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18 第十八章分子标记辅助选择育种

花匠小妙招
2024-11-20 11:50

第十八章分子标记辅助选择育种
第一节分子标记的类型和作用原理
第二节重要农艺性状基因连锁标记的筛选技术
第三节作物MAS育种
DNA
RNA
Protein
Phenotype
育种工作的关键:如何提高选择效率传统育种一般是首先通过各种途径创造遗传变异,然后从分离群体的后代中进行优化选择和评价,这种选择是建立在植株的表现型基础之上的,这就要求育种家必须具有丰富的实践经验,而且费时、费力。
作物的许多重要农艺性状为数量性状,或为多基因控制的质量性状为表型难以准确鉴定的性状。此时根据表现型来对性状进行评价是不确切的,因而选择是低效的。
第十七章分子标记辅助选择育种
遗传标记:可以稳定遗传的,易于识别的特殊的遗传多态性形式。在经典遗传学中,遗传多态性是指等位基因的变(差)异;在现代遗传学中,遗传多态性是指基因组中任何座位上的相对差异或者是DNA序列的差异。
第十七章分子标记辅助选择育种
形态标记(morphological markers):
指植物的外部形态特征,如矮秆、白化、黄化、变态叶、雄性不育等。
不足:
(1)数量有限,而人工培育形态标记材料的周期长;(2)一些形态标记的多态性差,易受环境因素的影响;
(3)一些形态标记对植株的表型影响太大,与不良性状连锁
第十七章分子标记辅助选择育种
细胞学标记(cytological markers)
细胞内染色体的变化,包括染色体数目或结构的变异可通过染色体核型(染色体数目、大小、随体有无、着丝粒位置等)和带型(C、N、G带等)分析来测定基因所在的染色体及相对位置,或通过染色体代换等遗传操作来进行基因定位。
不足:
(1)细胞学标记材料的选育需要花费大量的人力和较长的时间;(2)某些物种对染色体数目和结构变异反应敏感或适应变异的能力差而难以获得这类标记;(3)一些不涉及染色体数目、结构变异或带型变异的性状则难以用细胞学方法检测;
第十七章分子标记辅助选择育种
生化标记(biochemical markers)
利用基因的表达产物,主要包括贮藏蛋白、同工酶(具有同一底物专一性的不同分子形式的酶)和等位酶(由一个位点的不同等位基因编码的同种酶的不同类型,其功能相同但氨基酸序列不同)等,
可以直接反映基因表达产物的差异,受环境的影响较小。
不足:标记数量远远不能满足实际的需要;存在组织和器官特异性。
第十七章分子标记辅助选择育种
分子标记(molecular markers) 指基因组DNA分子水平上可标识的相对差异。
特点
(1)直接以DNA的形式表现,表现稳定。
(2)数量多(理论上遍及整个基因组);
(3)多态性高;
(4)表现为中性,不影响目标性状的表达;
(5)许多标记表现为共显性的特点,能区别纯合体和杂合体。
(6)成本不太高。
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与品种指纹图谱及纯度鉴定等方面得到广泛应用。
第十七章分子标记辅助选择育种
显性标记(dominant markers):指F1的多态性片段与其亲本之一完全相同。如RAPD、AFLP、ISSR等。
共显性标记(co-dominant markers):指双亲的两个以上分子量不同的多态性片段均在F1中表现。如RFLP、SSR、SCAR等。
F1 P1 P2
F1 P1 P2
第十七章分子标记辅助选择育种
一、分子标记的类型和特点
分
子
标
记
以分子杂交为基础的DNA标记技术(RFLP标记)
以PCR技术为核心的DNA标记技术(RAPD标记、SSR标记、SSLP标记、SCAR标记、AFLP标记、STS标记)
以测序为基础的新型的分子标记(SNP标记、EST标记)
第一节分子标记的类型和作用原理
标记名称
RFLP
RAPD
AFLP
SSR
ISSR
SCAR
STS
CAPs
主要原理
限制酶切Southern杂交
随机PCR扩增
限制性酶切结合PCR扩增
PCR扩增
随机PCR扩增
特异PCR扩增
特异PCR扩增
PCR扩增产物限制性酶切
多态性水平
中等
较高
非常高
高
高
中等
检测基因组区域
单/低拷贝区
整个基因组
整个基因组
重复序列
重复序列间隔的单拷贝区
整个基因组
单拷贝区
整个基因组
可靠性
高
中
高
高
高
高
高
高
遗传特性
共显性
显性/共显性
共显性/显性
共显性
显性/共显性
共显性
显性/共显性
共显性
DNA质量要求
高,5-30μg
中,10-100ng
很高,50-100ng
中,10-100ng
中, 2-50ng
中,5-1