分子標(biāo)記技術(shù)在甘藍(lán)型油菜資源遺傳多樣性研究中的應(yīng)用進(jìn)展(共8頁)

1、 PAGE 9分子標(biāo)記技術(shù)在甘藍(lán)型油菜(yuci)資源遺傳多樣性研究中的應(yīng)用(yngyng)進(jìn)展摘要(zhiyo):分子標(biāo)記是一種新類型的遺傳標(biāo)記，作為研究生物遺傳變異和進(jìn)化關(guān)系的重要手段，其快速發(fā)展與應(yīng)用對(duì)作物分子生物學(xué)和生物技術(shù)的發(fā)展起著巨大的推動(dòng)作用。通過綜述多種分子標(biāo)記技術(shù)的原理、一般特點(diǎn)、和檢測技術(shù)及在甘藍(lán)型油菜遺傳研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)分子標(biāo)記技術(shù)的應(yīng)用前景予以展望。概括了常用分子標(biāo)記RFLP、AFLP、RAPD、SSR和新型分子標(biāo)記SRAP、EST在甘藍(lán)型油菜遺傳多樣性研究中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞:分子標(biāo)記；甘藍(lán)型油萊；遺傳多樣性 油菜是我國最重要的油料作物之一，2007年油菜種植面積占

2、油料作物總面積的50，產(chǎn)量占油料作物總產(chǎn)量的41。菜籽油是我國傳統(tǒng)的食用油，年產(chǎn)量在450萬噸左右，占國產(chǎn)植物油總量的40以上，年消費(fèi)量占國內(nèi)植物油總消費(fèi)量的19.7，在食用油市場中占有舉足輕重的地位。 20世紀(jì)50年代以前，我國油菜栽培以白菜型和芥菜型品種為主，這些品種具有早熟、耐寒等特點(diǎn)，但籽粒小、抗病性差、產(chǎn)量低。新中國成立后，我國確定了以發(fā)展甘藍(lán)型油菜(從日本引種，又名勝利油菜)為主的生產(chǎn)方向，通過對(duì)甘藍(lán)型油菜進(jìn)行選育，逐步更換了生產(chǎn)上產(chǎn)量較低的白菜型和芥菜型農(nóng)家油菜品種。甘藍(lán)型油菜品種的推廣和栽培技術(shù)水平的不斷提高，使我國油菜生產(chǎn)在面積、產(chǎn)量和效益上均提高到了一個(gè)新的歷史水平。目前，

3、“雜優(yōu)+雙低”甘藍(lán)型油菜的選育是我國油菜育種和推廣的主要方向。 遺傳多樣性研究有益于正確制定油菜遺傳資源的收集和原位保存的策略，是改良油菜品種的基礎(chǔ)。從分子水平上揭示品種之間的遺傳變異成為一項(xiàng)倍受全球重視且具有重要現(xiàn)實(shí)意義的工作。20世紀(jì)80年代發(fā)展(fzhn)起來的DNA分子標(biāo)記是以DNA或mRNA的多態(tài)性為基礎(chǔ)的遺傳標(biāo)記，在油菜育種、品質(zhì)鑒定以及遺傳圖譜的繪制、輔助選擇育種等方面均得到了廣泛應(yīng)用和深入研究，為開發(fā)油菜新品種、提高油菜產(chǎn)量、改善油菜品質(zhì)、增強(qiáng)油菜抗性提供了空前的發(fā)展機(jī)遇。以下(yxi)綜述(zngsh)了近年來分子標(biāo)記技術(shù)在我國甘藍(lán)型油菜資源遺傳多樣性研究中的應(yīng)用與研究進(jìn)展，

