优质蛋白玉米的分子标记辅助选择
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。
作物育种学总论第十四章分子标记辅助选择育种
PCR-based markers
PCR: polymerase chain reaction（多聚酶链式反应）
amplification of tracts of DNA defined by border sequences that hybridize to selected DNA polymerase primers
How to use a genetic marker for marker-assisted selection
Weaver Carrier Sire
M1
M2
W
+
M1
M3 M2
M3
W
++
+
W=Weaver +=Normal
目标基因的标记筛选（gene tagging）是 进行分子标记辅助选择（MAS）育种的基 础。用于MAS育种的分子标记须具备三个 条件：
生化标记
主要包括同工酶和等位酶标记。同工酶是：指结构 不同、功能相似的酶，也即具有同一底物专一性的 不同分子形式的酶。属于一个以上基因座位编码的 酶的不同形式；而等位酶是指由一个基因座位的不 同等位基因编码的酶的不同分子形式。分析方法是 从植物组织的蛋白粗提物中通过电泳和组织化学染 色法将酶的多种形式转变成肉眼可辩的酶谱带型。
供体
M
R
受体
m
r
M
m
R
r
RR Rr rr
(1-r)2 2r(1-r) r2
目标基因与DNA标记间的遗传距离位p
亲本中DNA标记的带型
M—抗性标记 R—抗性基因 m—感病标记 r—感病基因
F1杂种中DNA标记的带型
在F2分离群体中分子标记类型 即MM,Mm,mm
玉米矮花叶病抗性基因连锁分子标记的筛选与辅助选择的开题报告
玉米矮花叶病抗性基因连锁分子标记的筛选与辅助选择的
开题报告
题目：玉米矮花叶病抗性基因连锁分子标记的筛选与辅助选择
研究背景：
玉米矮花叶病是一种由植物病毒引起的病害，造成玉米的减产和质量下降。
为了有效控制病害的发生，研究玉米矮花叶病抗性基因连锁分子标记的筛选与辅助选择，
对于选育抗病玉米品种具有重要意义。
研究目的：
本研究旨在筛选玉米矮花叶病抗性基因连锁分子标记，并借助这些标记进行辅助选择，提高选育抗病玉米的效率和成功率。
具体研究内容包括：
1. 筛选玉米矮花叶病抗性基因
2. 分离基因DNA片段，并进行PCR扩增
3. 通过分子标记技术进行标记
4. 分离标记DNA片段，并检测其遗传连锁关系
5. 利用标记进行辅助选择，选育抗病玉米品种
研究方法：
本研究将采用分子标记技术，包括PCR扩增、遗传测量等方法，进行玉米矮花
叶病抗性基因的筛选和连锁分子标记的标记。
经过标记的DNA片段将被用于辅助选择。
研究意义：
本研究的结果将有助于选育更具抗性和适应性的玉米品种，从而提高农业生产的效益和可持续性。
此外，研究所获得的技术手段也可为其他病害的分子标记筛选提供
参考。
预期结果：
通过本研究的筛选和分子标记，将选出玉米矮花叶病抗性基因连锁分子标记，并结合辅助选择技术，选育出更具抗病性的玉米品种。
同时，本研究还预计能够建立一
套完整的玉米分子标记技术体系，为相关领域的研究提供参考和借鉴。
分子标记技术概述
分子标记技术概述现代生物技术是近几十年来发展起来的以现代生命科学为基础，利用生物体系和现代工程原理，集中多学科的新知识生产生物制品和创造新物种的综合科学技术。
