分子技术在林木遗传育种中的应用

林木遗传育种学作业

分子技术在林木遗传育种中的应用

学院：林学院

专业：森林培育

学号：2010021450

学生姓名：江旭升

2011年07月20日

分子技术在林木遗传育种中的应用

江旭升，赵扬*

（贵州大学，贵州贵阳 550025）

摘要：综述了分子技术（分子标记和基因工程）在林木遗传育种中的应用，分别从遗传图谱的建立、林木遗传多样性的分析、林木辅助选择育种、DNA指纹图谱及抗性生理上进行论述，表明了分子技术与林木遗传育种的关系。

关键词：分子标记，基因工程，遗传育种

Molecular techniques in forest genetics and tree breeding

Jiang-Xusheng，Zhao-Y ang*

(Guizhou university, Guizhou Guiyang 550025,china)

Abstract: This paper reviews the molecular techniques (molecular markers and genetic engineering) in forest genetics and tree breeding, we discuss from the establishment of genetic maps，forest genetic diversity analysis，tree-assisted selection breeding , DNA fingerprinting and physical resistance，shows the relationship between the molecular genetics and breeding technology.

Keywords：Molecular markers, genetic engineering, genetics and breeding

1 引言

林木遗传育种学是探索林木遗传改良的理论与技术的科学[1]。世界林木遗传育种约有200年的发展历史，目前，全球已有约100个国家和地区开展了林木育

种工作[2-3]。

分子生物学技术中的分子标记技术、基因工程技术是林木遗传育种研究的关键。分子标记技术可使树种的群体遗传结构和遗传变异研究具有可操作性，而基因工程技术可从各种生物材料中分离提取到更有效的抗性基因，进而改良现有林木品种，满足生态环境建设和木材生产的需求[4]。

2 分子标记的应用

分子标记（Molecular Markers）是以个体间遗传物质内核苷酸序列变异为基础的遗传标记，是DNA水平遗传多态性的直接的反映。与其他几种遗传标记——形态学标记、生物化学标记、细胞学标记相比，DNA分子标记具有的优越性有：大多数分子标记为共显性，对隐性的性状的选择十分便利；基因组变异极其丰富，分子标记的数量几乎是无限的；在生物发育的不同阶段，不同组织的DNA都可用于标记分析；分子标记揭示来自DNA的变异；表现为中性，不影响目标性状的表达，与不良性状无连锁；检测手段简单、迅速。随着分子生物学技术的发展，现在DNA分子标记技术已有数十种，广泛应用于遗传育种、基因组作图、基因定位、物种亲缘关系鉴别、基因库构建、基因克隆等方面。我们在常用的分子标记是SSR、ISSR、RAPD等。

2.1遗传图谱的建立

遗传图谱就是通过遗传重组所得到的基因线形排列图，它包括将基因定位于某一特定染色体上，以及测定基因在染色体上线形排列的顺序和距离[5]。遗传连锁图谱的构建是研究基因组结构和功能的基础，也是遗传育种的依据[6]。目前用于构建遗传图谱的分子标记主要有PAPD、SSR等技术，从作图效率上看，RAPD 标记是构建遗传图谱中用的最多的分子标记, 张博[7]以美洲黑杨为母本，欧美杨为父本得到的F1为材料，利用分离群体混合分析技术建立两个DNA池，筛选出了与抗黑斑病性状基因相连锁RAPD标记：OPA ll7一1550，OPA ll3—900。尹佟明等[8]以响叶杨×银白杨F1群体为材料，利用PAPD标记，按照拟测交的作图策略，获得了中等密度的银白杨连锁图谱（总图距2402.4cm）和响叶杨图谱的一个框架（总图距479.4cm）。虽然目前常使用RFLP、RAPD以及SSR来秦星基因图谱的构建，但是它们存在一个缺点，就是这些标记对增加图谱密度的能力有限，必须

应用新的标记，即SRAP。王刚等[9]应用SRAP标记构建黄瓜连锁图谱，以黄瓜的2个自交系S06与S52杂交产生的F2群体为作图群体，使用筛选出的6个多态性引物组合对F2群体进行检测分析，得到108个多态性位点，获得覆盖7个连锁群、总长1164.2cm的遗传图谱。

2.2 林木遗传多样性的分析

广义的遗传多样性是指地球上所有生物所携带的遗传信息的总和。但一般所指的遗传多样性是指种内的遗传多样性，即种内个体之间或一个群体内不同个体的遗传变异总和。遗传多样性的起源是染色体畸变、基因突变、重组。Bekessy 等[10]利用RAPD标记研究了智利南洋杉13个种群的遗传变异，结果表明：遗传变异主要存在于居群内(87．2％)，而居群间的遗传变异仅有12．8％。虽然各居群在地理位置上加以划分，但这种分组仅解释了总遗传变异的1．77％。研究结果为这一树种的保护和遗传资源的使用提供了依据；W Powell和Morgante等用叶绿体微卫星(cpSSR)分析了欧洲白皮松7个群体的305个单株，群体内多态性的变化从0.000到0.629，平均为0.320，而用RFLP方法则没有在该群体中检测到任何多态性；Budak等[11]利用SRAP对53种野牛草进行遗传多样性分析，多态性高达95％。所以说通过分子标记可以有效的检测林木遗传多样性，为各种研究提供依据。

2.3 林木辅助选择育种

分子标记辅助选择育种技术是通过分析与目的基因紧密连锁的分子标记来判断目的基因是否存在[12]。标记辅助选择是基因组研究在常规育种中的直接应用，它的建立包括目的基因的定位和精密定位，以及将与目的基因紧密连锁的分子标记转换为以PCR(聚合酶链式反应)为基础的标记[13]。Scalfi等[14]通过对山毛榉遗传图谱的构建，利用连锁图谱上的分子标记(RAPD，AFLP和SSR标记)对叶面积、不同年份的叶片数量等特征QTL作图，研究结果共获得了8个数量性状基因位点，其QTL所控制的变异分量占总变异量的15％一35％。

2.4 DNA指纹图谱

DNA指纹图谱是指特定DNA样品通过分子标记技术所显示的DNA片段的总称[15]。指纹图谱一般可以分为10种：FLP指纹图谱、VNTR指纹图谱、RAPD指纹图谱、SSR指纹图谱、SCAR指纹图谱、SPAR指纹图谱、ISSR指纹图谱、AFLP