分子标记在水稻遗传育种中的应用

占粮 食 作 物 之 位 ， 随 着 社 会 发 展 ， 口暴 涨 、 境 １ ３ 但 人 环 ９ ４年从 地 方 品种 鄱 阳早 育 成南 特号 ， １５ 在 ９ ４年推
０ 世 污染 、 地 面积 缩 减 ， 耕 给水 稻 生 产 带 来 了空 前 压 力 。 广达 ６０ ０万 亩 。 界水 稻育种 上发 生过 两次 大革命
ｏｓ ｉ ｔ ９ ０年提 出的 ，其 特 和 随体 有 无 等 ， 由此 可 以反 映 染 色 体 的缺 失 、 复 、 传 标记 是遗 传 学 家 Ｂ ｔ ｅｎ于 １ ８ 重 倒 位 和 易位 等 遗 传变 异 ；带 型 特征 是 指染 色 体 经 特 点 是标 记 数 量多 ，试验 结 果稳 定 可靠 ，在 遗传 上 呈 Ｆ Ｐ标 记遗 传 图谱 已经 建 殊 染 色 显 带 后 ， 的颜 色 深 浅 ． 窄 和 位 置 顺 序 等 ． 共 显 性 ，多种 农作 物 的 Ｒ Ｌ 带 宽
摘要 ： 简要 综述 水稻 育种 概 况和 遗 传标 记 的种 类及 特 点 ， 着重叙 述 分子 标记 在水稻 遗 传 多样 性 、 分 子连 锁 图谱 构 建 、 分子 标记 辅 助选择 、 品种 纯度 鉴 定 、 杂种优 势预 测及 目标 基 因早期 鉴 定等研 究 中 的应 用 ， 并对 分 子标记技 术在 水 稻遗传 育种研 究 中的应 用前 景进行展 望。
．． 育 期 等 因素 的影 响 ．使形 态 标记 在 植 物育 种 中的应 ２４２ 分 子 标 记 技 术 的 种 类
用 受 到一些 限 制
２２ 细 胞 学 标 记 ．
２４ ． 基 于 Ｄ Ａ Ｄ Ａ杂 交 的分 子 标 记 技 术 ．． １ ２ Ｎ — Ｎ
该
技术 是 利 用 限制 性 内切 酶酶 解 及凝 胶 电泳 技 术 分 离
． Ｃ 系． 已成功 地 将许 多 质量 性 状 基 因定 位 于染 色体 上 ， ２４２２ 基 于 Ｐ Ｒ的分 子 标 记技 术 ．． Ｐ Ｒ技 术 问世 Ｃ 并建 立 了相应 的连 锁群 。细胞 学标 记 克 服 了形 态 标 不 久 便 以其 简便 、快 速 和高 效等 优 点迅 速 成 为第 二 记 易受 环 境影 响 的 缺点 ，但 标 记 材料 的 培养 获 得 需 代 分 子标 记 技术 的核 心技 术 。在 此之 上 的分 子标 记
２ １ 形 态 学 标 记 ．
映遗 传 多态 性 。 因此蛋 白质标 记 是一 种 较好 的遗 传
标记 ， 已被 广泛 应 用 于 物 种 起 源 、 化 研 究 、 质 鉴 进 种
形 态学 标 记是 指 那些 能 够 明显 显 示遗 传 多 态 性 定 及 分类 和抗病 性 筛选 等 领 域 。但这 种 标 记仍 有 诸
Ｃ 花 大量 人 力物 力 ．以及 物种 对 染 色体 结 构 和数 目变 根 据所 用 引物 的特点 可分 为 随机 引物 Ｐ Ｒ标 记 和特 异 的耐 受 性 和标 记 常伴 有对 生 物有 害 的 表 型效 应 等 异 引物 Ｐ Ｒ标 记 。随机 引物 Ｐ Ｒ标 记应 用 最广 泛 的 Ｃ Ｃ
应用 生物 技 术加 快 水 稻育 种进 程 ，使 水 稻产 量 取 得 第 一 次是 ２ 纪 ５ 代 的矮 化育种 ；第 二 次是 ２ ０世 ０年 Ｏ 突破 性 的提 高 和稻 米 品质 得 以显 著 改善 ．已是 育 种 世 纪 ７ ０年代 的杂种 优 势 的利 用 ， 这两 次 革命 使水 稻 专家 和生 物技 术 工 作者 共 同 面临 的使命 。文 章 就分 生 产 发生 了根本 性 的变 化 ，对 于满 足不 断增加 的人 子 标记 技术 在水 稻育种 上 的运用 作 简要 的介绍［ 。 口对粮 食 的需 求 起 到 了关键 性 作用 ，但 是 同时也 使 水 稻 的增 产潜 力 变 得更 小 。如何 扩 大水 稻 的 遗传 背
