分子标记技术在植物育种研究中的应用
分子标记在作物育种中的应用
分子标记在作物育种中的应用作物育种是改良作物种质的重要手段，通过对作物的遗传基础的深入研究，运用现代生物技术手段，筛选出具有优良性状基因的优良种质材料，从而加速有关作物的育种进程。
在现代生物技术手段中，分子标记技术在作物育种中扮演了非常重要的角色。
本文将介绍分子标记在作物育种中的应用。
一、分子标记简介分子标记是指与基因组中某个特定区域或特定性状相关的DNA序列片段。
这种技术可以用于确定个体间的遗传差异，进行基因型鉴定，进而确定等位基因种类及其比例。
通过分子标记技术，可以确定物种间的基因组组成和遗传的联系，并且还可以对单个个体的基因组进行分析和定位，制定具体的育种策略。
分子标记技术在育种材料鉴定和筛选中有着广泛的应用。
习惯上，育种过程需要大量的物种杂交，然后去通过后代材料中的遗传差异进行筛选、后代选择和提高纯度。
这种育种方法需要大量的时间和耗费大量的资源。
而采用分子标记技术，可以大大提高材料筛选的速度和效率。
远缘杂交后代中的有些个体通常会表现出可喜的性状，但是由于其他不良的遗传特征，基本上是无法继续进行育种的。
这个时候，分子标记技术就可以对杂交后代的DNA样本进行分析，从而确定哪些个体的基因组组成更加适合于后续育种筛选工作。
2. 分子标记在基因型分析和遗传图谱绘制中的应用在作物遗传基础的研究中，分子标记技术在基因型分析和遗传图谱绘制中的应用日益广泛。
通过分子标记技术，可以分析大量的遗传标记，确定不同基因型间的遗传差异，对遗传多样性和相关性进行统计分析，最终清晰地绘制出遗传图谱，揭示了不同群体间的遗传关系。
遗传图谱的绘制对于作物育种的后续研究至关重要，能够帮助育种人员了解群体内的基因性状分布情况，确定功能多样的分子标记，确保育种目标的达成。
3. 分子标记在杂交组合选择中的应用分子标记在杂交组合选择中的应用同样十分重要。
通过分析杂交后代的DNA序列，可以细致地分析出每个基因型对数量性状、质量性状、抗病性等性状的影响，并且还可以计算各基因型的复杂性状遗传度。
SRAP分子标记在园林植物遗传育种中的应用
分子标记技术以能直接研究 DNA 水平上的遗 传变异，不 受 组 织 器 官、环 境 及 基 因 是 否 表 达 的 限 制，其多态性高，遗传稳定等优点广泛应用于植物的 遗传育种研究［1］。在近 30 年中，分子标记技术得到 了快速发展，目前 DNA 分子标记已达几十种，大致 可以分为 4 类： 以分子杂交技术为基础的标记，如 RFLP； 基于 PCR 技术的标记，如 RAPD、SSR、ISSR、 AFLP 和 SCAR 等； 基于 DNA 序列的标记，如 cSSR、 ITS 测序分析技术等； 以 DNA 芯片技术为基础的标 记，如 SNP 等。
1 SRAP 技术的原理与特点
相关序 列 扩 增 多 态 性 （ sequence-related amplified polymorphism，SRAP） 分子标记技术最初是由美 国加州大学蔬菜作物系 Li 与 Quiros 博士［2］于 2001 年在研究芸薹属作物时创立的，又称为基于序列扩 增多 态 性 （ sequence-based amplified polymorphism， SBAP） 。它是通过一对独特的引物对开放阅读框 （ ORF） 进行 PCR 扩增，由于物种及个体间的差异导
随着园林绿化的发展，对园林植物的需求度也 越来越高，如要求物种丰富，品种多样化，观赏性状 特异性高，可以周年生产，抗逆性强等。而近几年一 种新的分子标记方法———相关序列扩增多态性（ Se-
quence-related amplified polymorphism，SRAP） 以其多 态性 高、非 等 位 检 测，样 品 信 息 量 大，操 作 简 便，重 复、稳定、可靠性高和费用低等优点，广泛应用于园 林植物的遗传多样性和亲缘关系分析、图谱构建、种 质资源鉴定、基因克隆和基因定位的研究中，为园林 植物的遗传育种提供更确切，更充分的理论依据。
分子标记技术在植物空间诱变育种机理研究中的应用
。
所 谓 植 物 空 间 诱 变 育 种 （ ｐ ｃ ｆｇ ｔｍｕａｉｎ ｓ ａｅｌ ｈ ｔｔ ｉ ｏ
ｂ ｅｄｎ ） 指利 用卫 星 、 船 等 返 回式 航 天 器 或 高 空 ｒｅ ｉｇ 是 飞 气球 将作 物的种 子 、 组织 、 官或 生命 个 体搭 载 到 宇 宙 器 空间， 在强 辐射 、 重 力 、 真 空 等 太 空 诱 变 因子 的作 微 高 用下 ， 其发 生遗 传性状 变 异 ， 使 利用 有 益变 异 选 育 出农 作物新 品种 的育种 新技 术 。植 物空 间诱 变 育 种综 合 了
形 成 自由基 ， 自由基 和 物 质 的相 互 作 用 可 以改 变 分 子 的 结构 。辐 射 可 以 引 起 Ｄ ＮＡ 多 种 类 型 的损 伤 ， 括 包
太 空辐 射的 主要来 源 有地 球磁 场 捕获 高 能 粒 子产 生的 俘获 带 辐射 ， 阳外 突 发 性 事 件 产 生 的银 河 宇 宙 太
线 能量沉 积 在物 质 上 ， 起 物 质 的 原 子 和分 子 的 激发 引 与 电离 ， 个 物理 过 程 约 １ 。 １ － Ｓ 这 Ｏ ～ ０ １ 。局 部 能 量沉
积 可 以造 成一些 新 的化 学 物 质 的生成 。 电离过 程 随后
１ 空 间诱 变 的 机 理
１ １ 辐射 损伤 机理 ．
子 的交 联 、 蛋 白质 的交 联 。辐 射 对 ＤＮＡ键 断 裂 可 与
以造成 染色 体结 构 的变 化 ］ 。基 于 这种原 因， 间诱 空 变 育种 技术 可 以获 得地 面 常规 较难 得 到的 罕见 种质材 料 和资 源 ， 以选 育 突破 性 新 品种 。一 般 认 为空 间 辐 可 射是 引 发诱 变 的主 要 因素 。
分子生物学技术在植物育种中的应用
分子生物学技术在植物育种中的应用植物育种一直以来都是农业生产的重要工作之一。
传统的植物育种方法主要是采用自然杂交和人工杂交的方法，再通过代代筛选和繁殖来获得优秀的基因型。
但是这种方法存在着时间周期长、繁琐、效率低等问题。
随着分子生物学技术的发展，越来越多的植物育种专家开始将分子生物学技术应用于植物育种中，以提高育种的效率和精准度。
一、 DNA标记技术在植物育种中的应用DNA标记技术是基于DNA序列变异的遗传标记技术。
其原理是通过对不同基因型之间的DNA序列进行比较和分析，从而鉴别和识别不同基因型之间的差异性。
DNA标记技术的应用广泛，其在植物育种中的应用主要包括以下几个方面：1. 基因组宽关联分析（GWAS）基因组宽关联分析是利用大量的DNA标记位点与表型数据进行关联分析，从而确定影响表型的关键基因。
这种方法可以用于检测抗病性、适应性和生产性状等方面的基因。
GWAS方法的广泛应用促进了植物育种中的基因功能解析和基因定位。
2. 反向遗传学反向遗传学是通过建立基石DNA（cDNA）文库，筛选其中的DNA序列，从而解析出基因的序列和功能。
这个方法对于那些基因序列未知的物种非常有用，因为如果基因序列和功能都未知，就很难进行有针对性的育种。
反向遗传学技术可以快速鉴别物种中的关键基因，并为植物育种工作提供重要的信息。
3. 基因组选择基因组选择是利用大量的分子标记位点鉴别核苷酸序列间的基因型差异，发现和分离与农林业有关的基因，以实现高效、精准的植物育种。
利用这种方法可进行性状相关的基因组定位、快速筛选和背景选择等。
基因组选择技术的应用可以大幅提高效率，克服传统杂交育种效率低下的问题。
二、基因编辑技术在植物育种中的应用基因编辑技术是近年来最受关注的分子生物学技术之一，在植物育种领域中也有很多应用。
通过基因编辑技术，可以直接修改植物基因组内的核苷酸序列，以实现组织特性调整、产量提高等目标。
基因编辑技术的应用主要包括以下几个方面：1. CRISPR/Cas9技术CRISPR/Cas9技术是目前最常用的基因编辑技术之一。
SSR分子标记在植物遗传育种中的应用
SSR分子标记在植物遗传育种中的应用摘要: SSR ( Simple Sequence Repeat)是建立在PCR技术上的一种广泛应用的分子标记，具有含量丰富、多态性高、共显性等优点。
简要介绍了SSR标记技术的原理和特点，并总结了该技术在植物遗传多样性、遗传图谱构建、分子标记辅助选择、种质资源保存、利用评价、植物群体遗传分析等方面的应用。
