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分子标记辅助选择育种剖析.pdf

花匠小妙招
2024-10-26 14:18

第十七章分子标记辅助选择育种传统的育种主要依赖于植株的表现型选择 (Phenotypieal selection)。环境条件、基因间互作、基因型与环境互作等多种因素会影响表型选择效率。例如抗病性的鉴定就受发病的条件、植株生理状况、评价标准等影响；品质、产量等数量性状的选择、鉴定工作更困难。一个优良品种的培育往往需花费 7～8 年甚至十几年时间。如何提高选择效率，是育种工作的关键。育种家在长期的育种实践中不断探索运用遗传标记来提高育种的选择效率与育种预见性。遗传标记包括形态学标记、细胞学标记、生化标记与分子标记。棉花的芽黄、番茄的叶型、抗 TMV 的矮黄标记、水稻的紫色叶鞘等形态性状标记，在育种工作中曾得到一定的应用。以非整倍体、缺失、倒位、易位等染色体数目、结构变异为基础的细胞学标记，在小麦等作物的基因定位、连锁图谱构建、染色体工程以及外缘基因鉴定中起到重要的作用，但许多作物难以获得这类标记。生化标记主要是利用基因的表达产物如同工酶与贮藏蛋白，在一定程度上反映基因型差异。它们在小麦、玉米等作物遗传育种中得到应用。但是它们多态性低，且受植株发育阶段与环境条件及温度、电泳条件等影响，难以满足遗传育种工作需要。以 DNA 多态性为基础的分子标记，目前已在作物遗传图谱构建、重要农艺性状基因的标记定位、种质资源的遗传多样性分析与品种指纹图谱及纯度鉴定等方面得到广泛应用，尤其是分子标记辅助选择 (molecular marker-as—sisted selection，MAS) 育种更受到人们的重视。第一节分子标记的类型和作用原理一、分子标记的类型和特点按技术特性，分子标记可分为三大类。第一类是以分子杂交为基础的 DNA 标记技术，主要有限制性片段长度多态性标记 (Restriction fragment length polymorphisms，RFLP 标记 )；第二类是以聚合酶链式反应 (Polymerase chain reaction，PCR 反应 )为基础的各种 DNA 指纹技术。PCR 是 Mullis 等(1985)首创的在模板 DNA 、引物和 4 种脱氧核糖核苷酸存在的条件下，依赖于 DNA 聚合酶的体外酶促反应，合成特异 DNA 片段的一种方法。 PCR 技术的特异性取决于引物与模板 DNA 的特异结合。 PCR 反应分变性 (denaturation)、复性 (annealling)、延伸 (exten—sion)三步 ( 图 17— 1)。变性指的是通过加热使 DNA 双螺旋的氢键断裂，双链解离形成单链 DNA 的过程；复性 (又称退火 )是指当温度降低时，单链 DNA 回复形成双链的过程，由于模板分子结构较引物要复杂得多，而且反应体系中引物 DNA 大大高于模板 DNA ，容易使引物和其互补的模板在局部形成杂交链；延伸是指在 DNA 聚合酶和 4 种脱氧核糖核苷三磷酸底物及 Mg2+ 存在的条件下，在聚合酶催化下进行以引物为起始点的 5 -3 的 DNA 链延伸。以上三步为一个循环，每一循环的产物可以作为下一个循环的模板，经 25～30 个循环后，介于两个引物之间的特异 DNA 片段得到大量的复制，数量可达 2 ×106-7 拷贝。按照 PCR 所需引物类型又