣泛應用，為月季育種工作提供了巨大的便利條件。將分子標記技術應用于月季育種工作中，不僅能幫助育種人員了解月季基因DNA多態(tài)性，簡化性狀基因型鑒定，而且能提高有效育種率，節(jié)省育種所需的人力、物力和時間。

1 分子標記技術概述

1.1 分子標記技術的概念與分類

分子標記技術指的是以個體間遺傳物質內核苷酸序列變異為基礎的遺傳標記，來直接反映DNA水平遺傳多態(tài)性，從而揭示來自DNA的變異，根據(jù)分子標記技術檢測DNA多態(tài)性的方法。其可以分為四類：①基于DNA—DNA雜交的標記，包含限制性片段長度多態(tài)性（Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP）標記技術和數(shù)目可變串聯(lián)重復多態(tài)性（Variable Number of Tandem Repeats，VNTR）標記技術，其中以RFLP標記技術應用最為廣泛，其主要是利用特定的限制性內切酶識別并切割不同生物個體的基因組DNA，將DNA分子上不同酶切位點的分布情況反映出來[1];②基于PCR的標記，主要是采用隨機引物PCR擴增的DNA區(qū)段產(chǎn)生多態(tài)性，將DNA擴增區(qū)段上引物結合位點的堿基序列的突變反映出來，主要包含隨機擴增多態(tài)性DNA（Random Amplified Polymorphism DNA，RAPD）、任意引物PCR（Arbitrarily Primed Polymerase Chain Reaction，AP—PCR）等標記技術：③基于PCR與限制性酶切技術結合的DNA標記技術，包含擴增片段長度多態(tài)性（Amplified Fragment Length Polymorphism，AFLP）標記技術和酶切擴增多態(tài)性序列（Cleaved Amplified Polymorphism Sequences，CAPS）標記技術：④基于單核苷酸的DNA標記技術，如核苷酸多態(tài)性（Single Nucleotide Polymorphism，SNP）標記技術，主要是根據(jù)同一位點的不同等位基因之間僅有個別核苷酸的差異，對單個核苷酸分子水平的差異進行檢測[2]。

1.2 分子標記技術在輔助選擇育種中應用的優(yōu)勢

目前，分子標記技術被廣泛應用于物種親緣關系鑒別、遺傳育種或輔助選擇育種、基因定位、基因組作圖、基因克隆及基因庫構建等方面，且優(yōu)勢顯著。其在輔助選擇育種中的應用具有以下優(yōu)勢。一是簡化性狀基因型鑒定。在進行作物育種前需進行基因型鑒定，受等位基因為隱性等位基因、等位基因外在表現(xiàn)不顯著、等位基因與其他基因存在相互作用等因素的影響，常會導致基因型鑒定存在一定困難，而采用分子標記技術則能有效簡化性狀基因型鑒定。主要原因在于分子標記技術的第一代遺傳標記限制性片段長度多態(tài)性（RFLP）技術的等位基因具有共顯性特點，可標記多個標記位點，檢測1～4個基因座位數(shù)，能有效降低基因型鑒定難度[3]。二是提高有效育種率。在傳統(tǒng)的育種過程中，為獲得優(yōu)良性狀作物，常需早期選擇優(yōu)秀植株進行回交，但在實際育種時存在較多限制因素，而利用分子標記技術，可在播種后短時間內進行檢測和選擇，不僅能提高有效育種率，而且能節(jié)省育種所需人力、物力和時間。

2 分子標記技術在月季育種中的具體應用

月季是一種薔薇科薔薇屬植物，在世界范圍內均有廣泛種植。月季基因組雜合度較高，存在大量多態(tài)性，導致月季種類繁多，形態(tài)各異。另外，月季同工酶和形態(tài)特征易受發(fā)育階段和環(huán)境影響，這些因素均給傳統(tǒng)月季育種工作帶來了較大難度。分子標記技術在月季育種中的應用，極大促進了月季育種工作的有序開展，提高了育種工作效率。目前，分子標記技術在月季育種中的應用主要有以下幾方面。