关键词:SSR ( Simple Sequence Repeat) ；分子标记；遗传多样性；遗传图谱；遗传分析在人类及动植物的基因组中，包括内含子、编码区及染色体上的任一区域，均存在着1-6个核苷酸为基本重复单位的串联重复序列（simple sequence repeats），简称SSR，又称微卫星DNA（microsatellite DNA），其长度大多在100bp 以内。
研究表明，在真核生物中大约每隔10-50kb就存在1个微卫星，其主要以2个核苷酸为重复单位，也有一些微卫星重复单位以3个核苷酸，极少数为4个核苷酸或更多，如（GA）n、（AC）n、（GAA）n、（GATA）n等。
人和动物中的微卫星重复单位主要为（TG），植物基因组中（AT）重复较（AC）重复更为普遍。
而且从进化的角度看，物种间重复序列的差异是自然选择和生物对环境适应的结果，生物进化的水平越高，重复序列占DNA总量的比重就越大，如噬菌体基因组中重复序列占10%，细菌位20%，酵母为30%，小麦为83%，在人的基因组中这一指数高达90%。
遗传标记(Genetic markers)是指与目标性状紧密连锁且与该性状共同分离并易于识别的可遗传等位基因变异。
在遗传育种研究中，遗传标记指的是与目标性状紧密连锁,同该性状共分离的可遗传的标识。
遗传标记已经经历了形态标记,细胞学标记,生化标记和分子标记4个阶段。
前3类遗传标记都是对基因的间接表达,并且标记位点少，多态性差，容易受到季节变化、环境因素等的影响,所以已经逐步被分子标记所代替。
分子标记技术及其在园林植物遗传育种中的应用 精品
分子标记技术及其在植物遗传育种中的应用近年，随着生物技术的快速发展，分子标记技术在诸多领域得到应用，尤以农业、医药业、畜牧业等行业应用得最多。
分子标记是指以生物大分子的多态性为基础的遗传标记。
分子标记的出现，使植物育种的“间接选择”成为可能，大大提高了遗传分析的准确性和选育种的有效性，因而在遗传育种领域愈来愈受到重视。
在遗传学研究中广泛应用的DNA分子标记已经发展了很多种，一般依其所用的分子生物学技术大致分为两大类：一类是以Southern杂交技术为核心的分子标记(如RFLP)，此类被称为第一代分子标记；以PCR技术为核心的分子标记(如STS、RAPD、AFLP、SSR等)称为第二代分子标记，单核苷酸多态性(SNP)标记称为第三代分子标记，这也是以PCR技术为基础的分子标记技术。
现分别介绍其原理及在植物育种上的应用。
1分子标记在植物育种上的特点分子标记育种(molecular mark-assist selection，MAS)是借助分子标记在DNA水平上对遗传资源或育种材料进行选择，对作物产量，品质和抗性等综合性状进行高效改良，并针对目标性状基困连锁进行优良植株筛选，是现代分子生物学与传统遗传育种相结合的新品种选育方法。
与传统育种相比分子标记的优势是：(1)传统育种通过性状间接筛选目的基因，分子标记则通过直接与目的基因连锁进行筛选，因此，后者比前者准确，特别是在一些表现型与基因型之间对应关系较差时的筛选，(2)传统育种需要在成熟期才能筛选，分子标记筛选则可以不受植物生长发育期的限制，在苗期就可以筛选，而且不影响植株生长，(3)传统方法一次只能标记一个基因，分子标记筛选则可以同时筛选多个目的性状基因，(4)分子标记筛选利用了控制单一性状的多个等位基因，避免了传统育种通过表现型而获得不纯植株的缺陷；(5)分子标记筛选样品用量少，可以进行非破坏性筛选，从而加速育种进程，提高育种效率。
2常用分子标记的技术及其在植物育种上的应用2.1限制性内切酶片段长度多态性(restriction fragment length polymorphism，RFLP，简称限制片段长度多态性)RFLP是以分子杂交技术为基础的标记技术，其原理是碱基的突变、缺失、重排或是一段DNA的重排或插入，导致限制性内切核苷酸酶的酶切位点分布发生改变，得到的切割片段在数量和长度上不同，从而产生多态性。
分子标记在植物遗传育种中的应用
分子标记在植物遗传育种中的应用EM摘要N: 分子标记是继形态标记O细胞标记和生化标记之后发展起来的一种新的较为理想的遗传标记F已被广泛地应用于生命科学研究的各个领域P在植物遗传育种中F分子标记主要用于基因组图谱构建O基因定位O辅助标记选择O种质资源评价O基因克隆O杂种优势预测O杂交育种及跟踪育种过程等方面P文章主要介绍了分子标记在植物遗传育种中的应用原理及分析方法F并对其应用前景进行了展望PM关键词N 分子标记K植物遗传育种K遗传标记优良品种是当今农业经济发展的基础资源F对目标性状#如丰产O优质O抗逆等$的选择是新品种选育过程的中心环节P 传统的育种方法主要是根据植物在田间的表现进行评价和选择P 但由于表型性状不仅取决于遗传组成F也受控于环境条件F有时环境条件的影响可遮盖植株在基因型上的差异F因此仅根据表型进行选择F效果不够理想P特别是对受多基因控制的数量性状的选择F更难做到准确P虽然育种学已建立了一套完整的选择程序F并在农业生产上培育出了许多高产O优质O抗逆的新品种F然而传统的育种方法仍存在周期长O预见性差O工作量大O工作效率低等问题P随着遗传学的发展F人们注意到利用易于鉴别的遗传标记#R6=6398SA0T607$来进行辅助选择F可提高选择效果P遗传标记已逐渐成为植物遗传育种的重要工具P尤其是分子遗传学的发展及分子标记技术的建立F使作物遗传育种进入了一个新阶段P新技术与传统方法相结合F有可能解决目前育种中一些重要环节上的主要难题F从而大大加速育种工作进程P分子标记已在遗传图谱的构建O辅助标记选择O基因克隆等方面显示出了非常诱人的前景P- 应用分子标记构建基因组图谱基因组图谱是遗传研究的重要内容F又是种质资源O育种及基因克隆等许多应用研究的理论依据和基础P因此F基因组图谱已成为当今生命科学的重要研究领域P基因组图谱包括以染色体重组交换为基础的遗传图谱#R6=6398SA+$和以U2? 的核苷酸序列为基础的物理图谱#V4W798A’SA+$P数十年来F许多遗传学家利用形态标记O生化标记和传统的细胞遗传学方法F为构建各种主要作物的遗传图谱进行了大量工作F并取得了一定的进展P但是由于形态标记和生化标记数目少F特殊遗传材料培育困难及细胞学工作量大F因而除极少数作物#如玉米O番茄$外F在分子标记出现之前F大多数作物还没有一个较为完整的遗传连锁图F极大地限制了遗传学理论研究和应用研究的进展P 进入.,年代以来F分子标记的迅速发展F大大促进了遗传连锁图的构建P目前主要农作物O果树O蔬菜等的XCYV7OX?VU7遗传图谱已相继建立M-ZINP利用分子标记构建遗传图谱的理论基础是染色体的交换与重组P 两点测验和三点测验是其基本程序P由于作图群体的不断增大和标记数量的日益扩增F如今的遗传图谱构建已不得不计算机化了P 遗传图谱构建过程主要包括[-$选择和建立适合的作图群体K!$确立遗传连锁群KG$基因排序和遗传距离的确定P具体方法如下MJFHN[以分子标记筛选U2? 序列差异较大而又不影响后代育性的材料作为亲本F用具有多态性的分子标记#双亲在等位区段表现不同的带型$检测该双亲的分离群体#如C!代群体O回交O重组自交系O加倍单倍体等$单株U2?P如是共显性标记F对同亲本V-具有相同带型的个体赋值为-F同亲本V!具有相同带型的个体赋值为GF具有V-和V!带型的杂合个体赋值为!P 如是显性标记F因E M收稿日期N !,,,:--:!"M基金项目N 烟台师范大学博士科研起动经费资助项目#!,,,-!$M作者简介N 王永飞#-"L!\$F男F山西壶关县人F副教授F博士P主要从事植物遗传育种和分子生物学研究P不能区分显带的纯合个体和杂合个体!对有谱带的个体赋值为"#$$%$&或&&%&$’!谱带缺失的赋值为(#&&或$$’)统计各带型的个体数!两点测验是否连锁) 利用*+检验时!那些两点各自独立遗传而两点同时检验时偏离孟德尔比例的位点!说明存在连锁)或从第二个标记开始!检验是否与前一个标记协同分离)因为连锁分析建立在分子标记协同分离的程度上)根据分离资料!用最大似然估计标记位点间的重组率并转换成遗传图距#,-’)最后!同时考虑多个标记基因座位的共分离!即多点分析对标记进行排列!形成线性连锁图谱)生物染色体数目是特定的!标记数较少时!其连锁群可能比染色体数目多)随标记的增加!