分子标记及其在大豆抗性基因定位中的应用进展
分子标记辅助选择技术及其在作物育种上的应用研究
分子标记辅助选择技术及其在作物育种上的应用研究目录1. 引言1.1 背景和意义1.2 结构概述1.3 目的2. 分子标记辅助选择技术2.1 分子标记的定义和分类2.2 常用的分子标记技术2.3 分子标记辅助选择技术的原理和方法3. 作物育种中的应用研究3.1 传统育种与分子标记辅助选择育种的对比3.2 分子标记辅助选择在作物抗病性改良中的应用研究3.3 分子标记辅助选择在作物品质改良中的应用研究4. 分子标记技术在现代作物育种中面临的挑战和前景展望4.1 技术挑战及其解决方案4.2 应用潜力与发展前景5. 结论5.1 总结已有研究成果5.2 展望未来发展方向和价值所在1. 引言1.1 背景和意义随着人口的不断增长和资源的有限性，如何提高作物的产量、品质和抗病能力成为全球农业面临的重要问题。
传统育种方法虽然可以改良作物，但其进展缓慢且存在许多局限性。
近年来，分子标记辅助选择技术的出现为解决这一问题提供了新的途径。
这项技术利用分子标记对作物基因组进行精确分析和筛选，从而加速育种过程，并在遗传改良上取得了显著成果。
1.2 结构概述本文将首先介绍分子标记辅助选择技术的定义和分类，然后探讨常用的分子标记技术以及相应的原理和方法。
接下来，将重点关注该技术在作物育种中的应用研究，并与传统育种方法进行比较。
特别是，我们将探讨分子标记辅助选择在作物抗病性改良和品质改良方面的应用案例。
此外，我们还将对分子标记技术在现代作物育种中面临的挑战及其解决方案进行深入讨论。
最后，本文将总结已有的研究成果，并展望未来分子标记辅助选择技术在作物育种领域的发展方向和价值。
1.3 目的本文的主要目的是全面介绍分子标记辅助选择技术及其在作物育种上的应用研究。
通过对该技术原理、方法以及实际应用案例的深入探讨，旨在加深读者对该领域的理解，并为相关研究提供参考和启示。
此外，本文还将探讨分子标记技术在现代作物育种中面临的挑战，并提出一些解决方案，为该技术未来的发展提供思路和指导。
分子标记及其在作物育种上的应用
2002年12月韶关学院学报(自然科学版)Dec.2002第23卷 第12期Journal of Shaoguan University(Natural Science)Vol.23 No.12分子标记及其在作物育种上的应用李海渤(韶关学院英东生物工程学院,广东韶关512005)摘要:分子标记是随着遗传学的发展而诞生的一种基于DNA多态性的遗传标记.主要综述了几种分子标记的基本原理及其在作物育种上的应用,实践证明,分子标记技术为作物育种提供了一种新的研究手段,必将在作物育种领域开拓广阔的应用前景.关键词:分子标记;作物育种;DNA多态性中图分类号:Q341 文献标识码:A 文章编号:1007-5348(2002)12-0100-07作物育种的目标之一是改良现有品种、创造新品种,使之更符合人类生产和生活需要.早期的良种选育工作主要是凭感官对当时所需要的性状进行选择,如植株的高矮、籽粒的饱满度、植株的抗性等.经过这种途径,虽然创造了一些具有优良性状的品种,但这种育种方式尚处于感性和经验性阶段,具有一定的盲目性和机遇性.随着遗传学的发展,遗传标记经历了形态学标记、细胞学标记、生化标记和分子标记等几个阶段.在此过程中,育种家们试图利用遗传标记指导作物育种过程中的亲本选配和后代目标性状的选择,然而由于技术水平的限制,最初的遗传标记对指导育种工作带有局限性,实用性有限.分子标记的出现与发展,为作物育种注入了前所未有的活力,分子标记在作物育种上得到广泛的应用.1 分子标记的类型分子标记是指以DNA多态性为基础的遗传标记.其特点是直接以DNA的形式存在;标记数量无限,遍布于整个染色体组;标记位点非常丰富;性状稳定,不受环境条件影响;许多标记是共显性标记,因而从它诞生的一开始就展示了极大的生命力.分子标记可根据不同的研究手段分为如下类型:111 RFL P(Restriction Fragment Length Polymorphism)标记1980年,Bostein提出了RFL P标记方法.其基本原理是由于DNA序列不同,或DNA序列发生插入、缺失、易位等结构变化,从而造成限制性内切酶的酶切位点发生改变,当基因组DNA与限制性内切酶相互作用后,便会产生不同长度的限制性片段,再通过电泳、转膜,然后用放射性标记的同源DNA片段作为探针与其杂交,经放射自显影来检测样品之间的差异.RFL P标记的优点是不受环境条件和发育阶段的影响;无表型效应;在等位基因之间收稿日期:2002-09-11作者简介:李海渤(1973-),男,河北唐山人,韶关学院英东生物工程学院助教,硕士,主要从事作物遗传育种研究.一般表现为共显性;结果稳定、重复性好.缺陷是该技术对DNA 要求量较大;要求纯度较高;运用同位素标记对人体有害;所花费的人力、物力较大.