随着分子生物学的快速发展，现代生物技术为作物育种提供了强有力的工具，分子标记辅助选择（MAS）是其中一项重要的技术手段，弥补了传统作物育种中选择效率低的缺点，加快了育种进程，为育种家广泛采用。
一、分子标记的定义与特点遗传标记（genetic marker）是指可追踪的染色体、染色体某一节段、某个基因座在家系中传递的任何一种遗传特性。
在遗传分析上遗传标记可用作标记基因，它具有两个基本特征，即可遗传性和可识别性，生物的任何有差异表型的基因突变型均可作为遗传标记。
传统的遗传标记主要包括形态标记、组织细胞标记、生化标记与免疫学标记等，这些标记都是基因表达的产物，易受生理状态、贮藏加工等多个因素的影响，具有较大的局限性。
Bostein 等（1980）利用限制性片段长度多态性（restriction fragment length polymorphism，RFLP）作为遗传标记分析的手段，开创了应用生物体DNA多态性发展遗传标记的新阶段。
分子标记是根据基因组DNA 存在丰富的多态性而发展起来的可直接反映生物个体在DNA水平上差异的一类遗传标记，它是继形态学标记、细胞学标记、生化标记之后发展起来的新型遗传标记技术。
广义的分子标记是指可遗传的并可检测的DNA 序列或蛋白质分子。
而通常所说的分子标记是指以DNA 多态性为基础的遗传标记，是以个体间遗传物质内核苷酸序列变异为基础的遗传标记，直接反映出生物个体或种群间基因组中某种差异的特异性DNA片段。
相对于传统的遗传标记，DNA 分子标记的优势在于：DNA 分子标记多为共显性标记，能够简单直观地分辨出纯合和杂合的基因型，对隐性性状的选择十分有利；多态性高，由于自然界中存在丰富的基因组变异，能够开发出几乎无限的DNA 分子标记；稳定性好，不受环境和生物生长与发育阶段的影响，任何时候任何组织的DNA 都可用于标记分析；由于DNA 分子标记是在DNA 水平上开发而来，表现为中性，不会与其他性状连锁，因此不影响目标性状的表达；检测手段简便、迅速，成本低。
《分子标记辅助育种》PPT课件
Cytogenetic Mapping（2）
70受体亲本受体亲本供体亲本供体亲本不含优质基因不含优质基因含优质基因含优质基因ff11受体亲本受体亲本bcbc11目标基因定位目标基因定位标记辅助选择标记辅助选择中选中选bcbc11受体亲本受体亲本含优质基因含优质基因bcbc22bcbc33标记辅助选择标记辅助选择标记辅助选择标记辅助选择中选中选bcbc33含优质基因含优质基因新育成的优质品种新育成的优质品种受体亲本遗传本背景受体亲本遗传本背景优质基因优质基因交交目标基因的定位目标基因的定位与标记辅助回交与标记辅助回交育种相结合程序图育种相结合程序图中选中选bcbc11受体亲本受体亲本含优质基因含优质基因71二大范围群体内的单目标基因slsmas分析方法基本原理在一个随机杂交的混合群体中首先在一个很大群体中利用分子标记辅助选择目标性状尽可能使选择群体足够大使中选的植株就目标位点纯合而在目标位点以外的其它基因位点上保持有大的遗传多样性最好仍呈孟德尔分离这样分子标记筛选后仍有很大遗传多样性供育种家通过传统育种方法选择产生新的品种和杂交种
RAPD标记的实验条件摸索和引物的选择是十分关键 而艰巨的工作。只要实验条件标准化，可以提高RAPD 标记的再现性。
二、分子标记的原理和遗传特性
(三)AFLP（扩增片断长度多态性）标记
AFLP即扩增片段长度多态性，是1993年由 Marc 和Pieter 发明创造的一种DNA分子标记。
该技术是对限制性酶切片段的选择性扩增， 又称基于PCR的RFLP。鉴于AFLP标记的多态性强， 一次可检测到100~150个扩增产物，因而非常适合 绘制品种指纹图谱及进行分类研究。