一些标记会与几个群上的标记连锁!而把它们连成一群) 当标记足够多时!标记连锁群的数目与染色体数目越趋接近!直至相等)标记图谱应是一个饱和的连锁图谱!即在所有染色体上每间隔"./ +.个交换单位或更近就有一个标记!使任何经典基因#包括数量性状基因’都包含在分子标记内)可见!分子标记连锁图本身对植物育种没有用处!只有当它与目标性状结合起来!才能发挥作用)这就必须把分子标记连锁图谱与染色体对应!有几种方法可供选用)如果将分子标记与已知染色体的同工酶标记%形态标记同时作图!根据分子标记与它们的连锁!很容易得到分子标记连锁的对应染色体)利用非整倍体如缺体%单体%三体或易位系%代换系等材料!也将分子标记连锁群与特定染色体对应常用的方法)如初级三体的染色体有(条!是正常+条染色体的"01倍!标记信号强度#如23456自显影强度’在三体上是二体上的"01倍)如水稻已获得全套初级三体!用连锁图谱上的某一分子标记探针同时与"+种三体78$ 杂交!比较"+种三体杂交带的强弱!此标记就位于信号较强的那个三体染色体上)此外!当原位杂交的灵敏度可以达到揭示单拷贝序列的杂交位点时!也可采用原位分子杂交将分子连锁图与染色体对应)此外!近年来利用分子标记在进行染色体物理图谱的构建%物理图谱与遗传图谱的比较%染色体不同部分的遗传重组值的差异等研究方面!也均取得了较大的进展)+ 应用分子标记定位基因基因定位就是将具有某一表型性状的基因定位于分子标记连锁图中!实现分子连锁图与经典连锁图的整合)+0" 质量性状基因的定位质量性状常由单个或几个基因控制!如果实的形状%色泽等)由于这些性状只受单基因控制!所以利用分子标记来定位%识别目标基因!及对具目标性状的植株进行直观的选择相对比较简单) 只要寻找与该目标基因紧密连锁的分子标记即可) 而且连锁的紧密程度越高!结果就越可靠)若已知该性状所属的染色体!则选择该染色体上的分子标记筛选)若该性状所属染色体未知!则从所有染色体上每隔一定距离!均匀抽取分子标记筛选)用这些在相对性状中表现差异的分子标记检测3+或其他作图分离群体单株78$!记载各带型个体数) 按上述作图统计方法!分析标记与目标性状的分离!计算重组值%图距并确定顺序)寻找与目标性状连锁的分子标记的有效方法可通过近等基因系#89&:;6<=9>;,?;>96!8@4’ABC)8@4是指通过多次回交筛选得到的%品系间差异主要在于某一目标性状的品系)由于基因连锁的结果!在回交导入目标性状基因的同时!与目标基因连锁的染色体片段也随之进入回交子代中)这种现象称为D连锁累赘E#4;>F&=9G:&==;>=’)经多代回交后得到的是除目标基因及其邻近区域外!已失去了供体其它基因型的品系!这个品系与轮回亲本就构成了一对近等基因系) 理论上!除了目标基因及邻近区不同外!其他区段应完全一致)近等基因系定位的原理正是鉴别和导入与目标基因连锁的分子标记)如果在近等基因系中检测出多态性!差异就必定在目标基因及邻近区域中) 找到的标记在这个范围内与目标基因连锁) 由于每个标记#如每个探针%引物对或随机引物’至多只分析供体亲本#HII9:9:J&:9>K!H5’%近等基因系和轮回亲本#29,L::9>KJ&:9>K!25’(个样品!与目标基因连锁的分子标记应在H5和8@4间带型一致!而在8@4和25间不同)因而每次可同时进行多个标记的筛选!但近等基因系的建立需多年回交!培育时间太长)在没有近等基因系可利用的情况下!集团分离分析法#ML?F9G69=:9=&>K&>&?N6;6!MO$’也是筛选多态性标记的有效方法APC) 从一对具有表型差异的亲本所产生的任何一种分离群体中!根据目标基因的表型分别选取一定量的植株!构成+个亚群或集团#如抗病群与感病群!其基因型在3+ 中抗病群22%2:!感病群为::Q在MR"中!抗病群为2:!感病群为::Q7S 中!抗病群为22!感病群为::’)将每群植株的78$ 等量混合!形成两个相对性状D基因增刊王永飞等W分子标记在植物遗传育种中的应用原理及现状 VUT池!"#$%$&’’()*因为每个+基因池!是由特定性状或基因组区域相同而其他非连锁区域完全随机的同类个体组成,所以在每个群体内,不管其他性状"基因)如何,在目标基因表型是一致的,而在两群间表型相反*在两类群间表现多态性的分子标记,遗传上与构建该类群所用性状基因座位相连锁* 当用双亲和两+基因池!作-./01分析时,表现多态性的针应是抗病集团与抗病亲本同带,感病集团与感病亲本同带*但在.2选择抗病单株时,因表型上不能区分纯合和杂合抗性单株,有可能选了杂合抗性个体进入+基因池!*此时,抗病集团可能有一条同感病集团的弱出现*当用-3041作分析,如标记与抗病基因处于相引相时,表现多态性的引物应是抗病集团与抗病亲本显相同带型,感病集团与感病亲本为零带型*如标记与抗病基因处于相斥相时,在无杂合抗病个体入选时,抗病集团与抗病亲本为零带型,感病集团与感病亲本显相同带型* 而在有杂合抗病个体入选时,他们均显感病样本带型,无法筛选* 此外,如在两集团中,分别混有性状基因与标记的交换型个体"在表型上难以区分)时,无论哪种筛选方法,两集团间均显相同带型,即使用有差异的探针或引物进行筛选,也鉴别不出来* 在组建集团时,个体越多,交换型个体混入的机会越大,会对探针或引物的筛选带来干扰* 用.5家系或对.2测交,鉴定.2 单株,组建集团时,剔去杂合体,使筛选更为可靠*总的看来,这种方法应用于-3041较-./01更方便,也较常规的-3041更有效6准确*它排除了环境及个体因素的影响,并让研究者把目标集中在植物基因组的特定区域*272 数量性状基因的定位作物许多重要的经济性状是受微效多基因控制的数量性状*89年代以前,数量遗传学家曾用经典的形态学和细胞学标记法来研究与标记相连锁的个别数量性状,试图定位数量性状基因":;<%=>=<=>?$ =@<>=(’A;1,:B/)*但由于这些标记数量太少以及技术上的局限性,极大地限制了对数量性状基因位点的深入研究*4C3 分子标记的建立和发展,使植物:B/作图及其定位方法进展很快,现已在番茄6玉米6水稻6大白菜等29多种作物上绘出D99多个数量性状的:B/图谱EFG*:B/定位法主要有以下几种*2727D 单标记定位法单标记定位法是利用线性回归原理,通过比较各标记基因型的量性状观测值的差异来定位:B/,并估计其效应的法*例如,设某一分子标记座位有两等位基因H 和I,某一数量性状基因座位有两个等位基因: 和J,两位点连锁遗传,交换值为K,两亲本基因型分别为HH::和HH:J,IIJJ*.D为HI:J,.D 形成H:,I:,H&,I&L种配子*雌雄结合产生DM个个体,共F种基NHH::,HHJJ,HI::,HI:J,HIJJ, II::,II:J和IIJJ* 分子标记HH,HI,II通过共显性标记"如-./01检测)加以区别,它们对应的数量性状可以度量*按分子标记将同标记的个体分为一组,可分成5组NHH 组6HI 组和II组*分别令这5组的数量性状平均值为OD,O2和O5,如ODP O2PO5,说明分子标记与:B/独立遗传,此时QP 97R*如5组数量性状平均值不等,OD,O2和O5作S测验,检测差异显著性,就可判断分子标记与:B/是否连锁ED9G* 但用单个标记研究:B/时,受遗传重组影响较大*如:B/与标记相距较远时,易因遗传重组失去连锁* 且两自交系在该位点为纯合基因或两亲本的:B/不同,但对该性状的作用相同时,可能根本检测不到某些实际存在的:B/,往往低估实际:B/数目*此外该法还存在以下不足之处NT不能估计:B/的确切位置UV不能确定标记是和一个还是多个:B/连锁UW:B/效应估计值偏低UX 检测:B/需要较多的个体,其效率较低*27272 区间作图法/<%Y$(和Z’=1=$>%EDDG针对单标记定位法的不足提出了区间作图法"[%=$@?<(I<&&>%\),它利用染色体上D个:B/两侧的各D对标记,建立个体数量性状观察值对双侧标记基因型指示变量的线性回归关系,以分离检验统计量中重组率和:B/效应* 统计原理是对基因组上两邻近分子标记间,按一定遗传距离的片段逐一分析*T按极大似然法计算表型效应的估计值UV 计算存在:B/时出现观察值的概率与无:B/时出现观察值的概率比"]YY@<=>’),用/]4 值"概率比以D9为底的对数)作为衡量:B/存在的尺度*这样检验同时用到了两个标记提供的信息,可将:B/ 与-./01之间重组类型鉴别出来,从而使检验灵敏度大大提高* 由于该方法假定一条染色体上只存在一个效应较大的:B/,而当一条染色体上存在2个或多个效应近似的:B/时,区间作图法难以逐一分辩:B/的效应,致使:B/定位不准确甚至有误*27275 复合区间作图法"^’I&’1>=$>%=$@?