该技术广泛应用于生物的遗传作图、基因定位、种质资源评估、分子标记辅助选择等方面.112 RAPD (Random Amplified Polymorphism DNA )标记该标记是由Williams 等和Welsh 等在PCR 技术基础上发展起来的一种分子标记[1,2].其原理是采用人工合成的10个碱基的寡聚核苷酸作为随机引物,以基因组DNA 为模板,在94℃左右变性后,在较低温度下分别与DNA 的两条单链发生退火反应,在DNA 聚合酶的作用下对基因组特定的DNA 区域进行反复扩增,最后通过琼脂糖凝胶电泳检测扩增片段的差异.造成RAPD 谱带差异的原因可能是:核苷酸置换造成引物无法与结合位点匹配;结合位点的缺失;结合位点间大片段的插入造成扩增中断;由于插入或缺失突变使扩增产物大小发生改变.RAPD 技术的优点是自动化程度高;费用低;无放射性污染;信息量较大及简便快速等.其缺陷是不十分稳定;重复性较差;对反应条件比较敏感.该技术现已广泛应用于遗传多样性分析、物种进化、品种鉴定、分类等研究领域.113 SSRs (Simple Sequence Repeats )技术生物体基因组中,普遍存在1～4个碱基组成的简单重复序列,其重复次数可达百次以上,且重复次数变化很大,但在该重复序列两端的序列却是高度保守的.SSRs 技术就是利用其两侧保守序列设计一对引物,再利用PCR 技术对每个位点的微卫星序列进行特异扩增,再经聚丙烯酰胺凝胶电泳检测扩增产物,便可确定该物种扩增片段的多态性[3].该技术的特点是需DNA 量较少;为共显性标记;显示的带型简单、客观明确.现在该技术被广泛应用于遗传图谱的构建、种质资源的鉴定、遗传多样性评估等方面.114 AFL P (Amplified Frangement Length Polymorphism )标记该技术是Vos 等于1992年发明的一种选择性扩增DNA 片段的方法[4],其基本原理是某生物基因组DNA 在两种具有不同酶切位点的限制性内切酶作用下,产生大小不同的酶切片段;再在这些片段的两端接上已知序列的接头,最后再利用根据接头序列设计的特异引物对双酶切片段进行选择性地扩增,最后通过电泳、染色,分析条带差异.AFL P 技术结合了RFL P 和PCR 的优点,具有多态性丰富、稳定性好和重复性高的特点,被广泛地应用于基因定位、基因作图、鉴定亲缘关系等领域.115 STS (Sequence -tagged Sites )标记STS 标记是由一段长为200-500bp 的序列所界定的位点,它在基因组中只出现一次.前述任何单拷贝的多态性标记都可以作为基因组的界标转变为STS 标记,转变的前提是测定长度适合的单拷贝片段两端的序列,并据其设计一对专一扩增的引物(长度为20个核苷酸左右),经PCR 途径显示STS 的特异片断[5].STS 标记的优点在于其共显性的遗传方式,因而很容易在不同组合的遗传图谱间进行转移.2 分子标记在作物育种中的应用・101・第12期李海渤:分子标记及其在作物育种上的应用由于分子标记所表现出的极大的优越性,所以在作物育种中得到广泛的应用,主要表现在以下几个方面:211 亲缘关系与种质资源多样性的研究研究物种的亲缘关系以及种质资源的多样性对作物育种有着重要的指导意义.然而,由于作物易受生长环境及发育阶段的影响,因而仅凭作物的形态学特征来研究其亲缘关系及多样性易受主观因素的影响,结果可靠性较低.分子标记所代表的是基因组DNA 水平上的差异,不受外界环境及作物生长发育阶段的影响,因而利用分子标记研究作物的亲缘关系及多样性,其结果具有客观、稳定的特点.Dires 等采用RFL P 技术对83个甘蓝型油菜品种进行了聚类分析,并将之分为三大类群,即春油菜类群、冬油菜类群及中国—日本油菜类群,该聚类结果与已知系谱大致相符[6];安贤惠通过RAPD 技术,采用31个随机引物分析了72份芥菜型油菜品种的遗传多样性,并将之划分为六大类[7].212 DNA 指纹和种子纯度的鉴定在同一物种的各个品种间存在大量的多态性标记,DNA 指纹就是一些特异DNA 标记的组合.通过DNA 指纹可以进行物种鉴定,不仅克服了根据形态特征鉴定物种的可靠性差的缺点,而且对于品种专利权的申请及保护提供了可靠途径.另外,通过DNA 指纹也可以进行种子纯度的鉴定,这种方法同样克服了根据田间表型性状以及同工酶进行种子纯度鉴定的缺陷,具有快速、准确、简便、成本低的特点,而且在幼苗或种子阶段就可对种子纯度进行鉴定.213 构建分子标记连锁图构建高密度的分子标记连锁图为基因的精细定位、物理图谱的构建和以图谱为基础的基因克隆奠定了条件.利用克隆的基因来转化其他的作物无疑是一种新的育种途径,例如转基因植物.实践证实采用分子标记构建基因连锁图具有很高的实用价值.Cheung 等用RFL P 技术构建了包括343个RFL P 标记的芥菜型油菜的遗传图谱,为辅助选择育种提供了重要的理论参考[8].