4、以期為相關(guān)研究提供參考。1 RAPD、RFLP和AFLP標(biāo)記的應(yīng)用 我國最早進(jìn)行甘藍(lán)型油菜分子標(biāo)記遺傳多樣性研究的是華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的孟金陵等，他們利用RFLP標(biāo)記分析了59份甘藍(lán)型油菜品種的遺傳差異，結(jié)果表明，甘藍(lán)型油菜的多態(tài)性水平很高，品種間存在豐富的遺傳變異，并且發(fā)現(xiàn)供試材料的聚類分組與其來源系譜基本相同。沈金雄等運(yùn)用AFLP和RAPD標(biāo)記對(duì)甘藍(lán)型油菜自交不親和系及22個(gè)不同來源的父本的遺傳多樣性及其與雜種優(yōu)勢的關(guān)系進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，自交不親和系可分為2組，父本可分為5組 。張學(xué)昆等運(yùn)用RAPD標(biāo)記分析了甘藍(lán)型黃籽油菜和種皮色素遺傳多樣性，發(fā)現(xiàn)甘藍(lán)型黃籽油菜DNA存在著豐富的多態(tài)性 。2

5、 SSR標(biāo)記(bioj)的應(yīng)用 由于RAPD穩(wěn)定性差，AFLP和RFLP操作繁瑣、成本高，且需使用放射性元素，標(biāo)記的多態(tài)性也不及SSR標(biāo)記，所以目前在甘藍(lán)型油菜遺傳多樣性研究中應(yīng)用最多的是SSR標(biāo)記。聶平等利用SSR標(biāo)記研究了35個(gè)甘藍(lán)型油菜(17個(gè)春性品種(系)和l5個(gè)半冬性品種(系)以及3個(gè)春性品系與半冬性品系雜交選育(xun y)出來的品系)的遺傳多樣性及其親緣關(guān)系，結(jié)果表明，春性和半冬性品種(系)的遺傳差異較大。姚艷梅等利用39對(duì)SSR標(biāo)記研究了60個(gè)甘藍(lán)型油菜與白菜型油菜種間雜交培育出的特早熟春性甘藍(lán)型油菜品系及3個(gè)親本的遺傳多樣性及其親緣關(guān)系，共擴(kuò)增出145個(gè)多態(tài)性片段，聚類分析結(jié)

6、果表明，利用甘藍(lán)型油菜與白菜型油菜種間雜交創(chuàng)造出來的新型甘藍(lán)型油菜品系具有豐富的遺傳多樣性，且與甘藍(lán)型親本具有一定的遺傳差異。劉平武等用SSR技術(shù)對(duì)98份甘藍(lán)型油菜人工合成種與46份甘藍(lán)型油菜品種(系)進(jìn)行遺傳多樣性分析，聚類分析與主成分分析結(jié)果表明，甘藍(lán)型油菜人工合成種遺傳多樣性十分豐富。因此通過人工合成甘藍(lán)型油菜可以充分利用白菜型油菜和甘藍(lán)豐富的遺傳資源(zyun)，拓展甘藍(lán)型油菜的遺傳基礎(chǔ)。雷天剛等利用42對(duì)SSR引物對(duì)19個(gè)甘藍(lán)型黃籽油菜品種(系)進(jìn)行遺傳多樣性分析，共檢測出336個(gè)等位基因，每對(duì)引物在不同品系間的等位基因數(shù)在221之間，平均位點(diǎn)為8個(gè)，位點(diǎn)多態(tài)性信息含量為017085

7、，平均為073。陳碧云等以20062007年全國冬油菜區(qū)試的89份參試品種為材料，運(yùn)用篩選確定的25對(duì)SSR引物對(duì)這些品種進(jìn)行分子標(biāo)記分析，共獲得106個(gè)多態(tài)性片段，遺傳聚類和主成分分析結(jié)果顯示，雜交種的多樣性水平明顯高于常規(guī)種；長江中游區(qū)品種(品系)遺傳多樣性指數(shù)最高，長江上游區(qū)和下游區(qū)次之，黃淮區(qū)最低。徐新福等從重慶市油菜工程技術(shù)研究中心的甘藍(lán)型油菜骨干親本中隨機(jī)選取了32份材料和10份來源于部分研究材料的向源株系或反交組合用于SSR多態(tài)性研究，結(jié)果表明，目前利用的骨干親本尤其是黃籽親本材料的遺傳基礎(chǔ)不夠豐富，現(xiàn)有其他材料也需進(jìn)行篩選和優(yōu)化。3 新型分子(fnz)標(biāo)記技術(shù)的應(yīng)用 隨著分子生