<(I<&_&>%\) 为了克服区间作图法的上述缺陷以及能利用多个遗传标记的信息,‘$%\ED2G提出了复合区间作cba 西北农林科技大学学报"自然科学版) 第 2F卷图法!以提高多个连锁"#$的辨别能力及其相应位置和效应估计的准确性%&’()认为!由于染色体的结构是线性的!当不存在连锁干扰和基因互作时! 一个标记基因型值的偏回归系数只受与其相邻区间内的基因的影响!与其它区域内的基因无关%虽然连锁干扰和基因互作可能存在!并且对作图有影响!但这种影响较小% 在此基础上!&’()将多元回归分析引入了区间作图法!实现了同时利用多个遗传标记的信息对基因组的多个区间进行多个"#$的同步检验%该法能减少剩余方法!提高"#$的发现率!并可降低测验统计量的显著水平%单标记定位虽难以精确标定"#$位置!但其发现能力仍可能是最高的%*种方法的同一性是主要的!方法间变异大多小于方法内变异% 在构建"#$图谱时!应同时使用几种方法!并优先标定共同发现的"#$!并可合并估计"#$的效应%* 分子标记在种质资源研究上的应用种质资源是发展农业生产和开展育种工作的物质基础% 种质资源的研究工作包括搜集+保存+鉴定和利用等一系列工作%分子标记在种质资源的鉴定+保存和利用研究中主要有以下几方面的用途,- 绘制品种.品系/的指纹图谱.01()’2321(41()/56 种质资源的遗传多样性及分类研究57 种质资源的鉴定和选择%*89 绘制品种.品系/的指纹图谱指纹图谱是鉴别品种+品系.含杂交亲本+自交系/的有力工具%它具有迅速.数小时至数天/+准确等优点%在目前市场经济迅速发展的形势下!指纹图谱技术在检测良种质量.真伪+纯度/!防止伪劣种子流入市场!保护我国名+优+特种质及育种品种的知识产权和育种家们的权益等方面!均具有重大意义%指纹图谱技术主要应满足两方面的要求%第一是分辨率高!多态性强5第二是重复性要强!即稳定可靠%作物品种指纹图谱目前主要有两种类型!一类是蛋白质电泳指纹图谱!其中包括同工酶和贮藏蛋白.如谷蛋白+醇溶蛋白/%这类指纹图谱在:;年代以前研究较多!目前仍不失其利用价值%另一类是<=> 指纹图谱!该项技术主要是:;年代之后发展起来的% 当前用来作<=> 指纹图谱的标记主要有?0$@A+小卫星<=>+微卫星<=>+>0$@A及?>@<A等% <=> 指纹的应用主要表现在以下几个面,-品种鉴定和种子纯度鉴定%借助<=> 指纹可精确地进行品种鉴定!尤其适于品种间有遗传差异而品种内一致的分析材料%例如无性繁殖的大多数果树的品种鉴定!即使是关系密切的品种也易借助<=> 指纹将其区别开来B9*C%6 知识产权保护%尽管目前国内尚未有此方面的报道!但D@EF.世界植物品种保护联盟/已将其列为鉴定植物品种真伪的手段!且已得到育种者们的共识!可能在不久的将来!指纹图谱会充分应用于品种产权保护中去%7种质资源的筛选和保存% 指纹技术在筛选和保存种质材料及保证遗传类型多样性等方面可能起重要作用%在资源保存方面!通过指纹图谱进行资源鉴别!可以避免在资源保存中经常发生的重复+混淆!避免同名异物和同物异名等现象%*8G 种质资源的遗传多样性及分类研究分子标记是检测种质资源遗传多样性.H’(’41I J1K’2A14L/的有效工具!目前主要用于以下M方面的研究,- 研究种质资源考察时取样量的大小+取样点的选择56 保护种质资源遗传完整性的最小繁种群体和最小繁种量的确定57 核心种质.NO2’IOPP’IQ41O(/筛选5R种质资源.含亲本材料/的分类%目前有关此类研究已有不少报道!并在某些方面取得了新的进展%*8G89 种质资源遗传多样性的评价种质资源是农作物育种的物质基础!对种质资源的可用性评价又是合理利用种质资源的前提% 经典的种质资源评价主要是依据对表型性状的观察进行的% 对质量性状而言!依据表型性状观察比较容易选到具有目标性状的单株或群体%而作物的许多重要农艺性状是由多基因控制的数量性状!改良数量性状而利用的种质一般不是单株!而往往是群体%描述群体特征常用性状平均数+方差+变异系数等指标作遗传多样性分析%分子标记特别是共显性分子标记!可以揭示整个基因组的变异!并分离出各种等位基因!从而可以计算群体中某位点等位基因数+多态位点比例.多态位点是指具有G个以上等位基因+且每个等位基因频率小于或等于;8::的位点% 测定的全部位点中!多态位点所占的比例称为多态位点比例/+等位基因平均数.等位基因总数与位点数之比/+杂合度X!YX为群体中某位点第X等位基因的频率!W为该位点等位基因目/+平均杂合度.\: 分子标记在追踪育种过程上的应用杂交育种是品种改良的最重要方法之一"杂交育种的过程!从理论上讲!双亲遗传物质的交换与重组是其基础"但在实践中一直缺乏直接了解这一过程的有效手段!因而大大限制了选育品种的效率和对杂交育种的深刻理解" 陈绍江等;%<=用5,738技术对大豆育种过程亲子遗传关系进行了研究" 他们以组合:<<%/中)&的亲本及其育成品系.)#.%为材料进行5,738分析!发现双亲在遗传上有较大差异!母本#父本分别有)(!+条特征带!其在子代能够重组!从而.)#.% 均具有双亲5,738标记的特征?但经多代选择!双亲5,738特征在育成的子代品系中的分布是不均衡的!.)更多地继承了母本:<<%/的绝大部分5,738特征!遗传上更近于母本!.% 则表现出倾向于父本" 这一结果与田间观察结果基本一致!说明利用分子标记追踪育种过程#探讨亲子遗传关系是可行的"& 分子标记在植物遗传育种中的应用前景分子标记为植物遗传育种开创了新的途径"它在基因组图谱构建#基因定位#辅助选择#种质资源评价#基因克隆#杂种优势预测!杂交育种及跟踪育种过程等方面已显示出非常诱人的前景!但要将分子标记广泛而深入地应用到遗传育种的各个领域!还应注意以下几个方面@A 寻找新型的分子标记?B简化分子标记技术!降低成本!实现检测过程的自动化?C改进分析基因组的方法和技术"相信随着分子标记技术的日臻完善!分子标记必将在植物育种中发挥越来越重要的作用";参考文献=; )= 沈法富!刘风珍!于元杰D分子标记在植物遗传育种中的应用;E=D山东农业大学学报!)&&F!%:1)2@:(G&)D;%= 贾继增D分子标记种质资源鉴定和分子标记育种;E=D中国农业科学!)&&+!%&1/2@)G)<D;(= 周奕华!陈正华D分子标记在植物学中的应用及前景;E=D武汉植物学研究!)&&&!)F1)2@F0G:+D;/= F/)D;0= 刘勋甲!尹艳!郑用琏D分子标记在农作物遗传育种中的运用及原理;E=D湖北农业科学!)&&:!1)2@%FG(%D;+= 张德水!陈受宜D34,分子标记#基因作图及其在植物遗传育种上的应用;E=D生物技术通报!)&&:!102@)0G%%D&:(%D;&= 冯宗云!荀琳!何萍!等D34,分子标记与作物量性状改良;E=D 西南农业学报!)&&:!))1增刊2@+FGF%Dmml 西北农林科技大学学报1自然科学版2 第 %&卷。
SSR和ISSR分子标记及其在植物遗传育种研究中的应用
文章编号:1000-1573(2002)01-0090-05SSR 和ISSR 分子标记及其在植物遗传育种研究中的应用张立荣,徐大庆,刘大群(河北农业大学植保学院,河北保定071001)摘要:SSR(Si mple Seq uence Repeat)和ISSR (Inter-Si mple Seq uence Repeat)技术是在PCR 基础上发展起来的两种DNA 多态性检测技术,已开始应用于基因组研究的各个领域。
概述了SSR 、ISSR 反应的原理、特点,总结了其在植物亲缘关系和遗传多态性研究、DNA 指纹库的建立、遗传图谱的构建和基因定位及分子标记辅助育种等方面的应用,并肯定了SSR 、ISSR 在植物遗传育种领域的广阔应用前景。