去 。一般集 中去杂 的时 间有 ３次 ： 一 次结合 间苗 定 粒 前 ，结 合 晒 穗脱 水 ，根据 穗 形 、穗 轴 色 、粒 形 、 第 苗进行 苗期 去杂 。根 据幼 苗 的长 相 、 势 、 长 叶色 、 叶鞘 粒色 等 自交 系特 征 去掉 杂穗 、异形 穗 、杂粒 穗 ．选
（） （） （） 态 标 记数 量 少 ， 鉴别 标 记基 因有 限 ． 而难 以建 立 的。其 主 要特 点 是 ： １ 准确 度 高 ；２ 数量 多 ；３ 多 可 因
（） （） 饱 和 的遗 传 图谱 。另外 ， 多形 态标 记 还 受环 境 、 许 生 态性 高 ；４ 共 显性 好 ；５ 稳 定性 重现性 好 。
少 ，染 色 体数 量 上 的遗 传 多态 性包 括 整倍 性 和 非 整 探 针 具 有 种 属 特 异 性 ．每 一探 针 能 检测 的位 点少 。 倍 性 的变 异 ， 者 如 多 倍 体 ， 者 如 缺 体 、 体 、 前 后 单 三 另一 问 题是 检测 中一 般要 用 放射 性 同位 素 ，对人 和 体、 端着 丝粒 染 色体等 非整 倍体 。在 水稻 中利 用易 位 环境 不安 全嗍 。
匀一致 典 型苗 。对于那 些 可疑 苗也要 大胆 地去 掉 ； 第 选 或 用 种 子加 工 机 械 筛 选 ，去 掉 杂 质 和未 成 熟 粒 、
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二 次在 拔节 后去 杂 。组 织 专业 队伍 ， 根据 株型 、 株高 、 小 粒 、破 碎粒 后 ．即可 装袋 入 库保 存 。种 子袋 内外 叶色 、 形 、 叶 叶脉 等 特征 除 杂 ， 去掉 杂 色异 样 苗 ， 留 都 要有 标 签或 卡 片 ，标 签上 注 明作 物 、 品种 、种 子 保
雄 花 序性 状 、 雄穗 分 枝 多少 等 特征 去杂 。对杂 种 苗 、 关 ．严 防人 为 混 杂 ．对每 一个 亲 本种 子 生产 工 序 都 混杂 苗 、 疑苗 等 非典 型苗 都 要及 时 拔 除掉 ， 吐 丝 必 须 分 别 进 行 ．各 种 机 械 和 各 个 场 地 都 要 清 扫 干 怀 在 散粉 以前完 成彻 底 的去杂 去劣工 作 。 净 ，以 防机械 混杂 。
性状 相符 的典 型 苗； 三次 在散 粉前 去杂 。这 时植 株 生产 单 位 、生 产 年月 、种 子 质量 标 准等 内容 。特 别 第
已经长 大 ， 方 面 的性状 都 完 全表 现 出来 ． 自交 系 值得 注 意 的是 ．在果 穗 晾晒 、脱 粒 ，种 子精 选 加 工 各 在
雄 穗抽 出后 ， 据 株 型 、 根 叶形 、 叶片 大小 、 叶 、 色 、 和运 送 等工 序 中 ，各 道工 序都 要 专人 负 责 ，严 格 把 苞 颖
Ｎ 作 物育 种 上都 有 重 要 的应 用价 值 ，因此 对形 态 标 记 水平 上遗 传 多态 性 的直接 反 映 。Ｄ Ａ水 平 的遗传 多 材料 的收集 ， 保存 和利 用历 来受 到研 究者 的重视 。在 态性 表 现 为核 苷 酸序 列 的任 何 差异 ，哪怕 是 单个 核 ＤＡ 水 稻 中 已有 多达 ３ ０多 个 形态 标 记材 料 ，但 由于形 苷 酸 的变 异 。所 以 ， Ｎ 标 记在 数 量 上 几 乎 是无 限 ０
关键 词 ： 分子 标记 ； 水稻 ； 遗传 育 种
水 稻 （ｒｚ Ｓ ｔ ａＬ ） 禾 本 科 稻 亚 科 的植 物 ， 进 行单 穗 （ ） ｏｙ￣ ａｉ ．为 ｖ 株 或群 体 选 择 ， 过 比较 试 验 从 中鉴 定 通 是世 界 上最 重 要 的粮 食作 物 之一 。世界 上 一半 的人 出 良种供 生产 应用 ． 这是 最为 简 单 易行 的方 法 ， 效 成 口以水稻 为主食 ，我 国水 稻 的播 种 面积 和 总产 量 均 甚为 明显 。如原 江 西农 业 科学 院等用 纯 系选 择 法 于