美国的Cornell 实验室发表了一张水稻的分子标记连锁图,该图谱中有700多个标记,其中绝大部分是RFL P 标记[9].在玉米中已建立了数百个RFL P 标记图谱,而在西红柿中则建立了带有1000个RFL P 标记遗传图谱[9].214 基因定位和数量性状的选择利用不同的分离群体如F2群体、回交群体、DH 群体、重组自交系等可对目的基因进行定位.Jean 等找到了与Pol cms 恢复基因Rfp1紧密连锁的1个RAPD 标记和10个RFL P 标记[10].1998年,他们又用RFL P 标记和RAPD 标记将Pol cms 恢复基因Rf p1定位[11].王俊霞等在860个随机引物中找到了与Pol cms 恢复基因Rf p 连锁的两个RAPD 标记[12].另外,作物的许多经济形状是由数量性状位点(Q TL )所控制的,如产量、品质、水平抗性等.由于这些数量性状的遗传差异是由多个基因座位决定的,每个座位只对表型起较小的作用,由于遗传和环境的互作无法区别单个基因座位的贡献和各个基因座位之间的互作,因而无法对单个Q TL 进行操作.分子标记的产生和发展可把控制数量性状・201・韶关学院学报(自然科学版)2002年的单个Q TL 区分开来,为Q TL 的定位、克隆和选择提供了有力的工具.例如Toroser 等采用RFL P 标记,对甘蓝型油菜硫苷含量控制基因进行了定位,结果将两个主要控制位点GSL -1和GSL -2分别定位于L G20和L G1,三个次要控制位点GSL -3、GSL -4和GSL -5分别定于L G18、L G4和L G13[13].Tanhuanpaa 等采用RAPD 技术对油菜的亚麻酸含量控制基因进行了定位[14].215 利用分子标记进行辅助选择利用分子标记辅助育种可以方便、快速的实现品种之间的目的基因的转移,或将近缘野生种的新基因导入,给传统的育种带来了巨大的活力.利用分子标记辅助选择有以下优点:1)不受时间和环境条件的限制,在作物不同的发育阶段均可进行检测,而性状的传统鉴定方法则需要在某一特定发育阶段进行;2)利用分子标记可以实现优良基因的快速聚合,弥补了传统育种方法的费时、费力以及盲目性高的缺点.作物育种程序中对分子标记辅助选择的要求:1)分子标记与目的性状位点共分离或紧密连锁(1cM 或更小),否则会因标记与目的基因之间的交换而使检测过程中的假阳性频率变得很高;2)分子标记能对大群体进行有效检测,目前基于PCR 的分子标记技术较为容易;3)检测技术在实验室之间应该有很高的重复性,并且较为经济.在实践中,育种工作者采用分子标记辅助选择的途径培育出了一批优良品种.薛庆中等应用与Xa21紧密连锁(遗传距离仅为011cM )的分子标记,通过辅助选择培育出了一批具有Xa21基因的抗白叶枯病恢复系[15].Sheng 等利用分子标记辅助选择的方法将Xa21导入明恢63中,建立了基于分子标记辅助选择的PCR 反应体系,其中两个标记距离Xa21分别为018cM 和310cM.用均匀分布于水稻12条染色体的128个RFL P 标记进行背景选择,证明改良性明恢63除了含Xa21的318cM 片段外与原始材料完全一样[16].Huang 等利用DNA 标记辅助选择将Xa4、Xa5、Xa13、Xa21等4个水稻抗白叶枯病基因进行了聚合,聚合系表现出比单基因系更广的抗谱和更强的抗性[17].216 杂种优势的预测杂种优势利用是品种改良的一条重要途径.育种家们为了更好地利用杂种优势,对于预测杂种优势的方法和途径进行了多年的研究,其中,以玉米和水稻为对象的研究较为广泛和深入.关于杂种优势的预测,人们曾通过生理生化、形态解剖、地理距离等途径进行探索,结果都不理想.80年代末,分子标记开始运用于杂种优势预测的研究.Lee 用33个RFL P 探针检测了8个玉米自交系及其28个杂交组合,结果认为RFL P 的遗传距离与F1产量呈显著正相关[18].Smith 用分布于整个玉米基因组的257个RFL P 探针检测了37个玉米自交系及其123个杂交组合,结果表明,亲本的RFL P 遗传距离与F 1产量和杂种优势相关达极显著水平[19].Stuber ,Melchinger 等均采用RFL P 标记方法发现RFL P 遗传距离与F1杂种优势表现存在高度的相关性[20].但也有与上述研究不一致的结果,如Melchinger 等研究发现亲本间RFL P 遗传距离与杂种F 1产量相关性很低,不能用于杂种优势的预测[21].Dudley 等用52个RFL P 标记和14个同工酶标记研究了14个玉米自交系・301・第12期李海渤:分子标记及其在作物育种上的应用与其F 1产量的关系,同样发现遗传距离与产量并无相关性[22].Melchinger 等认为,造成这两种不同结论的原因是亲本来源的不同,当亲本来自于相同的杂种优势群时,亲本间RFL P 遗传距离和F 1表现的关系呈显著相关,当亲本来自于不同的杂种优势群时,这种相关性较低[20].