关键词:SSR;ISSR;分子标记;遗传育种中图分类号:S 435 文献标识码:ASSR marker,ISSR marker and their applicationto plant genetics and breedingZHAN G L -i rong,XU Da -qing,LIU Da -qun(College of Plant Protection,Agricultural University of Hebei,Baoding 071001,China)Abstract:Simple sequence repeats (SSR)and Inter-simple sequence repeats (ISSR)are two kinds of DNA markers based on the polymerase chain reaction (PCR).They have been applied in many aspects of genome re -search.This paper has clarified the theories and characteristics of SSR as well as ISSR.The authers also sum -marized their applications in genetic polymorphisim and genetic relationship,establishment of DNA fingerprinting pool,construction of genetic map,gene localization and marker-aided selection.The two methods of DNA ec -ular marker open up broad prospec ts for the studies of plant genetics and breeding.Key words:SSR;ISSR;molecular marker;genetics breeding近年来,分子标记的研究与利用得到了迅速的发展。
植物遗传学的进展及其在育种中的应用
植物遗传学的进展及其在育种中的应用植物遗传学是研究植物遗传变异及其遗传规律的学科。
随着科学技术的不断进步，植物遗传学在育种中的应用也取得了可观的进展。
本文将探讨植物遗传学的发展以及它在育种中的应用。
一、植物遗传学的发展植物遗传学是对植物基因组、基因传递和基因表达的研究。
随着分子生物学、生物信息学和基因工程等领域的迅速发展，植物遗传学在过去几十年里取得了重大的突破。
1.1 分子标记技术的应用。
分子标记技术是植物遗传学中一项重要的技术手段，主要包括随机扩增多态性DNA (RAPD)、限制性片段长度多态性(RFLP)、序列相关的序列标记(SSR)和单核苷酸多态性(SNP)等。
这些分子标记技术使得科学家能够准确、快速地进行遗传信息的分析和遗传图谱的构建，有助于揭示植物基因的组成和功能。
1.2 基因编辑技术的突破。
CRISPR-Cas9 基因编辑技术的发展为植物遗传学研究带来了革命性的突破。
通过利用 CRISPR-Cas9 系统，研究人员可以精确地修饰植物基因组中的目标基因，实现高效的基因突变和基因功能研究。
这一技术的应用为植物育种提供了新的途径和手段。
1.3 基因组学的发展。
随着基因组测序技术的迅猛发展，植物遗传学研究进入了基因组时代。
很多植物基因组的测序工作已经完成，这为研究植物种质资源、基因家族和基因功能等提供了便利。
同时，全基因组关联分析(GWAS)等方法的应用也加速了植物遗传学的发展。
二、植物遗传学在育种中的应用植物遗传学在育种中的应用已经取得了显著的进展。
通过遗传改良，培育出具有优良经济性状的新品种，提高了农作物的产量和质量，为农业发展做出了巨大贡献。
2.1 高产优质品种的培育。
利用遗传学的手段，通过选择或者育种创新，培育高产、抗病虫害及逆境胁迫的新品种，可以为解决粮食安全和农业可持续发展提供重要支撑。
比如，通过综合利用遗传标记、遗传制图和分子标记辅助选择等技术手段，可以加快选育速度，提高育种效率。
生物技术在植物育种中的应用
生物技术在植物育种中的应用植物育种是通过选择和培育具有所需性状的植物品种，来满足人类对食物、纤维和能源的需求。
随着科学技术的不断发展，生物技术在植物育种中的应用正发挥着越来越重要的作用。
本文将探讨生物技术在植物育种中的应用，包括基因工程、细胞培养和分子标记等方面。
一、基因工程在植物育种中的应用基因工程是一种通过改变植物的遗传物质来获得所需性状的方法。
基因工程技术包括基因的克隆、转基因、基因诱变等。
其中，转基因技术是最常用和最广泛应用的一种方法。
通过转基因技术，科学家可以将其他物种的有益基因插入到目标植物的基因组中，使其获得新的性状或改良原有性状。
转基因技术在植物育种中的应用领域广泛。
例如，转基因作物可以抗虫、抗草、抗病，减少对农药的需求，提高农作物的产量和品质。
此外，转基因作物还可以抗旱、抗盐、抗寒，适应不同的环境条件，扩大植物的种植范围。
转基因技术还可以改良农作物的营养成分，使其富含人体所需的营养物质，提高食品的营养价值。
二、细胞培养在植物育种中的应用细胞培养是一种在无菌条件下培养植物组织和器官的方法。
通过细胞培养，科学家可以控制植物的生长和发育过程，实现对植物的精细调控。
细胞培养技术在植物育种中的应用主要包括组织培养、胚培养、愈伤组织培养和悬浮细胞培养等。
组织培养是将植物的组织切割成小块，放入含有营养物质的培养基中进行培养。
通过组织培养，科学家可以快速繁殖大量的优良品种植物，提高品种繁殖速度。
胚培养是利用植物胚的发育潜能进行培养，可以获得多倍体植株，提高植物的抗病性、生长速度和产量。
愈伤组织培养是将植物组织培养在含有激素的培养基上，诱导出愈伤组织，再通过愈伤组织的再生，得到新的植株。
悬浮细胞培养是将植物细胞分离培养在液体培养基中，通过悬浮细胞的增殖和分化，获得大量的植株。
三、分子标记在植物育种中的应用分子标记是一种根据植物的遗传信息对其进行鉴定和筛选的方法。
分子标记利用植物的DNA序列或蛋白质序列来标记某个性状或基因，从而实现对植物的选择和筛选。
植物育种中分子标记技术的研究和应用
植物育种中分子标记技术的研究和应用植物育种是农业生产中一个极为重要的领域。
育种的目的是通过改良植株性状，获得更好的农作物产量和品质。
传统的育种方法通常需要耗费大量的时间、精力和人力物力成本。
而随着分子标记技术的发展和推广，它已经成为现代植物育种的主流手段之一。
这一技术可以帮助我们更快、更准确地进行植物育种。
一、分子标记技术的基础分子标记技术是利用特定的生物分子在物种间遗传传递的规律研究生物遗传多态性和变异性的技术，是研究生物遗传学的一种重要工具。
它是基于DNA序列差异或变异、突变等基本遗传机制，并把不同的分子标记用于不同的分析目的。
它的最大优点就是可以对个体遗传背景进行分析，把研究焦点从表型转移到遗传层面。
分子标记技术主要有两种：DNA分子标记和蛋白质分子标记。
DNA分子标记主要包括限制性片段长度多态性（RFLP）、随机扩增多态性（RAPD）、序列特征扩增（SCAR）、简单重复序列多态性（SSR）、单核苷酸多态性（SNP）等。
蛋白质分子标记主要包括异构酶和蛋白质电泳图谱。
二、分子标记在植物育种中的作用分子标记技术在植物育种中被广泛运用，可以在以下方面起到很大的作用：1、育种亲本的鉴定传统的育种方法中，选育优良的品种主要依靠繁殖和选择。
这种方法存在着较大的局限性，即可能会错过重要的基因。
而分子标记技术可以帮助我们确定育种亲本之间的亲缘关系，确定亲本间的遗传距离，从而避免了由于亲缘关系不清晰而造成的遗传回合和舍弃过多的潜在亲本。
2、选育种子的鉴定利用分子标记技术开展胚胎学、种子学研究，可以鉴定杂交种子的真伪、父本、母本和杂交时间，快速准确地识别稳定、纯度高的杂种等。
该技术可以大大地缩短常规育种方法所需的时间，并且有效地降低了选择杂交群体的成本和风险。
3、育种基因的定位育种主要是选择优良的基因进行强化，因此基因定位是育种的首要任务。
利用分子标记技术可以快速地定位并克隆关键的功能基因，不仅可以为育种提供重要的信息，而且可以为模式植物和系统发育研究提供重要的基因组信息，为植物育种提供更加高效和准确的手段。
SSR分子标记及其在植物遗传育种中的应用
●综述●1引言伴随着遗传学的发展,遗传标记(genetic marker)经历了形态标(morphological maker)、细胞标记(cytological maker)、生化标记(biochemical maker)和分子标记(molecular maker)四个阶段[1]。