分子标记辅助选择玉米兼抗粗缩病和南方锈病的育种材料
要病害的抗病基因或ＱＴＬ定位都有所报道Ｉ体５９１。
玉米粗缩病抗性基因的标记和定位的研究工作也在逐步进行，并有利用分子标记辅助育种改良我国玉米骨干自交系的粗缩病抗性的报道。
但由于玉米粗缩病发病受多种因素的影响，以及缺乏适合于抗性基因定位的群体，使得粗缩病抗性基因定位研究进展缓慢。
并且，玉米粗缩病定位结果复杂，不同供试群体，结果差异较大。
２０００年，吴国栋ｌ删以数种对玉米粗缩病抗病、感病自交系为材料，利用在亲本中有多态性的ＲＦＬＰ标记分析Ｆ２群体，发现第６号染色体ｕｍｃ２１探针与ＥｃｏＲＶ酶切片段杂交在抗、感间有多态性，与粗缩病的抗性相关。
２００２年，李常保掣匏１以３个高抗粗缩病的自交系（Ｐ１３８、齐３１９、Ｈ２１）和３个感病玉米自交系（掖４７８、１０７、Ｍ０１７）以及杂交组合Ｐ１３８Ｘ４７８为材料，寻找与玉米粗缩病（ＭＲＤＤ）基因紧密连锁的ＲＡＰＤ标记，并对其辅助选择效果进行了初步探究。
结果表明：引物￥３７所扩增的多态性片段￥３７＋２０００和￥８６所扩增的多态性片段￥８６．１３００与ＭＲＤＤ抗性基因紧密连锁。
２０１０年，马侠等【６ｌｌ在李常保工，作的基础上，将与玉米粗缩病相关基因共分离的ＲＡＰＤ标记￥３７和￥８６转化为稳定、可靠的ＳＴＳ标记Ｉ．２和ＩＩ－４。
两者的研究中，均未给出标记位点与ＭＲＤＤ抗性基因的遗传距离。
２００６年，陈永坤等１６２】利用ＳＳＲ－ＢＳＡ法，以（黄早四Ｘ掖１０７）Ｆ８群体１７９个ＲＩＬ家系为作图群体，在山西临汾自然感病条件下进行抗病鉴定，对ＲＩＬ群体作ＱＴＬ分析，检测到３个抗病ＱＴＬ位点，分别在染色体１．０７、３．０６、６．０１区段，邻近标记为ｂｎｌ９１５６４、ｂｎｌ９１０４７ａＪ；｝１］ｙｌ。
２００７年，史利玉掣６３Ｊ利用ｓＳＲ标记，以黄旱四×掖１０７组合衍生的１７９个Ｆ８代株系为供试群体，在三种发病环境下，对群体进行抗病性鉴定，共检测出４个抗病ＱＴＬ位点，分别位于第ｌ、２、５并［１９号染色体上。
第三节分子标记辅助选择
等位基因从一个亲本导入到优良亲本中时，常规表型育 种往往是通过选择保留含有隐形基因的杂合基因型，作 进一步回交，而杂合基因型鉴定通常是通过考察自交后 代分离状况来判断，而且当选择的是抗病性状时，还要 借助繁琐的接种鉴定等，这样会延迟育种进程。分子标 记辅助选择则不受上述限制条件的影响。
（1）克服性状表现型鉴定的困难：有些性状的表现型鉴定 相当麻烦，在度量技术上难度较大、程序繁琐或因需要特 定的仪器和设备，费用太高。
（2）允许早期选择：在育种中，某些性状表现出来需要特 定的生长环境和一定生长周期。因此，在对这些性状鉴定 时必须考虑其表达的环境和等待一定生长时期，有时需要 异地加代和特异的环境条件等。用标记鉴定基因型，将不 需考虑（或等待）植株生长状况或环境条件，可以在早期 对幼苗（甚至对种子）进行检测。
广义而言，分子标记辅助选择不仅包括利用分子标 记进行优异种质的鉴定筛选、（自交系）亲本间的 亲缘关系分析、遗传多样性的保持和利用，而且包 括利用分子标记选择、转移、聚合目标基因等育种 的其它诸多环节，如植物系统发育关系分析、品种 注册、专利保护、体细胞杂种鉴定、新品种权保护 等。
二、分子标记辅助选择的优越性
第三节 分子标记辅助选择
一、什么是分子标记辅助选择？？
借助分子标记对目标性状基因型进行选择，这就是所谓的“分子 标记辅助选择”（marker-assisted selection，缩写为MAS）。
第七章 分子标记辅助选择
2、标记值选择
以个体标记值为依据的选择称为标记值选择。
