DNA分子标记在蓝莓遗传育种研究中的应用

DNA分子标记在蓝莓遗传育种研究中的应用
张文达;翁海龙
【摘要】论述和分析了DNA分子标记技术在蓝莓亲缘关系、遗传多样性、遗传
图谱构建、基因定位及品种鉴定等方面的应用,并概述了DNA分子标记在蓝莓遗
传育种中的作用和应用前景,以期为蓝莓生物技术育种提供一定的理论依据.
【期刊名称】《林业勘查设计》
【年(卷),期】2014(000)003
【总页数】3页(P74-76)
【关键词】DNA分子标记;蓝莓;遗传育种;应用
【作者】张文达;翁海龙
【作者单位】黑龙江省林业科学研究所;黑龙江省林业科学研究所
【正文语种】中文
蓝莓 (Vaccinium ssp.)又称越橘，杜鹃花科 (Ericaceae)越橘属 (Vaccinium)，多
年生落叶灌木或常绿灌木，在新兴果树树种中具有较高的经济价值和广阔的开发前景。

蓝莓果实颜色为蓝色，果皮表面被一层白色果粉包裹，果实的大小随栽培种类的变化而有差别，单果重大约为0.5～2.5g。

蓝莓的果实果肉细腻，种子非常小，口感酸甜可口，具有清爽宜人的香气[1]。

DNA分子标记是继形态标记、细胞标记、生化标记后发展起来的一种以DNA多
态性为基础的遗传标记[2]。

与传统的遗传标记相比，DNA分子标记具有遗传稳定、
标记数量丰富、不影响目标性状表达、多态性高、选择响应高等优势，这使其成为理想的遗传标记而迅速得到发展。

目前在蓝莓研究上已发展到分子标记技术，包括亲缘关系、遗传多样性、遗传图谱构建、基因定位及品种鉴定等。

1 DNA分子标记在蓝莓遗传育种研究中的应用
1.1 亲缘关系及遗传多样性研究
遗传多样性一般是指种内的差异水平，它反映着一个物种适应环境的能力及其被改造和利用的潜力。

遗传多样性是生命系统的基本特征，高的遗传多样性是维持物种长期生存的基础。

对蓝莓遗传多样性进行分析，以揭示不同蓝莓间的遗传关系，可为杂交育种过程中的亲本选择、子代测定以及优良树种的选育提供科学依据。

Aruna等[3]通过RAPD分子标记对4个兔眼蓝莓自然选择系以及杂交选育出的十几个品种间的遗传多样性关系进行分析。

通过软件分析，杂交系谱遗传背景与聚类树状图以及遗传相似系数所表明的亲缘关系远近基本相符。

Karen等[4]也对26份矮丛蓝莓品种通过RAPD分子标记技术进行遗传多样性的分析，所有供试样品的平均遗传相似系数为0.56。

Levi等[5]使用ISSR以及RAPD两种分子标记方法对1个矮丛蓝莓品种、2个兔眼蓝莓品种以及15个高丛蓝莓品种分析，这项研究表明RAPD和SSR分析技术能够区分蓝莓品种间的遗传关系。

李晓红等[6]采用RAPD分子标记分析了越橘的7个栽培品系，扩增条带有较强的多态性，各种群间遗传距离相对较远。

徐娜等[7]利用RAPD分子标记技术对2份野生蓝莓材料和15份蓝莓栽培品种材料的遗传相似度和亲缘关系进行了分析，多态性较高。

王程等[8]利用RAPD标记分析长白山越桔的遗传多样性及亲缘关系，长白山越桔的遗传多样性水平较低，野生越桔和栽培越桔之间的遗传变异不大，遗传因素在越桔形态变异上的作用小于环境因素。

於虹等[9]利用ISSR分子标记对28份蓝莓材料，包括:7个南高丛蓝莓品种、9个南高丛蓝莓实生选择系和12个兔眼蓝莓品种进行遗传多样性和亲缘关系分析。

最近微卫星标记在植物基因组研究中已成为重要的标记方法。

随着植物中SSR标记的不断开发，现在已被用于构建主要植物物种的遗传图谱。

Boches等[10]使用了20个EST-SSR和8个基因组SSRs，成功分析了69种Vaccinium corymbosum L.的遗传多样性，包括13个野生品种和56个栽培种 (1个半高灌品种，18个南高灌和37个北高灌)。

崔建民等[11]使用了22对SSR引物对93份越橘属种质资源进行分析，研究认为供试群体的遗传多样性较低，兔眼越橘、蔓越橘和北高丛越橘资源遗传基础较狭窄，在育种中，需加强对野生资源和种间资源的利用。

1.2 遗传连锁图谱构建
利用形态标记、细胞学标记和生化标记构建的经典遗传图谱，由于标记数目少，遗传图距大、饱和度低，在遗传研究和育种应用上有很大的局限性。

随着分子生物学的飞速发展，分子标记大量涌现，使遗传图谱的构建变得快速、准确、高效。

杜鹃花科中仅在蓝莓中构建了分子遗传连锁图谱[12-13]。

基于RAPD标记的遗传连锁图谱在3个二倍体和1个四倍体蓝莓种群中已经构建。

Rowland等[12]最先报道了二倍体蓝莓遗传连锁图谱的构建，其作图材料是种间杂交F1代杂种 US 388(Vaccinium darrowi×Vacciniumelliottii)和Vaccinium darrowi的克隆US 799之间的测交后代群体，图谱包括70个RAPD标记，分布于蓝莓染色体上的12个连锁群，遗传距离超过950 cm。

