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1、ScientiaAgriculturaSinica分子标记种质资源鉴定和分子标记育种贾继增(中国农业科学院作物品种资源研究所,北京100081)提要分子标记是继形态标记、细胞标记和生化标记之后发展起来的一种新的较为理想的遗传标记形式,近年来发展非常迅速。本文就以下6个方面讨论了分子标记的最新进展及存在问题:(1)用于种质资源鉴定及植物育种的主要分子标记,如限制性片段长度多态性(RFLP)、随机扩增多态性DNA(RAPD)、简单重复序列DNA(SSR)、扩增片段长度多态性(AFLP)以及染色体原位杂交等;(2)分子标记遗传图谱;(3)分子标记在植物种质资源研究上的应用;(4)
2、质量性状基因的分子标记;(5)数量性状基因位点(QTL)的分子标记;(6)分子标记育种目前存在问题。关键词分子标记;植物遗传资源;育种遗传标记(geneticmarkers)是基因型的特殊的易于识别的表现形式。理想的遗传标记主要应具备以下4条标准:(1)具有较强的多态性;(2)表现为共显性(codominance),因而能够鉴别出纯合基因型或杂合基因型;(3)对主要的农艺性状没有影响;(4)经济方便,容易观察记载。当前遗传标记主要有4种类型,即形态标记(morphologicalmarkers)、细胞标记(cytologicalmarkers)、生化标记(biochemic
3、almarkers)和分子标记(molecularmarkers)。形态标记即植物的外部特征特性,如株高、穗长、粒色、千粒重等。此种形态标记简单直观,长期以来作物种质资源鉴定及育种材料的选择通常都是根据形态标记来进行的。但是形态标记数少、多态性差、易受环境条件影响。人为地通过诱变等方法培育形态标记材料不仅所需周期长,而且许多形态标记还对重要的农艺性状产生不利的影响。细胞标记主要是染色体核型(染色体数目、大小、随体、着丝点位置等)和带型(C带、N带、G带等),显然,这类标记的数目也很有限。生化标记主要包括同工酶和贮藏蛋白。生化标记具有经济方便的优点,但其标记数有限,不能满足种
4、质资源鉴定和育种工作的需要。近10年来,在人类基因组研究计划(HumanGenomeInitiative,简称HGI)的推动下,分子标记的研究与应用得到了迅速的发展。与上述3种标记相比,分子标记具有以下优越性:(1)直接以DNA的形式表现,在植物体的各个组织、各发育时期均可检测到,不受季节、环境限制,不存在表达与否的问题;(2)数量极多,遍及整个基因组;(3)多态性高,自然存在着许多等位变异,不需专门创造特殊的遗传材料;(4)表现为“中性”,即不影响目标性状的表达,与不良性状无必然的连锁;(5)有许多分子标记表现为共显性(codominance),能够鉴别出纯合基因型与杂合
5、基因型,提供完整的遗传信息。当前,分子标记已开始应用于作物遗传〔3〕资源及育种研究,分别被称为分子种质资源鉴定(moleculargermplasmdiagnostics)和分〔4〕子标记育种(molecularplantbreeding或molecular-assistedbreeding)。收稿日期1995-06-06中国农业科学1996,29(4):1～102中国农业科学29卷1用于作物种质资源鉴定及作物育种的分子标记目前,用于作物种质资源鉴定及育种的分子标记主要有限制性片断长度多态性(restrictionfragmentlengthpolymorphism,简称R
6、FLP)、随机扩增多态性DNA(randomamplifiedpolymorphicDNA,简称RAPD)、扩增片断长度多态性(amplifiedfragmentlengthpolymorphism,简称AFLP)、微卫星DNA(microsatelliteDNA)又称简单重复序列(simplesequencerepeat,简称SSR)以及原位杂交(insituhybridization)等。1.1RFLP32这是一项利用放射性同位素(通常用P)或非放射性物质(如地高辛等)标记探针,与转移于支持膜上的总基因组DNA(经限制性内切酶消化)杂交,通过显示限制性酶切片段的大小,来
7、检测不同遗传位点等位变异(多态性)的一种技术。用作RFLP的探针有cDNA探针(即互补DNA,用RNA作模板通过反转录合成的DNA)与基因组DNA(gDNA)探针两种。cDNA探针的保守性较强,许多禾本科植物(如小麦、水稻、玉米、甘蔗等)的cDNA探针都可以通用,因此这类探针是研究作物起源演化的较好探针。但是这类探针检测的多态性频率较低,在育种上应用可能会较少。gDNA探针是从植物总基因组DNA中克隆出来的,这类探针检测的多态性频率较高,但不同种属特异性较强。RFLP标记具有共显性的特点,它可以区别纯合基因型和杂合