8、物學(xué)和生化技術(shù)的不斷發(fā)展和完善(wnshn)，新型分子標(biāo)記不斷產(chǎn)生，其中包括相關(guān)序列擴(kuò)增多態(tài)性(sequencerelated amplified polymorphism，SRAP)、基因表達(dá)序列標(biāo)簽(expressed sequence tag，EST)。這些技術(shù)是基于PCR的標(biāo)記系統(tǒng)，因簡單(jindn)、高效、重復(fù)性好、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于我國甘藍(lán)型油菜的遺傳多樣性研究中。張書芬等采用SRAP標(biāo)記對(duì)甘藍(lán)型油菜品種1141B、墾C1、32B和32C的多態(tài)性進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，SRAP標(biāo)記適于進(jìn)行油菜品種的多態(tài)性分析和圖譜構(gòu)建，是一種經(jīng)濟(jì)、有效的分子標(biāo)記。文雁成等采用25個(gè)SRAP(

9、sequencerelated amplified polymorphism)標(biāo)記引物組合對(duì)建國以來不同時(shí)期選育的130個(gè)品種進(jìn)行分析，共擴(kuò)增到509個(gè)譜帶、123個(gè)多態(tài)性帶；多態(tài)性帶的比例為24；分析結(jié)果表明，20世紀(jì)80年代前育成的甘藍(lán)型油菜品種的遺傳基礎(chǔ)最窄；20世紀(jì)80年代育成的甘藍(lán)型油菜品種的遺傳基礎(chǔ)最寬；20世紀(jì)90年代育成的甘藍(lán)型油菜品種的遺傳基礎(chǔ)略有下降；進(jìn)入21世紀(jì)，品種間的遺傳基礎(chǔ)進(jìn)一步下降 。楊暢等以l4個(gè)不同地理來源或親緣關(guān)系的甘藍(lán)型油菜作為驗(yàn)證對(duì)象，系統(tǒng)研究油菜EST(Expressed sequence tag，EST)分子標(biāo)記技術(shù)體系及其在油菜遺傳多樣性分析和指紋

10、圖譜構(gòu)建中應(yīng)用的可行性，結(jié)果表明，EST作為一種新型的分子標(biāo)記，具有信息量大、多態(tài)性和重復(fù)性好、設(shè)計(jì)簡便等優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用于油菜遺傳多樣性鑒定和指紋圖譜構(gòu)建。任麗平等采用ESTSTS標(biāo)記和SSR標(biāo)記對(duì)來自歐洲、亞洲、加拿大、澳大利亞和中國幾個(gè)不同地區(qū)的87份甘藍(lán)型油菜材料組成的預(yù)選核心種質(zhì)進(jìn)行遺傳多樣性評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，ESTSTS是一種經(jīng)濟(jì)、有效、具有功能信息的分子標(biāo)記，其功效與普通SSR標(biāo)記類似。4 展望(zhnwng) 綜上，以DNA多態(tài)性為基礎(chǔ)的分子標(biāo)記技術(shù)的開發(fā)發(fā)展，給我國甘藍(lán)型油菜遺傳多樣性研究帶來了日新月異的變化和長足的發(fā)展。但若要有效選配甘藍(lán)型油菜雜交種親本(qn bn)，還須對(duì)我