吴敏生等采用RAPD 标记对玉米杂种产量进行了预测研究,发现RAPD 遗传距离与杂种产量相关显著,但决定系数很小,表明遗传距离在决定杂种产量方面只占很小的比例,遗传距离大的F 1产量不一定高,遗传距离小的F 1产量不一定低[23].彭泽斌等用RAPD 方法研究了15个6类玉米自交系间的RAPD 遗传距离与其杂交组合F 1产量、特殊配合力、中亲杂种优势值的关系,认为RAPD 遗传距离与组合产量、中亲优势值、双亲特殊配合力存在极显著的正相关,说明用RAPD 遗传距离在杂交组合选配中有一定的参考价值[24].实践证实,关于利用不同分子标记预测杂种优势准确性及其机理有待于进一步研究.3 结语和展望分子标记是随着遗传学的发展而诞生的,在作物育种方面应用虽然仅有十几年时间,却显示了巨大的生命力,成为作物育种的重要途径之一.分子标记的发展和应用不仅促进了作物育种的发展而且对一些经典概念的再认识,提出了一些新的观点.如Huang 等提出质量性状基因和Q TL 可能仅是同一座位的不同等位基因[17].目前分子标记在育种上的应用还有一定的局限性,主要包括以下几个方面:1)开发的分子标记数量较少,很难找到与目标基因紧密连锁的分子标记,需要构建更为精密饱和的遗传图谱;2)分子标记技术本身的局限性造成检测结果的偏差;3)众多的农艺性状是受多基因控制的,而分子标记对数量基因的精确定位还有较大差距;4)有待于建立自动化的实验程序,实现对大群体快速、准确的鉴别;5)分子标记与表型之间的关系有待于进一步研究.分子标记是一种新的技术,它的技术体系并不全面,不能脱离传统的育种技术而单独使用,必须要与传统的育种技术有机结合,分子标记的检测结果和效应最终要到大田中验证.另外,分子标记技术的成本较高,限制了它的广泛应用.随着分子生物学理论与技术的发展,我们相信科学家们必将不断开发出分析速度快、成本低、信息量更大的分子标记.分子标记技术必将在作物育种方面得到更加广泛的应用.参考文献:[1]williams J G ,Kubelik A R ,et al.DNA polymorphisms amplified by arbitrary primers are useful as genetic makers[J ].Nucl Acid Res ,1990,18:6531-6535.[2]Welsh J.Fingerprinting genomes using PCR with arbitrary primers[J ].Nucl Acid Res ,1990,18:7213-7218.[3]Weber J L.Human DNA polymorphisms based on length variations in simple -sequence tandem repeats [A ].K E Davis ,S M Tilghman (eds ).G enome analysis[C ].New york :Cold S pring Harbor Laboratory Press ,1990.159-181.・401・韶关学院学报(自然科学版)2002年[4]Vos P ,Hogers R ,Beleaker M.AFL P :a new technique for DNA fingerprinting[J ].Nucl Acid Res 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大豆抗病基因定位与功能解析
大豆抗病基因定位与功能解析近年来，农作物病虫害的防治一直是农业生产中亟待解决的一个问题。
而遗传改良则是一种常用的病虫害防治手段。
大豆是我们国家的主要农作物之一，在大豆的遗传改良中，抗病是一个重要的方向之一。
本文将介绍大豆抗病基因的定位与功能解析的相关研究进展。
一、大豆抗病基因的分类与定位大豆目前已知的病害主要包括枯萎病、霜霉病、疫霉病、紫斑病、叶斑病等几种。
这些病害的抗性是由多个基因共同控制的，因此，研究大豆抗病基因的分类，可以为基因的定位与功能解析提供依据。
据研究，大豆抗病基因可以分为两大类，一类是与植物内源性免疫相关的基因，存在于不同的信号通路中，如PR基因、NBS-LRR基因等。
其次是细菌或病毒感染时产生的基因，称为病菌感官基因，通常是一类反应病原物质的基因。
基因定位是研究大豆抗病基因的关键环节之一，其核心是建立分子标记图谱并与物种基因组进行匹配。
通常采用两种方法进行大豆基因的定位：基于物种群体的基因定位方法和基于整个基因组的定位方法。
二、大豆抗病基因的功能解析基因定位只是研究大豆抗病基因的第一步，与之紧密相连的是对基因功能的解析。
当前，大豆基因功能解析的主要方法包括全基因组的RNA测序、转录组分析和基因沉默等技术手段。
这些技术不仅可以有效地鉴定出大豆基因功能上的差异，还可以解析其与其他基因的相互作用。
通过以上研究手段，人们发现大豆抗病基因的功能非常丰富多样。
