分子标记技术在葡萄属植物上的研究状况及进展【文献综述】

文献综述

生物技术

分子标记技术在葡萄属植物上的研究状况及进展

摘要：分子标记技术则从DNA分子水平检测物种的遗传多样性，直接有效，是目前最为普遍采用的方法。分子标记具有不受发育时期、组织类别、环境条件等因素干扰、多态性高、数量多、不影响目标性状表达连锁遗传现象的特点。近年来，国内外许多学者利用分子标记技术对葡萄植物遗传多样性开展了不少研究。本文简单叙述了分子标记分类和特点，以及它在葡萄属植物分子水平上的研究状况。

关键词：分子标记；葡萄属；研究进展

葡萄是属于葡萄科（Vitaceae）葡萄属（Vitis.linn）植物，落叶木质藤本，在园艺学分类上属于浆果、多年生落叶木本藤蔓植物[1]。葡萄浆果的营养成分丰富，含有碳水化合物、配糖类、矿物质、酶、含氮有机物、无氮有机物、维生素、有机盐、生物催化剂等；在医疗保健上葡萄有补肾、降压、开胃的功效，对预防治疗神经衰弱、心血管疾病等疾病都有显著的效果。

葡萄起源于黑海和地中海沿岸，在长期的进化和栽培历史中形成了许多种群和品种。现在世界上存在的葡萄品种大约有14000种[2]。葡萄属分为两个亚属：圆叶葡萄亚属（Muscadina Planch）和真葡萄亚属（Euvitis Planch）。在我国，葡萄属植物从海南岛到大兴安岭，从西藏高原到东海之滨均有分布，其分布之广，产量之大，种类之多，特性之丰富，在全世界各国是少有的[3]。品种鉴别时葡萄研究和生产实践的重要环节之一，但葡萄是无性繁殖，且品种交流频繁产生一些中间型和过渡性杂种，给葡萄的分类鉴定带来困难[4]。

1分子标记的概述

1.1 分子标记的分类

作物遗传多样性研究是通过使用一些遗传标记就行作物种质资源的遗传多样性检测。目前，遗传标记主要有四大类分别是：形态学标记、细胞学标记、生化标记和分子标记。分子标记(Moleculem arket)是指与特定基因或标记连锁的一段经过扩增并可检测出的DNA序列。DNA分子标记大多以电泳谱带的形式表现，大致可分为两大类。第一类是以分子交为核心的DNA分子标记，主要包括

限制性片段长度多态性标记(RFLP)；第二类是以聚合酶链式反应(PCR)为核心的DNA分子标记，包括随机扩增多态性DNA标记(RAPD)、简单序列重复标记(SSR)、重复序列之间长度多态性(ISSR)、扩展片段长度多态性标记(AFLP)等。

1.2 分子标记的特点

与另外三种遗传标记（形态学标记、细胞学标记和同工酶标记）相比较，分子标记具有四个优点：(1)直接以DNA的形式出现，不受发育时期、季节、环境限制，不存在表达与否的问题；(2)数量极多，可遍及整个基因组；(3)多态性高；

(4)不影响目标性状的表达，与不良性状无必然的连锁。分子标记作为新的遗传标记，具有比形态学标记、细胞学标记和同工酶标记显著的优点，但同时发现任何一种分子标记均不能满足做为理想的遗传标记的所有要求。各种分子标记方法都有各自的优缺点。

RFLP标记即限制性片段长度多态性（Restriction Fragment Length Polymorphism , RFLP ）,是发展最早的DNA标记技术。RFLP是基因型之间限制性片段长度的差异，这种差异是由限制性酶切位点上碱基的缺失、插入、重排或点突变所引起的。但RFLP实验操作复杂，成本高昂，检测周期过长，不适于大规模的分子育种。与RFLP相比，RAPD操作更简便，但受条件影响大，稳定性稍差，对设备的条件及操作的要求严格。1993年首次应用RAPD技术对葡萄品种DNA的多态性分布进行了分析[5]，有关报道指出RAPD标记不适宜种间或亲缘较远的材料间遗传关系的分析。荷兰科学家Zabeau等发明的AFLP标记[6]即扩增判断长度多态性，是RFLP技术和PCR技术的结合，是应用最多的双引物扩增方法。AFLP比RAPD重复性强，稳定性好，但实验程序比RAPD复杂，需使用同位素等方法标记引物，成本较高。

ISSR(Inter-Simple Sequence Repeat)分子标记是一种以微卫星序列为引物进行多位点PCR扩增的技术，该技术克服了RAPD、RFLP、SSR、AFLP等标记技术的一些局限性，具有无需预知基因组背景信息、DNA样品用量少、重复性好、操作简单、信息量大等优点[7]，被广泛应用于植物的遗传多样性分析[8]、品种鉴定[9]、遗传作图等研究。ISSR分子标记被广泛应用，但在南方葡萄的应用还不是很多。

2 葡萄属植物分子水平研究状况

2.1分子标记技术在葡萄属植物上的应用

用分子标记的方法很容易检测出DNA多态性，它不仅不受环境和发育阶段的影响，而且简便、快速、准确、省时，因此广泛地用于鉴定不同品种、品系及其亲缘关系。Sol、Botta等[10]用SSR技术对意大利24个葡萄品种和品系进行鉴定，除了Farofita、Pigato和Vermentino这3个品种扩增片断一样，可能为同物异名，其他品种均能区分开。而Bowers[11]等通过SSR技术成功地鉴定了酿酒品种Cabemet Sauvignon的亲本。王跃进[12]则使用RAPD技术成功的在幼苗期鉴定了圆叶葡萄亚属(Muscadinia)与真葡萄亚属(Euvitis)杂交的杂交种。另一方面张立平等[13]对葡萄属33个种及品种材料进行RAPD分析，供试材料分为九类和一个特殊类，鉴定结果表明美洲葡萄为一个类型，起源于我国东亚类群分属于8个类型，圆叶葡萄单独为一个类型，同时表明亚属间遗传多样性较高，而亚属内遗传多样性较低。2.2 构建基因图谱

基因图谱(genome map)是基因或其它遗传标记在染色体上的排列顺序及其间距，遗传连锁图谱既是遗传研究的重要内容，又是作物资源、育种及分子克隆等许多应用研究的理论依据和基础。分子标记拥有数量多的特点，因此是遗传连锁图谱的构建主要标记。遗传图谱的绘制对于葡萄数量性状分析和利用图谱进行基因克隆拥有巨大的推进作用，并且对于未来的分子标记育种产生巨大的推动作用。

2.3 系谱分析

正如前文所述，因葡萄中存在各种杂交选育，对这些品种，无法判断其亲本，DNA标记可提供这方面信息。P．This[14]根据RAPD结果利用遗传相似系数构建了30个葡萄砧木品种的系统进化树，通过系统进化树正确的反映了供试品种亲缘关系及遗传距离，与形态学分析结果相符。结合品种的栽培的历史、地理的分布，揭示了某些品种(Chardonnay与Melon)的共同起源也可以为品种的起源提供证据。

3 展望

分子标记技术在葡萄属植物上的应用，对葡萄属植物在长期人工栽培和自然选择条件下形成的大量品种，将有助于葡萄属植物资源的利用和开发，大大加快葡萄育种工作。虽然现代分子标记虽有不足，但与传统标记相比有许多优点，它使得在DNA水平上进行遗传变异的研究成为可能。因此利用分子标记进行分析，