分子标记在水稻遗传育种中的应用

苗进行苗期去杂。根据幼苗的长相、长势、叶色、叶鞘 粒色等自交系特征去掉杂穗、异形穗、杂粒穗，选
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18%水分，剔除霉粒后混合脱
杂株、过小的退化苗和非本系性状的异型苗，留下均 粒，再晒干到13%以下安全储藏水分，即可进行风
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、
分子标记在水稻遗传育种中的应用
李荣波1 陈贇娟2 邓 伟3 尹正红1 （1.云南省昆明市农业科学研究院 昆明 650032;2.云南省昆明市种子管理站
3.云南省农业科学院粮作所 昆明 650201）
昆明 650034;
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。 关键词：分子标记；水稻；遗传育种
学特征。染色体的结构特征和数量特征是常见的细 DNA探针与之进行Southern杂交，通过放射自显影
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DNA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RFLP（Restric-
型和带型。核型特征是指染色体的长度，着丝粒位置 tion Fragment Length Polymorphism）。把RFLP作为遗
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、叶形、叶脉等特征除杂，去掉杂色异样苗，保留 都要有标签或卡片，标签上注明作物、品种、种子
性状相符的典型苗；第三次在散粉前去杂。这时植株 生产单位、生产年月、种子质量标准等内容。特别
已经长大，各方面的性状都完全表现出来，在自交系 值得注意的是，在果穗晾晒、脱粒，种子精选加工
净，以防机械混杂。
前面临的问题[3]。
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，根据电泳显示的蛋白质谱带或点，确定
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，与形态性状、细胞学特征
了4种类型，即形态学标记，细胞学标记，生化标记， 相比，数量上更丰富，受环境影响更小，能更好地反
水稻（oryza.Sativa L）为禾本科稻亚科的植物， 进行单穗（株）或群体选择，通过比较试验从中鉴定
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，成效
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
占粮食作物之位，但随着社会发展，人口暴涨、环境 1934年从地方品种鄱阳早育成南特号，在1954年推
污染、耕地面积缩减，给水稻生产带来了空前压力。 广达6000万亩。世界水稻育种上发生过两次大革命
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20世纪50年代的矮化育种；第二次是20
突破性的提高和稻米品质得以显著改善，已是育种 世纪70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[1-2]。 口对粮食的需求起到了关键性作用，但是同时也使
雄穗抽出后，根据株型、叶形、叶片大小、苞叶、颖色、 和运送等工序中，各道工序都要专人负责，严格把
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、怀疑苗等非典型苗都要及时拔除掉，在吐丝 必须分别进行，各种机械和各个场地都要清扫干
散粉以前完成彻底的去杂去劣工作。
1 水稻育种概况和现状
水稻的增产潜力变得更小。如何扩大水稻的遗传背
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 3.3.4 种子收获脱粒 种子成熟后混合收获。在脱
去。一般集中去杂的时间有3次：第一次结合间苗定 粒前，结合晒穗脱水，根据穗形、穗轴色、粒形、
和随体有无等，由此可以反映染色体的缺失、重复、 传标记是遗传学家Botstein于1980年提出的，其特
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
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。DNA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
水稻中已有多达300多个形态标记材料，但由于形 苷酸的变异。所以，DNA标记在数量上几乎是无限
态标记数量少，可鉴别标记基因有限，因而难以建立 饱和的遗传图谱。另外，许多形态标记还受环境、生 育期等因素的影响，使形态标记在植物育种中的应 用受到一些限制。
的。其主要特点是：（1）准确度高；（2）数量多；Leabharlann Baidu3）多 态性高；（4）共显性好；（5）稳定性重现性好[6-7]。 2.4.2 分子标记技术的种类 2.4.2.1 基于DNA-DNA杂交的分子标记技术 该
2.2 细胞学标记
技术是利用限制性内切酶酶解及凝胶电泳技术分离
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DNA分子，然后用经标记过的特异
DNA分子标记。
映遗传多态性。因此蛋白质标记是一种较好的遗传
2.1 形态学标记
标记，已被广泛应用于物种起源、进化研究、种质鉴
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
的外观性状，如株高，穗形，粒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 形态标记材料多数仅带有一个标记基因，但有的则 和技术[4-5]。 带有多个标记基因。后者用于基因连锁分析时，可同 2.4 DNA分子标记 时分析几个标记性状。形态标记材料在遗传研究和 2.4.1 DNA分子标记特点 DNA分子标记是DNA