比如，人们在研究PR基因时发现，大豆PR基因的活性与其遗传多样性密切相关，并且这种遗传多样性是由大豆叶片表面微生物群落的形成决定的。
同时，一项最新研究指出，大豆中的基因IFNL4参与了大豆发育和抗病的作用。
三、大豆抗病基因研究的意义与前景大豆作为国民经济支柱产业之一，对我国的经济发展和农村社会的建设都具有十分重要的地位。
而在大豆生产中，病虫害的防治是农民面临的首要问题。
因此，研究大豆抗病基因的定位与功能解析，对于提高大豆品种的抗病能力以及减少经济损失具有深远的意义。
分子标记在作物育种中的应用
分子标记在作物育种中的应用作物育种是改良作物种质的重要手段，通过对作物的遗传基础的深入研究，运用现代生物技术手段，筛选出具有优良性状基因的优良种质材料，从而加速有关作物的育种进程。
在现代生物技术手段中，分子标记技术在作物育种中扮演了非常重要的角色。
本文将介绍分子标记在作物育种中的应用。
一、分子标记简介分子标记是指与基因组中某个特定区域或特定性状相关的DNA序列片段。
这种技术可以用于确定个体间的遗传差异，进行基因型鉴定，进而确定等位基因种类及其比例。
通过分子标记技术，可以确定物种间的基因组组成和遗传的联系，并且还可以对单个个体的基因组进行分析和定位，制定具体的育种策略。
分子标记技术在育种材料鉴定和筛选中有着广泛的应用。
习惯上，育种过程需要大量的物种杂交，然后去通过后代材料中的遗传差异进行筛选、后代选择和提高纯度。
这种育种方法需要大量的时间和耗费大量的资源。
而采用分子标记技术，可以大大提高材料筛选的速度和效率。
远缘杂交后代中的有些个体通常会表现出可喜的性状，但是由于其他不良的遗传特征，基本上是无法继续进行育种的。
这个时候，分子标记技术就可以对杂交后代的DNA样本进行分析，从而确定哪些个体的基因组组成更加适合于后续育种筛选工作。
2. 分子标记在基因型分析和遗传图谱绘制中的应用在作物遗传基础的研究中，分子标记技术在基因型分析和遗传图谱绘制中的应用日益广泛。
通过分子标记技术，可以分析大量的遗传标记，确定不同基因型间的遗传差异，对遗传多样性和相关性进行统计分析，最终清晰地绘制出遗传图谱，揭示了不同群体间的遗传关系。
遗传图谱的绘制对于作物育种的后续研究至关重要，能够帮助育种人员了解群体内的基因性状分布情况，确定功能多样的分子标记，确保育种目标的达成。
3. 分子标记在杂交组合选择中的应用分子标记在杂交组合选择中的应用同样十分重要。
通过分析杂交后代的DNA序列，可以细致地分析出每个基因型对数量性状、质量性状、抗病性等性状的影响，并且还可以计算各基因型的复杂性状遗传度。
分子标记技术在农作物种子检测中的应用
分子标记技术在农作物种子检测中的应用大家好，今天我们来聊聊一个非常有趣的话题——分子标记技术在农作物种子检测中的应用。
这个话题可是关系到咱们老百姓的餐桌哦！那么，什么是分子标记技术呢？它又是怎么应用到农作物种子检测中的呢？别着急，我一一道来。
咱们来简单了解一下分子标记技术。
分子标记技术是一种利用生物大分子(如蛋白质、核酸等)作为标记物，通过分子杂交、PCR扩增等方法，将标记物与目标基因或序列进行特异性结合的技术。
这种技术可以用于鉴定、筛选、追踪和定量目标基因或序列，具有灵敏度高、特异性强、操作简便等优点。
那么，分子标记技术是如何应用到农作物种子检测中的呢？咱们可以通过以下几个方面来了解。
分子标记技术可以用于农作物品种鉴定。
在农业生产中，品种选择是非常重要的环节。
通过分子标记技术，我们可以对农作物的基因组进行分析，鉴定出优良品种和潜在的抗病、抗虫、抗逆等基因，从而指导品种选育和种植。
举个例子，咱们都知道水稻是重要的粮食作物之一。
在我国，水稻品种繁多，如何选育出更适合我国气候和土壤条件的优良品种，是一个亟待解决的问题。
通过分子标记技术，我们可以对水稻的基因组进行测序和分析，发现具有抗稻瘟病、抗倒伏等优良特性的基因，从而指导品种选育和种植。
分子标记技术可以用于农作物病虫害监测。
在农业生产中，病虫害是影响产量和质量的重要因素。
通过分子标记技术，我们可以对农作物的病原体和害虫的基因组进行分析，发现具有抗病虫特性的基因，从而指导防治措施的制定和实施。
比如说，我国南方地区常见的水稻病害有稻瘟病、稻纵卷叶螟等。
通过分子标记技术，我们可以对这些病原体和害虫的基因组进行分析，发现具有抗病虫特性的基因，从而指导研制新的农药和生物防治措施，提高农业生产效益。
分子标记技术还可以用于农作物品质评价。
在农业生产中，优质农产品的需求越来越高。
通过分子标记技术，我们可以对农作物的营养成分、口感等品质相关基因进行分析，评价其品质优劣，为优质农产品的生产提供依据。
DNA分子标记在大豆抗灰斑病育种中应用进展
DNA分子标记在大豆抗灰斑病育种中应用进展[摘要]大豆灰斑病是一种世界性大豆病害，曾给我国的大豆生产造成过重大的损失，将dna分子标记技术运用到抗病育种研究中，对有效控制这一病害具有促进作用。