2.1 分子標記技術在月季育種品種鑒定中的應用

品種鑒定是月季育種過程中的重要環(huán)節(jié)之一，以往育種人員多是根據(jù)月季農(nóng)藝形狀、形態(tài)學和生理學等方法對月季品種進行鑒定分類，但受環(huán)境和基因型變異的影響，會導致月季形態(tài)發(fā)生一定改變，從而限制傳統(tǒng)月季育種品種鑒定方法的應用。而分子標記技術不受環(huán)境變化影響，可確保月季品種鑒定質量。目前，可用于月季育種品種鑒定的分子標記技術有多種，如采用RFLP標記技術可確定月季品種間的親緣關系，采用基于PCR的標記技術中的隨機引物可把所有供試月季品種區(qū)別開，達到快速、準確的品種鑒定效果[4]。

2.2 分子標記技術在月季育種親本選配中的應用

親本選配也是月季育種中的關鍵環(huán)節(jié)，對提高月季育種成效率具有直接影響。借助于分子標記技術進行親本選配，可了解育種品種DNA水平上的多態(tài)性信息，評判其遺傳多樣性及與選配親本的親緣關系，能選出最為有效的親本。研究表明，分析月季品種和品種親緣關系遠近最有效的方法為RAPD技術，采用該標記技術選配月季育種親本，主要是對月季野生種進行RAPD標記分析，擴增得到RAPD帶，再將其歸類到與其遺傳背景分類相同的群類中。另外，由于部分月季存在無融合生殖現(xiàn)象，對這些無融合植株與其母本遺傳的相似性判定需采用AFLP標記技術進行。

2.3 分子標記技術在輔助月季育種中的應用

國內外學者對月季的遺傳分子標記研究起步較晚，但經(jīng)過近年來的努力探究，取得了一定成效。研究指出，利用分子標記技術構建一個月季的高密度遺傳圖譜，利用該遺傳圖譜對基因之間的相互關系和明確染色體上基因間的距離，可幫助育種人員選擇最佳的育種基因，從而提高育種質量和效率。具體應用為，可先采用RAPD、AFLP技術對二倍體月季雜交分離群體進行標記;采用二倍體月季雜交分離群體構建月季基因組連鎖圖，利用標記結果對基因組連鎖圖進行補充;利用基因組連鎖圖找到與重要的園藝性狀相連鎖的分子標記，如桃紅色花色形狀基因、雙倍花性狀基因、花瓣數(shù)形狀基因和黑斑病抗性形狀基因等，再采用圖位克隆法分離這些基因，構建月季BAC文庫。該文庫不僅建立了黑斑病抗性基因Rdrl附近的重疊克隆群，而且包含2.5倍個基因組、15 000個克隆，能有效幫助育種人員進行育種[5]。

3 結語

我國月季分子標記研究剛剛起步，由于RAPD技術具有簡單、方便、成本低等優(yōu)點，非常適合分析大量群體。因此，目前應以RAPD技術為主通過與國外交流，獲得最新月季SSR引物序列后，開展SSR技術研究，在此基礎上開展AFLP與RFLP技術的應用研究。在研究方向上，應首先選擇在生產(chǎn)上急需解決的新品種鑒定，知識產(chǎn)權保護等問題。然后應開展月季種質親緣遺傳關系、起源、抗性遺傳等特異性狀基因分子標記的研究，并最終建立轉育特異性狀的分子標記輔助選擇（MAS）系統(tǒng)。我國作為月季的起源國，應發(fā)展自己特色成果，并在世界月季分子育種領域中占有一席之地。

參考文獻

[1]孫玥，蘇京平，王勝軍，等.ISSR分子標記技術在作物遺傳育種中的應用[J].種子科技，2019（12）：26-27，30.

[2]林文磊，呂美琴，李明松，等.RAPD分子標記技術在大豆育種中的應用[J].福建農(nóng)業(yè)科技，2018（9）：45-49.

[3]魏倩倩.分子標記技術在家禽育種中的應用[J].農(nóng)民致富之友，2017（17）：71.

[4]楊海平，李繼生，于國強，等.分子標記技術在林木育種中的應用[J].山東林業(yè)科技，2017（3）：111-114.

[5]于春雷，蘇勝舉，候忠.分子標記技術在月季育種中的應用[J].遼寧農(nóng)業(yè)職業(yè)技術學院學報，2008（3）：23-24.