分子标记辅助选择育种研究进展

• 与形态标记、细胞学标记相比，生化标记具两个方 面的优点：一是表现近中性，对植物经济性状一般 没有大的不良影响；二是直接反映了基因产物差异， 受环境影响较小。但目前可使用的生化标记数量还 相当有限，且有些酶的染色方法和电泳技术有一定 难度，因此其实际应用受到一定限制。
一、分子标记标记的类 型和特点
细胞学标记
即植物细胞染色体的变异：包括染色体核型（染色 体数目、结构、随体有无、着丝粒位置等）和带型（C 带、N带、G带等）的变化。 与形态标记相比，细胞学标记的优点是能进行 一些重要基因的染色体或染色体区域定位。但细胞学 标记材料需要花费较大的人力和较长时间来培育，难 度很大；同时某些物种对染色体变异反应敏感；还有 些变异难以用细胞学方法进行检测。因此到目前为止， 真正应用于作物遗传育种研究中的细胞学标记还很少。
第十四章 分子标记与作物育种
绪
分子标记辅助选择 (MAS) 的主要进展 1. 基因聚合 (gene pyramiding)
2 .基因转移 (gene transfer)
3. 数量性状的 MAS
第一节.分子标记的类型和作用原理
遗传标记（genetic marker）:指可追踪染色体、 染色体某一节段、某个基因座在家系中传递的任
标记，或DNA标记。
形态标记
即植物的外部形态特征。主要包括肉眼可见的外部特征，如： 矮秆、紫鞘、卷叶等；也包括色素、生理特性、生殖特性、 抗病虫性等有关的一些特性。 优点：形态标记简单直观、经济方便； 缺点:(1)数量在多数植物中是很有限的;(2)且多态性较 差，表现易受环境影响，(3)有一些标记与不良性状连锁。 (4)形态标记的获得需要通过诱变、分离纯合的过程，周 期较长。因此形态标记在作物遗传育种中的作用是有限的。
（三）AFLP
• 1.原理
2.AFLP标记的主要特点有： （1）由于AFLP分析可以采用的限制性内切酶及选择性碱 基种类、数目很多，所以该技术所产生的标记数目是无 限多的； （2）典型的AFLP分析，每次反应产物的谱带在50-100 条之间，所以一次分析可以同时检测到多个座位，且多 态性极高； （3）表现共显性，呈典型孟德尔式遗传； （4）分辩率高，结果可靠； （5）目前该技术受专利保护，用于分析的试剂盒昂贵， 实验条件要求较高。但也存在假阳性带出现频繁、技术 复杂、成本高等缺点。
生化标记
主要包括同工酶和等位酶标记。同工酶是：指结 构不同、功能相似的酶，也即具有同一底物专一性 的不同分子形式的酶。属于一个以上基因座位编码 的酶的不同形式；而等位酶是指由一个基因座位的 不同等位基因编码的酶的不同分子形式。分析方法 是从植物组织的蛋白粗提物中通过电泳和组织化学 染色法将酶的多种形式转变成肉眼可辩的酶谱带型。
Fra Baidu bibliotek
（四）SSR
• 1.原理
• SSR标记的主要特点有： （1）数量丰富，广泛分布于整个基因 （2）具有较多的等位性变异； （3）共显性标记，可鉴别出杂合子和纯合子； （4）实验重复性好，结果可靠； （5）由于创建新的标记时需知道重复序列两端的序 列信息，因此其开发有一定困难，费用也较高。
Requires: - target DNA - thermostable DNA polymerase (Taq) - oligonucleotide primer(s) (7-30nt) - dNTPs + Mg++
（二）RAPD标记
1.RAPD标记原理
RAPD标记的主要特点有： （1）不需DNA探针，设计引物也无须知道序列信息； （2）显性遗传（极少数共显性），不能鉴别杂合子和纯合 子； （3）技术简便，不涉及分子杂交和放射性自显影等技术； （4）DNA样品需要量少，引物价格便宜，成本较低； （5）实验重复性较差，结果可靠性较低。
目前的分子标记类型
第一类是以分子杂交为核心的分子标记技术，包括RFLP、 DNA指纹技术（DNA Fingerprinting）等； 第二类是以PCR为核心的分子标记技术，包括RAPD、简单序
列重复标记SSR、序标位STS、序列特征化扩增区域SCAR等；
第三类是一些新型的分子标记，如：SNP标记、表达序列标 签EST标记等。
PCR-based markers
PCR: polymerase chain reaction（多聚酶链式反应）
amplification of tracts of DNA defined by border sequences that hybridize to selected DNA polymerase primers
何一种遗传特性。它具有两个基本特征，即可遗
传性和可识别性；因此生物的任何有差异表型的
基因突变型均可作为遗传标记。
遗传标记的类型
形态学标记（morphological marker）
细胞学标记(cytological marker)
生化标记(biochemical marker)
分子标记(molecular marker)：DNA分子遗传
DNA提取 基 用DNA限制性内切酶消化 本
凝胶电泳分离，转移到滤膜上
步
Southern杂交
骤 放射性自显影或酶学检测
2）特点 A 无表型效应，RFLP标记的检测不受环境条件和发 育阶段的影响。 B RFLP标记在等位基因之间是共显性的，因此在配 制杂交组合时不受杂交方式的影响。 C 在非等位的RFLP标记之间不存在上位效应，因而 互不干扰 D RFLP标记起源于基因组DNA的自身变异，在数量 上几乎不受限制 E DNA需要量大，检测技术繁杂，难以用于大规模 的育种实践中。在植物分子标记辅助育种中需要将R FLP转换成以PCR为基础的标记。
分子标记的特点：
（1）直接以DNA的形式表现，表现稳定 （2）数量多 （3）多态性高 （4）表现为中性，不影响目标性状的表达；
（5）许多标记表现为共显性的特点，能区别
纯合体和杂合体。 （6）成本不太高
二、分子标记的原理和遗传特性
(一)RFLP标记 1.RFLP标记的原理 植物基因组DNA上的 碱基替换、插入、缺失 或重复等，造成某种限 制性内切酶酶切位点的 增加或丧失，从而产生 限制性片断长度多态 性。