Qu等[13]报告用RAPD技术建立基于四倍体蓝莓的遗传连锁图谱，定位了果实高品质、耐热性和耐寒性的连锁基因。

作图群体由US 75(1个四倍体杂种，二倍体Vaccinium darrowi筛选的Fla 4B和四倍体蓝丰杂交的后代)和另1个蓝塔 (Bluetta)杂交得到，140个RAPD标记 (将四倍体种群1∶1分离)覆盖了29个连锁群。

Vorsa等[14]公布了在二倍体蓝莓Vaccinium darrowi Camp中用RAPD分析估计了2n雌配子体的杂合度。

Qu等[15]利用RAPD分子标记，建立二倍体Vaccinium darrowi和四倍体Vaccinium
corymbosum种间杂种的四分体遗传模式。

最近，一些EST标记已被添加到这些图谱中，Vaccinium corymbosum测交图谱目前包括大约90个RAPD和EST标记，Vaccinium darrowi测交图谱大约包括70个RAPD和EST 标记[15-17]。

1.3 基因定位
遗传图谱的重要作用就是数量性状基因座的检测和定位。

大多数农艺重要经济性状由大量遗传位点控制，这些被称为数量性状位点 (QTLs)。

最初，蓝莓QTL定位分析利用了已有的遗传连锁图谱和Vaccinium corymbosum测交所得的群体，分
离并鉴定了1个抗寒性QTL，它能区分大约20%的基因型差异[17]。

随着工作的
进一步深入，研究人员将能够通过这些图谱和分离群体得到控制重要性状的基因和QTLs。

Muthalif等[18-19]研究不同蓝莓品种的花芽在不同梯度低温下蛋白质水平的变化。

进一步对冷胁迫诱导蛋白质的研究，揭示了他们属于脱水蛋白家族。

Levi等[16]分离了编码60 ku的脱水蛋白的2.0kb cDNA序列，并且根据该序列设计引物从冷
敏感型和抗冻型亲本中扩增出了脱水相关的2个等位基因。

Panta等[20]报告脱水基因与已有蓝莓遗传连锁图谱中的连锁群12有关。

Dhanraj等[21-22]报告在冬季，花芽中的65、60和14 ku脱水蛋白家族蛋白积累水平与耐冷性相关，花芽分化中编码14 ku脱水蛋白的cDNA序列已被鉴定和测序。

Arora等[23-24]利用V.darrowii×V.elliottii和V.darrowii×V.caesariense构建群体，通过杂交与回交，确定抗寒性为不完全显性性状，由加效效应控制。

并且通过构建RPAD遗传图谱、分子标记连锁分析结合抗寒性表型鉴定，确定蓝莓的抗寒性由65-，60-和14-kD 多肤蛋白等一系列与植物对低温环境的适应性紧密相连的脱水素蛋白基因家族相关的基因控制。

1.4 品种鉴定
分子标记主要应用于蓝莓DNA指纹图谱的构建，通过它已经鉴别了3大蓝莓商业
种:高灌蓝莓，矮丛蓝莓和兔眼蓝莓类型。

Arce[25]等利用RAPD技术实现了其本
国引进的五种重要越橘栽培经济品种的鉴定区分;Burgher等[26]利用RAPD方法
不但实现了矮丛越橘品种之间的亲缘关系研究，还获得了叶子形状和生长形态等表型特征十分相似的五种矮丛越橘品种的差异性遗传信息;Debnath[27]也利用RAPD技术成功区分出表型十分相似的13份野生蔓越橘品种;Giongo[28]等利用
该技术实现了38份越橘栽培品种的鉴别及亲缘关系分析。

Levi等[5]对蓝莓的基
因组DNA进行了RAPD和ISSR分析。

通过ISSR以及RAPD两种分子标记方法
对1个矮丛蓝莓品种、2个兔眼蓝莓品种以及15个高丛蓝莓品种分析，通过聚丙稀酰胺凝胶电泳条带情况可知若要将所有供试品种区分开，需要15个RAPD引物和3个ISSR引物方能完成。

2 结论与展望
综上所述，近年来分子标记技术在蓝莓遗传多样性和亲缘关系分析、品种鉴定等研究中已得到很大发展。

把蓝莓的遗传多样性分析等研究由宏观视角、形态水平推进到微观视角、分子水平，具有十分重要的积极意义。

但与其他植物相比，仍然处于起步阶段。

在蓝莓遗传研究方面目前应用的分子标记种类较少，只有RAPD应用的较为普遍，SSR、ISSR和SRAP的虽有应用，但较少;在研究内容方面还很有限，诸如基因定位、系谱分析、质量性状基因的分子标记、分子标记辅助选择育种等研究都较少;
蓝莓的基因组研究与农作物相比还比较落后，且育种的周期长，许多共显性标记开发还比较困难。

这些都严重影响了分子标记在蓝莓遗传育种上的应用。

在今后的研究中，应加强以下几个方面的工作:
①拓宽DNA分子标记在蓝莓遗传育种研究上的应用种类和深度，继续推广应用RAPD技术的同时，加强SSR、ISSR和SRAP标记的应用，尝试将SNP、STS标记等技术应用于蓝莓分子育种研究中;②在加强常规杂交育种工作的基础上，构建
高度饱和的遗传图谱;③注重质量性状的研究，加强QTL作图;④寻找与经济性状紧密连锁的分子标记，实现分子标记辅助选择育种;⑤在开展常规杂交育种的同时，
要进一步加强现代生物技术在蓝莓育种中的应用，特别是分子标记辅助育种和转基因技术，发掘更多的有利基因资源，加速蓝莓育种的进程。

因此，分子标记技术在蓝莓研究中的应用虽为起步阶段，但存在着广阔的发展空间。

参考文献
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