其中DNA 分子标记的独特优势在于它信息量大、在植物不同组织及不同发育时间均可以进行检测[2]、多数标记呈共显性、经济方便和易于观察记录[3]等。
目前,应用于植物DNA 分子标记技术主要有RFLP 、RAPD 、SSR 、ISSR 、AFLP 、SNP 等。
本文主要对SSRs 的发现过程、结构特征、原理和类型、技术优缺点、产生多态性的机理等方面,以及在植物遗传育种中的应用进行概述。
1.1SSR 简介SSR (Simple sequence repeats ,简单重复序列)又称微卫星DNA(microsatellite DNA)标记。
SSR 序列是指由1~6个碱基组成的基序(motif )串联重复而成的DNA 序列,其长度大多在100~200bp 。
SSR 广泛分布于真核生物基因组中的非编码区、3′、5′非翻译区及内含子中,也有少量分布于外显子、启动子或基因组的其它位置中。
1.2SSR 分布1.2.1SSR 序列在植物中广泛存在随着结构基因组学和功能基因组学的发展,大规模基因组和EST 序列的测定,为研究SSR 序列在基因组中的分布提供了丰富资源。
近年来相关研究表明,SSR 分布于植物整个基因组,包括编码区和非编码区,平均23.3kb 就有一个SSR ;随着SSR 分子标记的发展,在大豆、玉米、小麦、高粱、番茄、水稻、马铃薯、葡萄、桑树、蔬菜、棉花、花生、人参、拟南芥、黑松、云杉、杨树等基因组DNA 序列中都已发现大量的SSR 位点。
1.2.2SSR 序列在基因组中的分布差异SSR 序列在不同基因组中的分布具有很大差异。
分子标记辅助选择在植物育种中的应用与前景
3 问题 3. 1 分子 标记辅助选择应注意的一些实际问题 (1)对辅助选择的性状的选择 : 应选常规育种比较费时费力 又十分重 要的目的 性状, 如, 难以 鉴定和检测 的性状、鉴定成本 很高的性状、在生长发育 后期才出现或才能检测的性状。
(2)加快基因作图的步伐: 对重要基因的分子标记作图是分 子标记辅助选择的关键之一, 因此, 要应用合适的分子标记对更 多的重要基因( 包括 QT L) 进行标记和定位。
( 上接第 350 页) 基因( QT L) 定位, 技术难度还很大, 使得科 学家 们不得不把大量的经费及精力投入在基 因定位和分子标记鉴定 等环节上, 无暇顾及分子选择过程。
( 3) 分子标记辅助选择技术体系还有待于进一步完善。对于 单个或少 数几个基 因的分子标 记辅助选 择, 现有 的分子标 记辅 助选择技术体系是有效的。但由于大多数重要性 状是多基因控 制的数量性状, 要同时选择许多基因, 现有的分子 标记辅助选择 技术体系则还难以做到。
— 352 —
bet ween elit e inbred lines and responses in hybrids. Pr oc. 46th Annual Cor nand Sor ghum Industr y Resear ch Conf. , America n Seed Tr ade Association, 1991, 46: 104- 113.
( 1) 基因定位研究与育种程序 相脱节。绝大多数的研究者只 把工作目标 确定在鉴定 和定位重 要的基因上, 在设 计研究方案 时, 选材上往往只考虑基 因定位的便利而不考虑育种的需要, 因 此, 在完成目标基因的定 位时, 并不能直接应用于育种。
(2)基因定位和分子 标记分 析在实 用性和 成本方面 还有待 进一步改进。对于质量性状的基因定位, 技术上是成熟的, 但仍 是个耗资费力的过程。对于数量性状的( 下转第 352 页)
分子遗传学方法在植物育种中的应用
分子遗传学方法在植物育种中的应用近年来，分子遗传学方法成为植物育种的热门领域。
分子遗传学方法的出现，使得我们可以更加准确、快速地进行植物育种，为改善农业生产水平、提高粮食产量等方面提供了新的思路和途径。
本文将从分子遗传学原理、分子遗传学方法以及分子遗传学方法在植物育种中的应用三个方面进行论述。
一、分子遗传学原理分子遗传学是研究遗传信息的分子基础和分子机制的学科。
它是在基因分子、DNA、RNA、蛋白质等分子水平上从事遗传学研究的一门专门学科。
分子遗传学是由J.D. Watson和F.H.C. Crick在1953年提出的DNA分子双螺旋结构，使得生物学的研究进入了一个新的领域。
在分子遗传学中，DNA被认为是生物体内所有遗传信息的载体。
因此，分子遗传学的研究目标就是弄清DNA分子上的遗传信息。
二、分子遗传学方法分子遗传学方法包括分子标记技术、基因克隆技术、基因工程技术等。
其中，分子标记技术是应用最广泛的一种技术。
1. 分子标记技术分子标记是指可以较为容易地检测出其存在的基因序列，通常这些标记位于基因特定区域的DNA序列上。
分子标记技术通过在染色体上进行标记，可以准确地识别染色体上特定的序列，为育种工作者带来了极大的方便。
分子标记技术的应用是通过提取目标组织的基因序列，如基因、DNA或RNA等，并对其进行扩增。
扩增后的序列通常具有很高的多样性，可以较快地检测出物种的分化和遗传变异情况。
2. 基因克隆技术基因克隆技术指的是在活体细胞或细胞外复制、扩大、分离和纯化目标基因的技术。
基因克隆技术是分子遗传学中最基础的技术之一，也是最具代表性的一种技术。
基因克隆技术可以被用来产生大量目标基因，或者用来把DNA序列转移到其它物种。
如今，基因克隆技术已经被广泛地应用于工业生产和生物制药。
3. 基因工程技术基因工程技术是指通过人工操作基因，将目标基因从一种生物体移植到另一种生物体中，以生产特定的物质或改变生物体的性状。
分子标记及其在植物遗传育种中的应用优秀课件
同位素或非放射标记（如地高辛等）的探针杂交
胶片放射自显影，显示酶切片段大小
酶切—电泳—印迹
酶切：3-5ug DNA，以10U内切酶酶切5小时 电泳：0.6-0.8%琼脂糖胶70V电泳16小时 染色：EtBr染色20分钟 变性：0.25M HCl 20分钟，抽真空，水冼 印迹：加入0.4N NaOH，进行Southern 印迹 冲洗：以2×SSC 冼胶，风干
机排列的寡核苷酸序列，非定点地扩 增基因组DNA，然后电泳分开扩增片 段。
Polymerase Chain Reaction-PCR
Target DNA sequence
5'
GCTCGC
3'
CGAGCG
denature @ 95˚ C
AGTACT 3' TCATGA 5'
5'
GCTCGC
3'
CGGCATCGGCCG
随着分带、细胞原位杂交等研究技术的发展， 可在染色体水平揭示更多遗传变异。
❖ 特点：直观、快速而经济，但变异十分有限， 当染色体数目形态相似时难以分辨。
生化标记——贮藏蛋白和同工酶
贮藏蛋白 • 同工酶 ❖ 特点：经济、方便、成本较低 ❖ 结构基因表达产物，对非结构基因无能
为力；所检测位点只是基因组一部分； 数量有限，有时受发育时期和环境影响。
—放射自显影
将洗脱好的杂交膜置于增感屏上, 于暗室 中将 X-光片放于杂交膜上， 再放上另一 张增感屏，装人暗袋，并用夹板夹好。置70℃超低温冰箱中曝光10天左右。 使用磷屏仪，操作更方便。
RFLP探针
来源：cDNA探针与基因组DNA（gDNA）探 针
cDNA探针:保守性较强，探针检测的多态性频 率较低。
分子标记的发展及分子标记辅助育种
分子标记的发展及分子标记辅助育种分子标记是一种分子生物学技术，利用分子标记可以对生物体进行精确的鉴定和分类，从而为种质资源的收集、保存和利用提供了科学依据，也为育种研究提供了有力的工具。
在过去的几十年里，分子标记在植物和动物育种中的应用得到了快速的发展，并取得了显著的成果。
分子标记的发展始于20世纪80年代初，当时人们发现了一种短序列的DNA片段可以在不同个体之间显示出遗传多样性，这是由于这些DNA片段的序列差异引起的。
这些DNA片段被称为分子标记，通过对它们进行分析可以对个体之间的遗传关系和遗传多样性进行研究。
最早被应用的分子标记技术是限制性片段长度多态性（RFLP），它通过酶切基因组DNA并利用凝胶电泳分析鉴定目标DNA片段。
随着技术的不断进步，研究者们开发了更多的分子标记技术，如随机扩增多态性DNA（RAPD）、简单重复序列（SSR）、单核苷酸多态性（SNP）等。
