分子标记在植物遗传改良中的应用

SSR分子标记技术在植物遗传改良中的应用植物遗传改良新技术进展（三）报告人：杨合玉小组成员：辜菲、孙鑫俐、吴汝念专业：生物工程云南省生物资源保护与利用国家重点实验室1分子标记技术1

SSR分子标记2SSR分子标记技术的应用3总结41.分子标记技术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4个阶段。分子标记是较为理想的遗传标记。它是在DNA水平上显示性状的遗传差异，不受环境条件影响，具有分析手段快速简便，结论可靠等特点，被广泛应用于种质资源研究、遗传图谱的构建、基因定位与筛选、标记辅助育种及遗传多样性分析等各方面研究。目前分子标记技术已有几十种。依据多态性检测手段可将分子标记分为3大类：基于传统Southern杂交技术的如RFLP；基于PCR反应的如RAPD、DAF、AFLP；以重复序列为基础的SSR、TRS等。2SSR分子标记技术2.1SSR分子标记技术简介SSR(SimpleSequenceRepeat)又称微卫星DNA(Microsatellite)，是一种由1-6个核苷酸为重复单位组成，长度一般100-200bp，

它广泛分布于整个真核生物基因组的不同座位上，每个座位重复单位的数量可能不完全相同，从而形成多态性。又因其两端多是保守的单拷贝序列，可以根据两端的序列设计一对特异引物，通过PCR将其扩增出来，利用电泳分析技术获得其长度多态性，即SSR分子标记。2.2SSR技术的特点相比之下SSR标记技术具有以下优点：(1)数量丰富，覆盖整个基因组，揭示的多态性高；(2)具有多等位基因的特性，提供的信息量高；(3)共显性遗传，不易被自然选择和人工选择所淘汰，符合孟德尔遗传定律；(4)易于利用PCR技术分析，对DNA质量要求低，用量少，不需使用同位素，即使是部分降解的样品也可进行分析；(5)每个位点由设计的引物顺序决定，便于不同的实验室相互交流合作开发引物。3SSR分子标记技术的应用3.1在遗传多样性中的应用利用SSR标记的高多态性，结合相关分析、聚类分析等数量遗传分析手段，可以对不同亲缘物种进行分类，判断其亲缘关系，评价不同品种的异质性，并进而划分杂交优势群。在小麦遗传多样性变化动态研究中，Wang等（2007）利用206对SSR引物检测中国西部三省小麦的遗传多样性，通过遗传距离以及聚类分析显示发现云南与西藏小麦品种亲缘关系比云南与新疆以及西藏与新疆的都要近。中棉所陈光和杜雄明(2006)人利用SSR分子标记对20世纪50年代我国引入海岛棉以来培育的45个国内品种(系)及8个国外品种的遗传多样性进行研究，结果53个品种被分为两大类，与系谱来源一致。3.2在基因定位及分子辅助标记中的应用3.2.1基因定位SSR技术是寻找与目标基因紧密连锁的分子标记为遗传育种早期选择提供不受环境影响的遗传标记。同时对目标基因进行精确的定位，也是进一步分离、克隆和导入目标基因的前提。唐媛等(2008)以感白粉病小麦品种中国春与101-3杂交后代F2为材料，用65对6B染色体上和9对6A染色体上小麦微卫星引物，进行连锁分析，发现小麦微卫星标记Xgwm570与PmX