本文从种质资源的遗传多样性分析与利用，大豆灰斑病抗性基因的鉴定研究及分子标记标记辅助选择三个方面论述了dna分子标记技术在大豆抗灰斑病育种中的应用研究概况，为抗病育种工作提供参考信息。
[关键词]大豆灰斑病；dna分子标记；抗病育种大豆灰斑病(cercospora sojiina hara)是世界性病害，国内各大豆产区均有发生，以黑龙江省最为严重。
灰斑病对产量、品质都有很大影响，发病较重年份减产10％～15％，严重时可达到30％，病斑率也可高达30％～50％。
大豆灰斑病的流行受品种、气候、菌源3个因子限制，根据国内外研究表明，其中以品种的基因型对发病影响最大，mian用rcs3基因的4对近等基因系进行了产量试验结果表明，供试个体的近等基因系在发病情况下缺少rcs3基因比含有rcs3产量要下降31％，揭示了抗病性与基因型之间的关联。
防治大豆灰斑病的最经济有效的途径就是抗病育种，美国和中国等国家在抗灰斑病育种方面做了大量工作。
近年来，分子生物学发展异常迅速，其中与作物遗传育种密切相关的分子标记更是令人瞩目。
dna分子标记是dna水平遗传变异的直接反映，能对各发育时期的个体、各个组织、器官甚至细胞作检测，既不受环境的影响，也不受基因表达与否的限制；标记数量丰富；遗传稳定；对生物体的影响表现中性；操作简便。
由于上述优点奠定了它具有广泛应用性的基础。
近10年来dna分子标记技术达到成熟，使大豆遗传研究发生了质的飞跃，相继有数十种分子标记技术问世。
分子标记的出现为大豆抗灰斑病育种工作的开展作出了重要贡献。
一、种质资源的遗传多样性分析与利用邹继军等(1998)对25份大豆灰斑病抗病种质资源进行了10个生理小种的抗性鉴定并用rapd技术分析了各材料间的遗传关系。
分子标记在大豆遗传育种中的应用
分子标记在大豆遗传育种中的应用关键词大豆；分子标记；遗传育种大豆含有丰富的脂肪和蛋白质，是粮食、油料和饲料兼用作物，在人民生活中占有十分重要的地位。
过去十多年来，伴随经济的高速发展及生活水平的不断提高，我国对饲用蛋白和植物油脂的需求量与日俱增。
仅2022年，我国就进口大豆（以转基因大豆为主）5838万t，而国产大豆只有1300万t，自给率仅为20%，形势非常严峻[1]。
传统育种主要依赖于作物的表现型选择，基因间互作、环境条件、基因型与环境互作等因素都会对表型选择效率产生影响[2]。
因此，传统育种方法效率低、周期长、成本高，并且具有一定的盲目性。
生物技术的不断发展，特别是DNA分子标记的出现，极大地推动了育种事业的发展。
DNA分子标记是DNA水平上遗传多态性的直接反映，具有分布均匀、稳定性好等特点。
目前，DNA分子标记已被广泛应用于大豆的遗传多样性研究、遗传图谱的构建、数量性状基因分析和分子标记辅助选择等各个方面。
1.1大豆遗传多样性研究遗传多样性是指物种的种内或种间个体间的基因变化[3]。
大豆种质资源是大豆遗传改良的基础，正确评定种质资源的变异特点，明确其间的遗传关系，非常有利于大豆的改良。
2022年，周春娥等利用SRAP标记对133份大豆进行遗传多样分析，多态性比率为87.6%，期望杂合度为0.2874[4]。
这说明用SRAP分子标记分析大豆遗传多样性非常适宜，同时也为大豆遗传资源的保护和利用提供了依据。
2022年，曾维英等用SSR标记，对1980年和1981年在广西收集的68份野生大豆进行遗传多样性分析，等位变异数目范围为4～11条，平均为6.83条[5]。
聚类分析把68份材料分为了2大类，各地区材料之间存在明显的遗传差异。
2022年，Appiah-KubiD等运用SSR标记和形态特征对来自加纳、尼日利亚和巴西的36份大豆材料进行遗传多样性的分析[6]。
基于杰卡德相似系数，用20个SSR标记将种质资源分为了6组。
大豆花叶病毒病抗性基因的分子标记研究进展
摘要 ：大豆花叶病毒病是 为害大豆 生产 的世界性病 害 ，严 重影响大 豆产量和品质 。对大豆花 叶病毒病 的研 究进
展从抗性遗传 、抗性基 因的分 子标记及 定位 、抗病品种 的分子标记辅助选择育种 ３个方 面进行 了阐述 。 关键词 ：大豆 ；花叶病毒病 ；分子标记
显性基 因控制 ，抗 、感分离 比例为 ９７ 。有 的研 究结 ： 果 表明 ，其抗 性 由 ２ 显性基 因重叠作用 。 对 研究 发现 ，大 豆 中不但 存 在对 Ｓ ＭＶ的质量 抗
传稳定 等优 点被广 泛应用 于大豆花叶病 毒病的抗性遗 传
和 目标基 因的标记定位研究 ，以抗性基 因的分子标记 为 基础 的分子标记辅助选择育种技术也开始 应用于大 豆花
中 图分 类 号 ：￥３ ． ５ ４５６１ 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ － ３ （ ０ ８ ８０ ５ － ０ ８１ １ ２ ０ ）０ － ６０ ６ ０ ３