这些技术的应用使得分子标记研究更加快速、精确和可行，并且具有较高的标记密度和遗传显著性。
分子标记辅助育种是一种利用分子标记技术辅助繁殖和选育目标生物种的育种方法。
通过对目标性状的分子标记进行检测和分析，可以提高育种效率和精确性。
分子标记可以用来鉴定和筛选出具有良好性状的亲本，进行遗传多样性分析，生成遗传地图，以及进行分子辅助选择等。
分子标记辅助育种可以节省时间和人力，并且提高了育种的预测能力和成功率。
在植物育种中，分子标记辅助育种已经取得了显著成果。
例如，通过利用分子标记鉴定具有抗病性的基因或性状，育种者可以选择更适应特定环境或具有更好品质的材料，从而加速育种进程。
此外，分子标记辅助选育还可以用于配制亲本材料，避免不受欢迎的亲缘关系交配，从而提高杂交育种的成功率。
在动物育种中，分子标记辅助育种也得到了广泛应用。
例如，通过对动物基因组进行分子标记分析，可以提高畜禽在繁殖、营养和抗病等方面的性能。
另外，分子标记辅助选择还可以用于肉用动物的品质评估和选育，对于提高畜禽产品的品质和市场竞争力具有重要意义。
分子遗传学技术在植物育种中的应用
分子遗传学技术在植物育种中的应用在当今农业种植过程中，育种技术的发展对于提高作物产量、抗病性等方面至关重要。
而分子遗传学技术作为近年来发展迅速的技术之一，也在植物育种方面占据了较大的比重。
本文将对分子遗传学技术在植物育种中的应用进行阐述，并讨论其使用的优势与不足。
一、基因编辑技术基因编辑是将DNA序列更改的过程，如此程度的精细更改可以精准地制作适合高产量的植物种子。
CRISPR（簇规律间隔短回文重复序列）是现代基因编辑中最具代表性的技术之一。
它基于一组特定酶和RNA导向子，可以有效地剪切和改变准确的DNA碱基。
将这种技术应用于植物育种中，可以实现一些目标，如提高作物产量和抗逆性。
二、基因表达技术基因表达技术旨在通过小分子调节，改变基因表达方式，以此影响植物的产量、生长速度和抗病性等方面。
例如，在玉米种植中，人工操作可以通过介导与植物的自然可溶性配子结合，增强其抵抗病毒的能力。
这种技术的好处在于它不会导致植物背负所有与转基因相关的影响，从而能更贴近市场的需要和要求。
三、基因组学基因组学是指对整个生物体在基因水平上的分析研究。
基因组测序技术的发展，使得可以获得整个高等植物基因组的信息。
而这种技术的潜在应用之一就是植物育种。
基因组学技术可以使研究人员更好地了解作物的基因组情况，进一步满足不断变化的市场需求。
四、分子标志技术分子标记是指一个特定DNA序列，与产生不同表型的基因相关的位置。
分子标记技术是在育种过程中广泛应用的重要技术之一。
通过对植物基因组中的特定DNA序列进行标记，育种者可以方便地选择亲本和后代，以达到期望的目标。
这种技术的重要性在于它不受环境影响，同时具有更高的效率和准确性。
尽管分子遗传学技术在植物育种中取得了巨大的成功，但它所面临的问题和障碍不能被忽视。
例如，基因编辑操作可能会导致导致突变，而这种突变可能是一个被忽略的负面影响。
此外，市场对转基因食品存在一定程度的抵制，其主要原因是人们对其长期影响的认知不足。
SCoT分子标记在植物研究中的应用进展_龙治坚.
摘要： SCoT 是一种新型的目的基因分子标记，该标记不仅能获得与性状联系紧密的目的基因，而且能对性状进行跟踪，已 被广泛应用于多种植物的研究。本文概述了 SCoT 标记的原理、引物设计方法及特点，并从 PCＲ 反应体系建立与优化、种质资 源遗传多样性与亲缘关系分析、种质鉴定与指纹图谱构建、基因差异表达与分子遗传连锁图谱构建等方面总结了 SCoT 标记 的应用进展。同时，对其存在的问题进行了讨论，并展望了该标记的发展应用前景。
Abstract： Start codon targeted polymorphism（ SCoT） is a novel gene-targeted marker that could achieve tightly linked target gene and follow the tracks of the traits properly． As a new kind of marker，it has been widely used in diverse plant species． In this paper，we summarized the principles and the characteristics of SCoT，as well as the primer design and the optimization of SCoT-PCＲ system． Its applications，such as genetic diversity and phylogenetic relationship analysis，germplasm identification and fingerprinting，gene expression profiling，and genetic linkage mapping，were also reviewed． Besides，the potential problems and the future prospects of SCoT marker were further discussed．
TRAP分子标记技术在植物分子遗传育种中的应用
TRAP分子标记技术在植物分子遗传育种中的应用
苗培明;范玲
【期刊名称】《新疆农业科学》
【年(卷),期】2007(044)0z3
【摘要】近年来,随着生物技术的迅速发展,分子标记技术也得到了广泛应用.作为一种新兴研究手段,目标区域扩增多态性(TRAP)分子标记技术已经在分子遗传图谱构建、基因定位、遗传多样性、系谱分析等方面取得了重要的研究进展.简介了TRAP分子标记技术及其在分子遗传育种中的应用.
【总页数】3页(P50-52)
【作者】苗培明;范玲
【作者单位】新疆农科院核生所,乌鲁木齐,830091;新疆农科院核生所,乌鲁木齐,830091
【正文语种】中文
【中图分类】S188
【相关文献】
1.分子标记技术在植物遗传育种中的应用进展 [J], 李雪林;梁华;张泽民;郑跃进;张富厚
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3.分子标记技术及其在植物遗传育种中的应用 [J], 周玉亮
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生物工程下游技术学院：资源环境学院专业：生物技术1102班姓名：李红秀学号：311103050201指导老师：李刚分子标记技术在动植物育种研究中的应用摘要分子标记是继形态标记、细胞标记和生物化学标记之后发展起来的一种的较为理想的遗传标记形式,近年来发展非常迅速。
本文主要介绍几种应用在植物育种中的分子标记技术。
分别阐述了它们的原理、方法步骤与优缺点、应用范围等。
关键词分子标记植物育种应用分子标记（Molecular Markers），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，其研究始于20世纪80年代，它是DNA水平遗传多态性的直接的反映。
与其他几种遗传标记如形态学标记、生物化学标记、细胞学标记相比，具有很多的优点，大多数分子标记为共显性，对隐性的性状的选择十分便利；基因组变异极其丰富，分子标记的数量几乎是无限的；在生物发育的不同阶段，不同组织的DNA都可用于标记分析；分子标记揭示来自DNA的变异；表现为中性标记；检测手段简单、迅速等而被的广泛应用于遗传育种、基因组作图、基因定位、物种亲缘关系鉴别、基因库构建、基因克隆等方面。
本文主要论述几种植物育种中的分子标记技术。
1 分子标记技术种类1980年Bostern将生物个体之间DNA序列的差异作为标记用于遗传作图，从此开创了在DNA水平上研究遗传变异的新阶段。
现阶段，随着分子生物学技术的发展，DNA分子标记技术已有数十种，主要包括3种类型：一是建立在Southern 杂交基础上的分子标记技术，如限制性内切酶片段长度多态性标记(RFLP )、染色体原位杂交(CISH)；二是以PCR为基础的分子标记技术，它包括随机扩增多态性DNA( RAPD )、扩增片段长度多态性 (AFLP) 、单链构象多态性(SSCP)、靶位区域扩增多态性(TRAP)、序列特征化扩增区域(SCAR)、相关序列扩增多态性(SRAP )等。