有(9.72±2.40)cM的遗传距离，该结果表明，PmX

位于小麦染色体6BL上。3.2.2分子辅助标记分子辅助标记通过分析与目标基因紧密连锁的分子标记来判断目标基因是否存在。由于SSR分子标记的共显性标记，正适用于功能基因的定位研究，便于在育种中对有关的功能基因的遗传动态进行跟踪，如目标基因与某个分子标记紧密连锁，则通过对分子标记基因型的检测，就能获知目标基因的基因型。分子标记辅助较传统的育种方式有育种周期短、不受外界条件干扰等优点。Zhang等(2009)在研究水稻开花期QTLs与耐热性的遗传效应关系时，利用单标记分析发现，SSR标记染色体4号上的RM3735位点以及染色体3号上的RM3586位点与耐热性有明显的关系，尤其是RM3735位点可用于水稻耐热性方面的分子辅助育种研究。3.3在遗传图谱构建中的应用随着分子标记的迅速发展，促进了遗传图谱构建，SSR分子标记是以SSR具有共显性、多态率高且位点稳定为基础，在基因组中每隔一定距离找一个多态性的SSR标记，当这些标记达到足够的饱和度后则可利用SSR标记找到基因组中的任何功能基因或数量性状位点(quantitativetraitloci,QTL)，并进行连锁整合和分析，确定该功能基因或QTLs

的位置。陈庆全和张玉光(2009)利用两个优良的籼型水稻恢复系T219和T226衍生的202个重组自交系(RILs)作为作图群体，构建了水稻全基因组连锁图谱。图谱共包括181个简单重复序列(SSR)分子标记，图谱总长1559.6cm。该图谱与多数已经发表的图谱相比具有较好的一致性。3.4在品种和纯度鉴定中的应用3.4.1品种鉴定近些年来，由于骨干自交系的频繁使用，导致品种间的遗传基础日趋狭窄，用传统鉴定方法难以判别品种和亲本自交系之间的亲子关系，用SSR分子标记技术，便可解决这一难题。SSR能直接反映个体间DNA水平上的差异，具有高度的专一性和特异性。姚文华等(2009)利用SSR标记技术对23份玉米自交系和4个测验种进行杂优类群研究，从117对引物中筛选出77对扩增带谱清晰且具有多态性的SSR引物，在供试材料中检测到398个等位基因变异，计算27个自交系间的遗传距离(GD)在0.1074~0.4380，平均0.2880。GD大于0.3100的组合具有明显产量优势，GD小于0.2880组合的产量优势较弱。根据分子聚群并结合产量。和系谱来源分析，将27份自交系划分为3个杂种优势群。3.4.2纯度鉴定种子纯度是评价种子质量的主要指标，种子纯度的降低会明显降低农作物产量和产品品质。近年来，分子生物学的发展使品种纯度检验进入到基因水平。品种间形态、生化及DNA分子标记上的区别，归根到底是品种间在基因序列及表达上的区别。分子鉴定是以品种DNA片段作为检测对象，采用电泳方法检测基因组DNA结构与组成，通过分析DNA水平上的差异来检验品种纯度，有很高的准确性、稳定性和重复性，因而可以鉴定品种的真实性和纯度。目前，以PCR扩增为基础的SSR标记技术在此领域展示了广阔的应用前景。蒋益敏等(2009)以南校18号玉米杂交种及其亲本自交系为材料，对胚芽和干种子的DNA进行提取，对24对SSR引物进行筛选，有3对特异性引物6mmc0241、umc2025、phi323152可用于南校18号杂交种和亲本自交系的纯度鉴定。黄成志等(2009)利用SSR分子标记鉴定杂交水稻种子中优88、协优88和全丰优88的真伪和纯度，并将鉴定结果与田间鉴定结果进行比较。发现3个杂交种的SSR分子标记鉴定和田间鉴定的结果基本上一致，没有明显的差异，说明用SSR检测杂交水稻种子纯度是完全可行的。4总结SSR标记技术以其丰富的多态性、共显性遗传、重复性好和操作简单等优点在动植物的构建分子标记遗传连锁图谱、种质资源评估、基因定位、分子标记辅助选择、品种真实性和种子纯度鉴定等领域的研究都有很好的应用价值，并且它在人类基因诊断和预测方面也有比较重要的作用。然而它一般需要建立筛选基因组文库、克隆测序、引物设计等一系列实验，且SSR标记中所使用的引物不同，实验结果差异较大。在进行开发应用时，须首先克隆微卫星位点，得到微卫星两端的侧翼序列以设计引物，初始开发阶段耗费较大。此外，在遗传图谱的构建中，