Ｔｈ ｓ ａ ｃ Ｐｒ ｇ ｅ ｓＯ ｌＭ ｏ ｅ ｕｌｒ Ｍ ａ ｋｅ ｆＳ ｙ ｅ ｎ Ｍ ｏ ａ ｃＶｉ ｕ ｓｓａ ｃ ｅ ｅ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｒ ｓ ｉ ｌｃ ａ ｒ ｒ ｏ ｏ ｂ ａ ｓ ｉ ｒ ｓＲｅ ｉｔ ｎ ｅ Ｇ ｎｅ
斑 ，严 重 影 响 大 豆 产 量 和 品质 … 。一 般 年 份 导 致 大 豆 减
１ 对显 性基 因控制的遗 传 ；陈怡 等的研 究也表 明 ，大豆
对于 Ｎ 株 系的抗 性也是 由单 显性基 因控制 的；王永 军 ３
等以科 丰 １号 ×南 农 １３ ２２为 亲 本 构建 的 ＲＬ群 体 １８ － Ｉ ＮＲＫ Ｊ Ｉ Ｙ为 材 料 ，对 群 体 进 行 了 ５个 Ｓ ＭＶ株 系 （ ａ ｓ、
大豆分子育种
大豆分子育种大豆是全球重要的粮食作物和油料作物之一，其广泛应用于食品加工、饲料生产和能源开发等领域。
然而，如何进一步提高大豆的产量和品质一直是种植者和科学家们关注的热点问题之一。
为了实现这一目标，分子育种作为一种现代育种方法，在大豆育种中发挥了关键作用。
一、大豆分子育种的基本原理和方法大豆分子育种是基于大豆的基因组和遗传信息，通过利用分子标记和基因组学等技术手段，寻找与产量、品质等重要农艺性状相关的基因或位点，并利用这些信息进行优良品种的选育和改良。
其基本原理和方法可分为以下几个方面：1. 多态性标记的筛选。
利用分子标记技术，对大豆种质资源进行遗传多样性分析，筛选具有多态性和与目标性状相关的分子标记。
2. 关联分析。
通过收集大豆种质资源的多态性标记信息和农艺性状表型数据，运用统计学和生物信息学方法，进行基因位点与性状之间的关联分析，确定与目标性状相关的基因或位点。
3. 基因定位。
通过大豆种质资源的交叉分离群体和分子标记的遗传图谱构建，将目标性状相关基因定位在染色体上，为后续的分子标记辅助选择和基因克隆提供基础。
4. 分子标记辅助选择。
根据基因定位结果，发展针对有关基因的分子标记，通过标记辅助选择的方式，加速优良基因的引入和固定，提高育种效率。
二、大豆分子育种的应用进展和成果大豆分子育种在过去几十年中取得了显著的进展和成果。
通过分子育种手段的应用，科学家们成功地鉴定和利用了与大豆产量、耐逆性、品质等相关的基因或位点，开展了一系列大豆育种项目，取得了以下成果：1. 产量的提高。
通过发掘与产量相关的基因或位点，优良的产量性状被成功地引入到现有的商业品种中，提高了大豆的单株产量和总产量。
2. 耐逆性的改良。
利用分子标记和基因组学的方法，发掘与大豆耐旱、耐寒、抗病等性状相关的基因或位点，成功培育了一批具有优良耐逆性的品种，提高了大豆的抗逆性和适应性。
3. 品质的改良。
大豆分子育种也被广泛应用于大豆蛋白质含量、脂肪酸组成、油酸含量等品质性状的改良。
分子标记技术及其在作物育种中的应用
分子标记技术及其在作物育种中的应用王斌【摘要】简述了几种常用分子标记的原理和特点,以及它们在构建遗传图谱、遗传多样性分析、基因定位等方面的应用,同时介绍了近等基因系及数量性状位点在作物育种中的应用。
【期刊名称】《农业科技通讯》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】4页(P126-129)【关键词】分子标记;RFLP;RAPD;AFLP;SSR;近等基因系;数量性状位点【作者】王斌【作者单位】甘肃省农业科学院,兰州730070【正文语种】中文【中图分类】S33伴随着遗传学的发展，遗传标记(geneticmarker)经历了形态学标记、细胞学标记、生化标记和DNA分子标记4个阶段，其中DNA分子标记诞生于20世纪80年代中期[1]，与其他遗传标记相比，它具有如下优点：（1）直接以DNA的形式表现，在生物各个组织，各个发育时期都可以检测到，不受季节、环境的限制；（2）数量多，遍及整个基因组；（3）多态性高，并且自然存在许多的等位变异，不需专门创造特殊的变异材料；（4）与不良性状无必然连锁，不影响目标性状的表达；（5）表现为共显性，能区分杂合型、纯合型基因型，能提供完整的遗传信息；（6）能在早代进行选择，加速育种进程[2－3]。
分子标记的这些优点，在作物遗传育种的研究与应用中得到了广泛的体现，相对于传统的遗传育种研究中的形态性状评价具有无可比拟的优越性。
1.1 RFLP标记RFLP（Restriction fragment length polymorphisms）即限制性片段长度多态性，是指用限制性内切酶酶切不同个体的基因组DNA后，含有与探针序列同源的酶切片段在长度上的差异。
RFLP标记对DNA需要量较大（5～10μg），所需仪器设备较多，检测步骤多，技术较复杂，周期长，成本高，使其应用受到了一定程度的限制。
RFLP标记被广泛用于植物遗传连锁图谱的构建、遗传关系分析、数量遗传研究、与重要农艺性状紧密连锁的分子标记筛选等方面。
