首页 > 分享 > 分子标记辅助育种在作物育种上的应用.docx

分子标记辅助育种在作物育种上的应用.docx

花匠小妙招
2024-11-10 08:40

分子标记辅助育种在作物育种上的应用随着现代生物学的发展，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。这不仅弥补了传统选择技术在作物育种中的缺陷，而且加速了育种过程。分子标记辅助育种的概念最早是由Lande和Thompson提出,它是将分子标记应用于作物改良的一种手段,其基本原理是利用与目标基因紧密连锁或表现共分离的分子标记对选择个体进行目标以及全基因组筛选,从而减少连锁累赘,获得期望的个体,达到提高育种效率的目的。分子标记辅助选择是分子标记技术用于作物改良的重要领域,是传统育种技术和现代生物技术相结合的产物。 1 利用分子标记进行农艺性状的检测大量理论研究发现,MAS比以表现型为基础的选择更有效率,它不仅针对主基因有效,针对数量性状位点(QTL)也有效;不仅针对异交作物有效,针对自花授粉作物也有效。MAS的优越性可以体现在以下方面: 1.1可以在植物发育的任何阶段进行选择,对目标性状的选择不受基因表达和环境的影响,可在早代进行准确的选择,加速育种进程,提高育种效率;有很多重要性状(如产量和后期叶部或穗部病害抗性等)只有在成熟植株上才能表现出来,因此采用传统方法在播种后数月或数年均不能对其进行选择。而利用分子标记就可以对幼苗(甚至对种子)进行检测,从而大大节省培育植株所浪费的人力、物力和财力。 1.2共显性标记可区分纯合体和杂合体,不需下代再鉴定,而且在分离世代能快速准确地鉴定植株的基因型。因而对分离群体中目标基因的选择,尤其是对隐性农艺性状的选择十分便利 1.3可有效地对抗病性、抗逆性和根部性状等表型鉴定困难的性状进行基因型鉴定。有些表型如抗病虫性、抗旱性或耐盐性等只有在不易界定或控制的特定条件下才能表现出来。在育种项目的初期,育种材料较少,不允许做重复鉴定,或要冒一定风险。利用分子标记技术则可克服基因型鉴定的困难。 1.4可聚合多个有利基因提高育种效率。基因聚合(gene pyramiding)就是将分散在不同品种(材料)中的有用基因聚合到同一个基因组中,基因聚合育种就是通过传统杂交、回交、复交技术将有利基因聚合到同一个基因组,在分离世代中通过分子标记选择含有多个目标基因的单株,从中再选出农艺性状优良的单株,实现有利基因的聚合,大大提高了育种效率。 1.5克服不良性状连锁,有利于导入远缘优良基因。在回交育种时,可有效地识别并打破有利基因和不利基因的连锁,快速恢复轮回亲本的基因型。对于一些主效基因,利用回交结合MAS的方法,可以容易地将这些基因转移到轮回亲本中。 2 影响mas选择效率的因素 MAS虽是提高选择效率的一种有效方法,但由于MAS研究涉及的内容广泛,影响MAS选择效率的因素较为复杂,有很多遗传的和生物学的因素影响其效率,包括标记与基因之间的距离、目标性状的遗传率、群体大小、选用分子标记数目以及选择世代等。 2.1 标记选择的可靠性回交选择程序中的分子标记辅助选择技术可分为前景选择(foreground selection)和背景选择(background selection)。前景选择是在对回交群体的选择中,通过对转入受体中的与供体优良基因座位紧密连锁的标记或基因内标记的检测,从而筛选出携带目标基因的单株。前景选择的准确性主要取决于标记与目标基因的连锁强度,标记与基因连锁得愈紧密,依据标记进行选择的可靠性就愈高。若只用一个标记对目标基因进行选择,则标记与目标基因连锁必须非常紧密,才能达到较高正确率。理论上,在F2代通过标记基因型MM选择目标基因型QQ的正确概率P和标记与基因间重组率r有如下关系:P=(1-r)2,若要求选择P达到95%以上,则r不能超过2.5%,当r超过10%时,则P降至81%以下。如果用两侧相邻标记对目标基因进行跟踪选择,可大大提高选择正确率。在单交换间无干扰的情况下,在F2代通过标记基因型M1M1和M2M2选择目标基因型QQ的P值和r有如下关系:P=(1-r1)2(1-r2)2/[(1-r1)(1-r2)+r1r2]2, 即使r1、r2均达20%时,同时使用两个标记P值也仍可达88.5%。潘海军等在水稻MAS(Xa23)中,用单标记RpdH5和RpdS1184的准确率分别为91.10%和87.13%,同时使用这两个标记MAS准确率则达99.0%,可见双标记选择效率比单标记高。此外,重组值r也影响到由该标记位点等位基因分离产生遗传方差的大小,r值越小,遗传方差越大,数量性状的选择效率越高。 2.2 性状遗传率对mas效率的影响性状的遗传率极大地影响MAS选择效率。遗传率较高的性状,根据表型就可对其实施选择,此时分子标记提供的信息量较少,MAS效率随性状遗传率增加而显著降低。在群体大小有限的情况下,低遗传率的性状,进行MAS的相对效率较高,但存