第三类是基于 DNA芯片技术的分子标记，如单核苷酸多态性（SNP）表达序列标签（EST）等[1]。
目前,用于植物育种的分子标记主要有限制性片断长度多态性（RFLP)、随机扩增多态性DNA (RAPD)、微卫星DNA(SSR)又称简单重复序列，扩增片断长度多态性(AFLP)等。
2 限制性片段长度多态性(RFLP)RFLP是应用最早的分子标记技术,1974年Grodzicker等创立了限制性片段长度多态性（RFLP）技术，1980年Botesin提出RELP可以作为遗传标记，开创了直接应用DNA多态性的新阶段。
RFLP原理为当用特定限制性内切酶处理不同生物体的DNA时,所产生的大分子片段长度可能不相同,这种限制性片段长度的差异就是限制性片段长度多态性,当这些长度不同的片段通过凝胶电泳时,就形成不同的带,再通过与克隆的DNA探针进行Southern杂交和放射自显影后,即获得反映个体特性的RFLP图谱,依据限制性片段或位点的差异,计算DNA间的遗传距离,据此来判定个体间、群体间或种间的差异。
它所代表的是基因组DNA在限制性内切酶消化后产生片段在长度上差异。
由于不同个体的等位基因之间碱基的替换、重排、缺失等变化导致限制内切酶识别和酶切发生改变从而造成基因型间限制性片段长度的差异。
RFLP标记具有共显性的特点,标记位点不受数量限制，可以区别纯合基因型和杂合基因型,能够提供单个位点上的较完整的资料。
但是RFLP标记对DNA的需要量较大，克隆能表现基因组DNA多态性的探针较为困难，而且实验操作较繁琐、检测周期长、费用高，主要适用于研究进化关系较近种之间的系统发生关系,而用于相距较远种时需特别小心,因为较远种间的酶切片段同源性差,不能清晰地推演种间进化关系。
RFLP遗传图谱是植物遗传育种研究中的一个热点.结合RFLP连锁图,任何能用RFLP探针检测出的基因及其DNA片段都可以通过回交快速、有效地进行转移.尤其是分离群体中进行目标性状的检测和筛选时,不再需要等到目标性状表达,大大缩短了传统回交育种的周期,减少了后期的筛选.李平等也利用RFLP标记构建了一张水稻分子连锁图谱。
黄烈健采用RFLP标记构建了包含124个标记的玉米RFLP连锁图,覆盖玉米基因组1 999.8CM,标记间平均距离为16.5CM[3]。
原始种、野生种和老品种中存在丰富的基因资源.如抗病基因、抗逆基因,及一些特殊用途的基因等.传统方法在转移这些基因时受到很大的限制,主要是因为无法保证种质资源中的目标基因实现转移.利用RFLP技术能够准确地标记定位种质中的目标基因,结合杂交、回交、组培等标记就可以快速有效地将所需目标基因的DNA片段引入栽培品种中,实现品种改良.因此在遗传育种研究中运用RFLP进行基因定位十分广泛[4]。
3 随机扩增多态性DNA (RAPD)RAPD，即随机扩增多态性DNA技术，是由美国科学家Wiliams和Welsh于1990年分别研究提出的，又称任意引物PCR。
RAPD是建立在PCR 基础之上的一种可对整个未知序列的基因组进行多态性分析的分子技术。
其以基因组DNA为模板，以单个人工合成的随机多态核苷酸序列为引物，在热稳定的DNA 聚合酶或Taq 酶作用下，进行PCR 扩增。
扩增产物经琼脂糖或聚丙烯酰胺电泳分离、溴化乙锭染色后，在紫外透视仪上检测多态性。
扩增产物的多态性反映了基因组的多态性[5]。
基因型不同的品种或不同亲缘关系的物种, 基因组内核苷酸序列存在差异。
当使用同一随机引物对不同基因组体外扩增时, 基因组上与引物互补的DNA 片段的数目、位点是不同的, 因而其扩增产物的大小、数目也不同, 亦即扩增产物表现出多态性。
当使用一系列不同的随机引物扩增时, 这种多态性更加丰富。
这种扩增产物的多态性反映了被测材料的遗传多样性。
进一步通过相关分析、聚类分析等数量遗传分析手段, 还可以对不同亲缘物种间的分类、遗传距离、系统发育、亲缘关系等进行研究。
通过 RAPD 分析可以筛选出与目标基因连锁的DNA片段, 作为辅助育种的分子标记。
很多植物的目标基因已经找到与其连锁的RAPD分子标记, 这些标记在植物育种中发挥了重要作用。
近等基因系是由提供目标基因的亲本同轮回亲本杂交, 并连续回交, 经每代对目标基因选择而获得。
近等基因系也可以由自然突变或诱发突变产生。
利用RAPD 对这两种基因组 DNA进行多态性检测, 找出两种基因组扩增产物的差异, 并以这些差异产物为探针,经 RFLP 分析即可定位此基因。
通过检测远缘杂种或体细胞杂种中特异性RAPD 标记的有无, 可以鉴定杂种的真实性。
也可以通过建立品种(组合)的 RAPD 指纹档案, 用来鉴定品种纯度, 为种子质量提供可靠资料, 或用来保护品种专利[6]。
4 简单重复序列(SSR)简单重复序(SSR)也称微卫星DNA，其串联重复的核心序列为1-6 bp，其中最常见是双核苷酸重复，即(CA)n和(TG)n每个微卫星DNA的核心序列结构相同，重复单位数目10-60个，其高度多态性主要来源于串联数目的不同。
SSR标记的基本原理：根据微卫星序列两端互补序列设计引物，通过PCR反应扩增微卫星片段，由于核心序列串联重复数目不同，因而能够用PCR的方法扩增出不同长度的PCR产物，将扩增产物进行凝胶电泳，根据分离片段的大小决定基因型并计算等位基因频率。
在真核生物中，存在许多2-5bp简单重复序列，称为“微卫星DNA”其两端的序列高度保守，可设计双引物进行PCR扩增，揭示其多态性。
SSR具有很多优点，SSR数量极为丰富，而且分布于整个基因组,多态性高，等位位点多，因此信息含量极为丰富.它一般检测到的是一个单一的多等位基因位点且呈共显性遗传，故可鉴别杂合子和纯合子，另外所需DNA量少。
然而，在采用SSR技术分析微卫星DNA多态性时必须知道重复序列两端的DNA序列的信息。
如不能直接从DNA数据库查寻则首先必须对其进行测序。
近年来，SSR作为分子标记所具有的优点使其在植物遗传育种中得到广泛应用。
SSR作为以PCR为基础的第二代分子遗传标记，是构建高密度分子遗传图谱的有效工具。
近年来，国内外许多学者利用标记构建了许多植物的图谱。
通过研究DNA的差异来分析群体的遗传结构及遗传多样性更为直接，对正确评价植物种质资源的遗传多样性、制订育种策略十分重要。
在水稻、玉米、小麦、大麦、大豆等作物中，SSR的多态性显著高于RFLP。
郭小丽等利用 108对SSR引物对36个优质小麦品种和来自不同生态区的12个普通品种进行了遗传差异分析和比较研究，共扩增出705个等位位点，平均每个位点有6.53个等位变异，其中B 组位点的变异最多，聚类结果和品种的系谱来源及地域相吻合[7]。
杂种优势是指两个遗传组成不同的亲本杂交产生的F1在扣除上位性效应后产生的比亲本具有更强的生活力、生长势、适应性、抗逆性和丰产性等现象。
国内外学者对杂种优势的产生曾提出过显性假说、超显性假说、生活力学说、活性基因效应假说等观点。
现代杂种优势理论认为，杂种优势的强弱在一定程度上取决于亲本间遗传差异的大小。
番兴明等利用SSR标记技术对18个优质蛋白玉米自交系和4个代表国内主要杂种优势群的普通玉米标准测验种进行了杂种优势群划分，划分结果与田间产量配合力划分结果及系谱分析基本一致[8]。
参考文献[1][2] 李平,朱立煌,周开达,等.利用分子标记和水稻籼粳交双单倍体群体进行遗传作图研究[Ｊ].植物学报,1996,38(11):881-886.[3] 黄烈健,向道权,杨俊品,等.玉米PFLP连锁图谱构建及大斑病QTL定位[Ｊ].遗传学报,2002,29(12):1100-1104.[4] 张汉尧,刘小珍,等.RFLP在植物遗传育种研究中的应用[J].西南林学院学报，2006,26(1):1003-7192.[5] 闰华超,李桂兰,等.分子标记技术的发展及应用[J].生物学通报，2006,41(2).[6] 谭振波,郭瑞星,等.植物 RAPD标记的发展及其在遗传育种中的应用[J].玉米科学，2005，13(2):8-11.[7] 郭小丽，刘冬成，罗静，等.我国部分优质小麦品种遗传差异的SSR标记分析[J];麦类作物学报，2004，24(1):1-5.[8] 番兴明，张世煌，谭静，等。
根据SSR标记划分优质蛋白玉米自交系的杂种优势群[J].作物学报，2003，29(1)：105-110.。