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分 子标 记是遗 传标 记的一 种 ， 目前 遗传 标记 主 要有 ４种 类 型 ， 即形 态 标 记 （ ｏ ｈｌ ｉ ｌ ￣ｋｒ） ｍ ｒ ｏ ｇ ａ ｍ： ｅｓ 、 ｐ ｏｃ ｑ ／ 细胞标 记 （ｙ ｌ ｉ ￣ｋｒ）生 化标 记 （ｉ ｈｍｃｌ ｃｔｏ ｃ ｍ： ｅｓ、 ｏｇａ ｑ ｌ ／ ｂｏ ｅ ｉ ｃ ａ
定 等方 面广泛 应用 的基础 。
１ 主要 的分子标 记技 术 １ １ 限制 性酶切 片段 长度 多态性 （ 兀Ｐ） ． Ｒ
Ｒ Ｌ （ｅｔｃｉ ａｍ ｎ ｌ ｇ ｏ ｍ ｒｈｓ 是 Ｆ Ｐ ｒ ｒ ｔｎ ｆｇ ｅｔ ｅ ｔ ｐｌ ｏ ｉ ｓｉ ｏ ｒ ｎ ｈ ｙ ｐ ｍ）
展前景进行 了分析 。
切 酶消化后 ， 过 与探 针进 行 杂 交而 检测 到 的 Ｄ Ａ 通 Ｎ 片段 长 度 多态 性 。这 种 多 态 性 与 限 制 性 内切 酶 在 Ｄ Ａ上识 别切 点 的分 布有 关 。Ｒ Ｌ Ｎ Ｆ Ｐ反 映 了 Ｄ Ａ水 Ｎ 平 上 的变 异 ， 任何 Ｄ Ａ序 列 的改变 如插 入 、 Ｎ 重排 、 缺
ｍ ｒｅｓ和分 子标 记 （ ｏｅｕ ｒｍ ｒｅ ） ａ ｒ） ｋ ｏ ｔ ｌｃｌ ａ ｒ 。上 个 世 纪 ａ ｋｓ ７ ０年代 以前 ， 主要 应 用 前 ３种 标 记 手 段 ， 们 用 这 人
的发育 阶段影 响 ； 共显 性 ， 可以 区别 纯合 基 因型 和杂
些遗 传标 记技术 进行 遗 传 图谱 分 析 和辅 助 育 种 ， 但
相 比 ， 子标记 具有 许多优 点 ， 可 以从分 子水 平上 分 它 直 接测定 出遗 传物质 Ｄ Ａ的变 异性 ， Ｎ 具有 无 表 型效 应、 不受 环境 限制 和影 响 、 记数 量 多 等优 点 ， 结 标 其 论 可靠 、 效率 高 ， 子标 记 的这些 特 性 ， 定 了它 在 分 奠 遗 传 图谱 构建 、 抗性 基 因定 位 、 助育 种 以及 品种鉴 ・ 辅
中图 分 类 号 ：５５ １ ￥６ ．
文献 标 识 码 ： Ｂ
文章编号 ：０９— ７５ ２０ ）２—０ １ ５ １０ ２６ （０８ ０ ０２—０
失 等都会 改变 原有 酶切 位 点所 在 位 置 ， 而 使两 酶 从 切点 间 的 Ｄ Ａ片 段 长 度 发 生 变 化 ， 种 变 化 经 酶 Ｎ 这 切， 杂交 及放 射 自显 影 就 会 使 Ｒ Ｌ Ｆ Ｐ带 的特 征 有 所
ｔ ｔｂｅ ｄｎ ｆ ｏ ｂ ａ ． ｎ ａ ｒｅ ｉｇｏ ｙ ｅ ｓ ｎ
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关键 词 ： 子 标记 ； 分 大豆 ； 性 基 因 抗
Ａｂ ｔａ ｔ Ｎ ｗ ｔｅ ｔ ｈ ｉｕ ｆｍｏｅ ｕａ ｒｅ ｓｄ ｖ ｌｐ ｅ ａ － ｓｒ ｃ ： ｏ ｅ ｎｑ ｅ ｏ ｌ ｌｒｍａ ｋ ｒ ｅ ｅｏ ｐ ｄ ｒｐ ｈ ｃ ｃ
ｉｌ ａ ｄ ｉ ｓ ｕｉｉｅ ｄ ｌ ｎ ｒ ｓｓａ ｃ ｅ ｅ ｔ ｉｇ ａ ｄ ａ ｓｓ ｄｙ， ｎ ｔｗａ ｔ ｚｄ ｗｉｅｙ ｉ ｅｉｔ ｅ ｇ ｎ ￣ｇｎ ｉ－ ｌ ｎ ｎ ｓ
Ｋ ｅ ｒ ｓ： ｏｅ ｕａ ｒ ｅｓ Ｓ ｙ ｅ ｎ； ｓｓａ ｃ ｅ ｅ ｙ ｗｏ ｄ Ｍ ｌｃ ｌｒｍａ ｋ ； ｏ ｂ ａ Ｒｅｉｔｎ ｅ ｇ ｎ
由 Ｂｓ ｉ １８） ｏ ｅ （９０首先提出， ｔｎ 并在 ８ 年代初发展起来 ０ 的第 一代 分 子标 记 技 术 。它 是 指 Ｄ Ａ经 限 制性 内 Ｎ
上述 ３种标记 分 析 的遗 传 图谱 数 量 有 限 ， 且大 多 数 易受 环境 的影响 。上 世纪 ８ ０年代 以后 ， 分子 标记 技 术迅速 发 展 起 来 。分 子 标 记 是 指 生 物 基 因组 Ｄ Ａ Ｎ 经限制 性 内切 酶 酶 切 、 聚合 酶 链 式 反 应 （ Ｃ 扩 增 Ｐ Ｒ）
摘 要 ： 速 发展 的 分 子 标 记 技 术在 大 豆 遗 传 图谱 构 建 、 性 快 抗 基 因 定位 和 辅 助 育 种 等 方 面 得 到 了广 泛 应 用 。 简要 阐述 了 分子 标 记 的主 要 类 型 、 理 、 点 及 其 在 大 豆 抗 性 基 因 定 位 原 特 方 面 的应 用进 展 ， 对 当前 分 子 标 记 存 在 的 问题 及 以后 的 发 并
维普资讯
农 业技 市
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分 子标 记 及其 在 大豆抗 性 基 因定位 中的 应 用进展
王 臻 昱 许 艳 丽 高继 国
（． １ 东北农业 大学生命科学院， 尔滨 １０ ３ ；， 哈 ５０ ０２ 中国科学院 东北地理 与农业 生态研究所 ， 尔滨 １０ ８ ） 哈 ５０ １