细胞 学标 记 是 指能 明 确显 示遗 传 多 态 性 的细 胞 不 同生 物 体 的 Ｄ Ａ 分 子 ，然 后 用 经 标 记 过 的特 异 Ｎ Ｎ ｏ ｔｅｎ杂 学 特 征 。染 色体 的结 构特 征 和数 量 特 征是 常见 的 细 Ｄ Ａ探针 与 之进行 Ｓｕｈｒ 交 ，通过 放 射 自显 影 Ｎ 胞 学 标 记 ，它们 分 别 反 映 了染 色体 结 构上 和 数量 上 或 非 同位素显 色 技术来 揭示 Ｄ Ａ 的多态性 。其 中最 的遗 传 多态 性 。染色 体 的结 构 特征 包 括染 色 体 的 核 具 代表 性 的是 发现 最早 和 应用 最 广 的 Ｒ Ｌ （ ｅｔ ｃ Ｆ ＰＲ ｓ ｉ ｒ． 型和 带型 。核 型特 征是 指染 色体 的长 度 ， 丝粒 位 置 ｔ ｎＦａ ｍ ｎ Ｌ ｎｔ ｏ ｍ ｒｈｓ １ 着 ｉ ｒｇ ｅ ｔ ｅ ｇ Ｐ ｌ ｏｐ ｉ 。把 Ｒ Ｌ ｏ ｈ ｙ ｍ Ｆ Ｐ作 为遗
由此 可 以反 映染 色体 上 常染 色 体 和异 染 色体 的分 布 成 ，利用 这 些 图谱 对基 因定位 较 方便 ；但 是它 所 需 Ｎ 差异 。染 色体 数 量特 征 是指 细 胞 中染 色体 数 目的 多 的 Ｄ Ａ 量 大 ，纯 度 高 ，试 验 操 作 复 杂 ，周 期 长 ，
经验 流 ２１７ 交 ０１ ．
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分子标记在 水稻遗传育种 中的应用
李荣 波 陈赘娟 。 邓 伟 。 尹正 红 （ ． 南省 昆明市农 业科 学研 究院 昆明 ６ ０ ３ ；２． １云 ５０ ２ 云南省 昆明市种 子管理 站 昆明 ６ ０ ３ ５ ０ ４； ３ 云 南省 农业 科 学院粮 作所 昆 明 ６ ０ ０ ） ． ５ ２ １
的外 观 性状 ， 如株 高 ， 形 ， 色或 芒 等 的相 对差 异 。 多缺 点 ，如 每一 种 同工酶 标 记都 需特 殊 的显 色方 法 穗 粒
形态 标 记 材料 多 数仅 带 有 一个 标 记基 因 ，但 有 的则 和技 术
Ｎ 带有 多个 标记 基 因 。后者用 于 基 因连锁 分析 时 ， 同 ２４ Ｄ Ａ分 子标 记 可 ． －． 时 分析 几 个标 记 性 状 。形 态标 记 材料 在 遗传 研 究 和 ２４１ ＤＮＡ 分 子标 记 特 点 Ｄ Ａ分 子标 记 是 Ｄ Ａ Ｎ Ｎ
１ 水 稻 育 种 概 况 和 现 状
世 界水 稻育 种 ，早 期 是 收集 和评 选 地 方 品种 并 景创 造 新 的水 稻种 质 资 源 ，打破 水 稻产 量瓶 颈 是 目
应 当贯 穿在 自交 系 的整个 生 长发 育 过程 中 ，随见 随 ３３４ 种 子 收 获脱 粒 ．．
种 子 成 熟后 混 合 收获 。在脱
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１（７一 】
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前 面 临 的问题 【 ３ Ｊ
２１７ 验交 ０１ 经 流 ．
蛋 白质 可 以通过 一 维或 二 维 聚丙 烯酰 胺 凝胶 电泳 技
２ 遗 传 标 记 的发 展 概 况
术 进 行 分析 ， 据 电泳 显示 的蛋 白质 谱 带或 点 ， 定 根 确
与 细胞 学 特 征 用 于识 别 生物 群体 遗 传 多态 性 的 遗传 标 记 经 过 其 分 子 结 构 和组 成 的差 异 形态 性 状 、 数 受 能 了 ４种类 型 ， 即形 态学 标 记 ， 胞学 标 记 ， 化标 记 ， 相 比 ， 量 上更 丰 富 ， 环境 影 响更 小 ， 更 好 地 反 细 生 Ｄ Ａ分 子标 记 。 Ｎ
色 和叶 片 的大小 、宽 窄等 性 状来 识别 和 拔 除过 大 的 留 的 果 穗 晒 干 到 约 １ ％水 分 ，剔 除霉 粒 后 混 合 脱 ８ 杂株 、 小 的退 化 苗 和非本 系性 状 的异 型苗 ， 过 留下 均 粒 ，再 晒干 到 １ ％以下安 全储 藏 水分 ， 即可 进行 风 ３