利用完整的分子标记连锁图进行QTL定位分析，原则上能够 估计出个体的加性效应值。但要得到个体加性效应值的精 确估值，必须进行QTL的精细定位。 在加性模型下，性状—标记回归方程为：
y 为个体的表型值， µ为模型均值；ɑ i 为第 i 标记的加性效 应值；χ i为第i标记基因型指示变量，对应于基因型MM、 Mm和mm分别取1、0和-1；ε 为环境误差；N为标记数。
(2)背景选择可以避免或减轻连锁累赘 连锁累赘是指有利基因 ( 目标基因 ) 与不利基因 (非目标基因)间的连锁。 传统回交育种难以消除连锁累赘。
在传统的回交育种中，即使回交20代，在目标基因周围还 能发现长达10cM的供体亲本染色体片段(约包含几百个基 因)。
用高密度的分子标记连锁图进行辅助选择就有 可能直接选择到在目标基因附近发生了重组的个 体。
一、质量性状的标记辅助选择
应用
①表现型的测量不容易或费用太高时。 ②表现型只在个体发育后期表现，但需要在个体 发育早期(甚至是对种子)进行选择。 ③除目标基因外，还需要对基因组的其他部分 (即遗传背景)进行选择时。 ④某些表现质量 - 数量性状特征的性状，如生物 抗性与非生物性。
1、前景选择
对目标基因的选择称为前景选择(foreground
应用逐步回归分析可以筛选出对目标性状效应 明显的标记，然后将它们的加性效应估值算出个 体的标记值 个体的标记值为：
标记值m是个体加性效应值的近似值，其近似程度取决于
P=δ2M/δ2G
3、指数选择
用表型值和标记值构建一个选择指数，依选择指数 进行选择。
Ζ 为表型值，m为标记值，bz和bm为权重系数(bz十bm＝1)
应用分子标记辅助选择甜糯双隐基因型玉米种质
应用分子标记辅助选择甜糯双隐基因型玉米种质杨耀迥;张述宽;滕辉升;苏琪;陈天渊【摘要】为解决传统育种技术选育甜糯玉米自交系过程长、效率低的问题,以超甜玉米与糯玉米杂交组合的甜质S1家系为材料,利用与糯玉米隐性基因(wx)紧密连锁的3对SSR标记phiio22、phio27和phi061进行辅助选择选育.结果表明,引物phio22的PCR扩增效果较好,在玉米苗期成功鉴定出含有双隐性纯合w,w,sh2sh2基因型的甜糯玉米单株9株,含wxwx显性纯合基因个体9个和含wxwx杂合基因个体22个.从而在甜质S1家系早代实现了隐性纯合wxwx基因的分子标记辅助选择.对甜糯双隐基因型植株连续自交4代,获得一批优良甜糯双隐玉米自交系:糯集02A79×金银甜、柳糯5号×华珍-1和金银甜×宜糯02A81-1.利用这些自交系与当地优良的糯玉米自交系进行组配,获得产量、株型、抗性、品质优良的3个组合:(糯集02A79×金银甜)×玉美头601-1、(柳糯5号×华珍-1)×玉美头601-1和(金银甜×宜糯02A81-1)×玉美头601-1.因此,利用分子标记辅助选择技术可明显提高甜糯玉米育种效率.加快甜糯玉米自交系的育种进程.【期刊名称】《南方农业学报》【年(卷),期】2010(041)001【总页数】3页(P1-3)【关键词】甜糯玉米;SSR标记;双隐基因型;分子标记辅助选择;wxwxsh2sh2【作者】杨耀迥;张述宽;滕辉升;苏琪;陈天渊【作者单位】广西玉米研究所,南宁,530227;广西玉米研究所,南宁,530227;广西玉米研究所,南宁,530227;广西玉米研究所,南宁,530227;广西玉米研究所,南宁,530227【正文语种】中文【中图分类】S513.035.3随着经济的持续发展和生活水平的提高，人们在对鲜食玉米需求量急剧增加的同时，对其品质也提出了更高要求，食用糯玉米和甜玉米已不能满足人们的需求。