11、國各省(市)以及國外引進(jìn)的甘藍(lán)型油菜資源進(jìn)行挖掘。該研究建議在今后的研究中需做到以下3個(gè)方面：進(jìn)一步完善分子標(biāo)記在油菜遺傳多樣性分析中的應(yīng)用技術(shù)，降低(jingd)使用成本，使分子標(biāo)記與實(shí)踐相結(jié)合，在全國各油菜育種單位廣泛應(yīng)用。加強(qiáng)新型分子標(biāo)記技術(shù)在甘藍(lán)型油菜遺傳多樣性研究中的應(yīng)用。靶位區(qū)域擴(kuò)增多態(tài)性(Target region amplified polymorphism，TRAP)是一種新型的基于PCR的分子標(biāo)記，2003年由美國農(nóng)業(yè)部北方作物實(shí)驗(yàn)室Hu等提出。TRAP標(biāo)記發(fā)展至今已被廣泛應(yīng)用于作物遺傳多樣性分析、基因定位、遺傳圖譜構(gòu)建等，但該技術(shù)在我國油菜育種中的利用尚未見報(bào)道，因此，應(yīng)

12、加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)進(jìn)行研究應(yīng)用。充分結(jié)合利用已有的分子標(biāo)記技術(shù)，使各處技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)，全面、有效地分析我國甘藍(lán)型油菜資源的多樣性。有研究認(rèn)為，SRAP標(biāo)記更適用于通過分析作物遺傳距離獲得雜種優(yōu)勢；從種質(zhì)資源保存的角度出發(fā)，使用SSR標(biāo)記能較全面地保證種質(zhì)資源的遺傳多樣性；結(jié)合SSR標(biāo)記和SRAP標(biāo)記可從全基因組和功能基因組分析育種材料的遺傳多樣性，對(duì)中長期育種目標(biāo)的制定與實(shí)現(xiàn)具有重大意義。參考文獻(xiàn)： 1聶平，杜德志，徐亮，等不同生態(tài)類型(lixng)甘藍(lán)型油菜的SSR遺傳多樣性分析J西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2O08，17(4)：109113 2姚艷梅，徐亮，胡瓊，等特早熟(zosh)春性甘藍(lán)型油菜品系及其親本

13、的SSR遺傳多樣性西北農(nóng)業(yè)(nngy)學(xué)報(bào)，2O08，17(4)：l141l8 3陳碧云，伍曉明，張冬曉國家(guji)冬油菜區(qū)試新品種的SSR指紋圖譜分析J分子植物(zhw)育種(y zhng)，2OO8，6(4)：709716 4楊暢，鄭普英，張學(xué)昆. 甘藍(lán)型油菜EST分子標(biāo)記技術(shù)體系的建立J中國油料作物學(xué)報(bào)，2O08，30(1)：1724 5任麗平，倪兩源，黃吉祥，等甘藍(lán)型油菜一個(gè)代表性核心種質(zhì)的遴選J中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2OO8，41(11)：35213531. 6文雁成，王漢中，沈金雄用SRAP標(biāo)記分析中國甘藍(lán)型油菜品種的遺傳多樣性和遺傳基礎(chǔ)J中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，39(2)：24625

14、6 7張書芬，傅廷棟，李媛媛，等SRAP標(biāo)記分析甘藍(lán)型油菜多態(tài)性J華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2006，21(1)：5054 8陳倫林，鄒小云，李書字，等SSR和SRAP標(biāo)記揭示甘藍(lán)型油菜遺傳多樣性的差異分析J分子植物育種，2OO8，6(3)：511516 9 CHEN J F，HU J G，VICK BRADY A，et a1Molecularmapping of a nuclearmalesterility gene in sunflower(Helianthus annuus L)using TRAP and SSR markersJTheoretical and Applied Genetics，2O06，113(1)：122-127 10WANG T，STEVEN XU，MARION HARRIS，et a1Genetic characterization and molecular mapping of Hessian fly resistance genes derived fromAegilops tauschii in syn