李蒙蒙, 崔麗潔, 錢(qián)忠英, 開(kāi)國(guó)銀, 潘靜嫻

(上海師范大學(xué) 生命與科學(xué)學(xué)院 植物種質(zhì)資源開(kāi)發(fā)協(xié)同創(chuàng)新中心,上海 200234)

DNA分子標(biāo)記在不結(jié)球白菜遺傳育種中的應(yīng)用進(jìn)展

李蒙蒙, 崔麗潔, 錢(qián)忠英, 開(kāi)國(guó)銀*, 潘靜嫻*

(上海師范大學(xué) 生命與科學(xué)學(xué)院 植物種質(zhì)資源開(kāi)發(fā)協(xié)同創(chuàng)新中心,上海 200234)

概述了分子標(biāo)記的分類(lèi)和特點(diǎn),以及在不結(jié)球白菜遺傳多樣性分析、遺傳圖譜構(gòu)建、數(shù)量性狀座位(quantitative trait locus,QTLs)定位和分子標(biāo)記輔助育種等領(lǐng)域中的最新研究進(jìn)展.總結(jié)了目前分子標(biāo)記在不結(jié)球白菜遺傳改良和輔助育種中存在的若干問(wèn)題,并對(duì)該研究領(lǐng)域提出了一些展望和建議.

分子標(biāo)記; 遺傳育種; 不結(jié)球白菜

不結(jié)球白菜(Brassicacampestrisssp.chinensisMakino),為十字花科(Brassicaceae)蕓薹屬(Brassica)蕓薹種(B.campestiris)蔬菜.原產(chǎn)于中國(guó)的江淮流域,在長(zhǎng)江中下游及南方地區(qū)廣泛栽培,常年在蔬菜供應(yīng)中占較大比重.由于其適應(yīng)性強(qiáng),生長(zhǎng)周期短,營(yíng)養(yǎng)豐富等特點(diǎn),近幾年,不結(jié)球白菜逐漸被引種至中國(guó)北方,并開(kāi)始在東南亞及歐美地區(qū)廣泛栽培,逐漸成為一種全球性的蔬菜[1].隨著市場(chǎng)需求的不斷增大,中國(guó)育種學(xué)家對(duì)不結(jié)球白菜進(jìn)行了大量的遺傳基礎(chǔ)研究,并培育了許多具有優(yōu)良性狀的新品種[2-3].傳統(tǒng)的選育工作主要以農(nóng)作物的表現(xiàn)型作為選育指標(biāo),通過(guò)對(duì)雜交后代的優(yōu)化選擇,最終得到能穩(wěn)定遺傳優(yōu)良性狀的個(gè)體.因此,傳統(tǒng)的選育方法并不能排除環(huán)境因素的影響,給選育工作帶來(lái)了許多不確定的因素.分子標(biāo)記則是直接檢測(cè)DNA序列的多態(tài)性,避免了外界環(huán)境對(duì)表型性狀的影響,提升了遺傳分析及育種工作的準(zhǔn)確性.除此之外,分子標(biāo)記遍布整個(gè)基因組,多態(tài)性高,且由于其大多分布于非編碼區(qū),不會(huì)影響目的性狀的表達(dá),所以在農(nóng)作物的遺傳育種研究中發(fā)揮著不可替代的作用.

本文作者重點(diǎn)闡述了分子標(biāo)記在不結(jié)球白菜遺傳多樣性檢測(cè),遺傳圖譜構(gòu)建,重要性狀的數(shù)量性狀座位(QTL)定位,及分子標(biāo)記輔助育種等方面的應(yīng)用.

1 DNA分子標(biāo)記的分類(lèi)

遺傳標(biāo)記指在生物體內(nèi)受基因調(diào)控的、可遺傳、可通過(guò)技術(shù)手段加以檢測(cè)和識(shí)別的任何變異性狀,在動(dòng)植物的遺傳育種工作中發(fā)揮著重要作用.根據(jù)檢測(cè)方法的不同,遺傳標(biāo)記大致可分為形態(tài)標(biāo)記、細(xì)胞標(biāo)記、生化標(biāo)記和分子標(biāo)記.前三種是在個(gè)體、細(xì)胞和蛋白水平對(duì)基因的表達(dá)產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè),是對(duì)核苷酸序列的間接反映,因此表現(xiàn)出多態(tài)性差、標(biāo)記數(shù)目少、易受外界干擾等缺點(diǎn).分子標(biāo)記則是一類(lèi)以個(gè)體間遺傳物質(zhì)內(nèi)核苷酸序列變異為基礎(chǔ)的遺傳標(biāo)記,能直接反映DNA遺傳多態(tài)性.作為一種較為理想的遺傳標(biāo)記,由于其不受季節(jié)、生長(zhǎng)時(shí)期等條件的限制,并且具有數(shù)量無(wú)限、多態(tài)性高、共顯性遺傳等優(yōu)勢(shì),已經(jīng)廣泛應(yīng)用于不結(jié)球白菜的遺傳育種研究中.

經(jīng)過(guò)四十幾年的發(fā)展,DNA分子標(biāo)記的種類(lèi)已經(jīng)達(dá)到了數(shù)十種之多.每一種DNA分子標(biāo)記在多態(tài)性檢測(cè)、重復(fù)性、經(jīng)費(fèi)開(kāi)支及應(yīng)用領(lǐng)域等方面的優(yōu)勢(shì)不盡相同(表1).根據(jù)技術(shù)原理的不同,可以將廣泛應(yīng)用于不結(jié)球白菜遺傳育種工作中的DNA分子標(biāo)記大致分為三類(lèi):第一類(lèi)是以DNA分子之間雜交為基礎(chǔ)的分子標(biāo)記,主要代表是限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性(RFLP).在生物進(jìn)化過(guò)程中,分類(lèi)地位相近物種間的同源序列由于發(fā)生部分DNA片段的插入、缺失、易位和倒位,從而使得該區(qū)域限制性內(nèi)切酶的識(shí)別位點(diǎn)增加或者減少.RFLP就是利用限制性內(nèi)切酶對(duì)DNA進(jìn)行消化,通過(guò)比較產(chǎn)生DNA的多態(tài)性來(lái)檢測(cè)兩個(gè)體之間的親緣關(guān)系[4].第二類(lèi)是以聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)擴(kuò)增技術(shù)為基礎(chǔ)的分子標(biāo)記,比較常用的包括隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA (RAPD),簡(jiǎn)單序列重復(fù) (SSR)和擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性(AFLP).RAPD是利用10bp的隨機(jī)引物對(duì)基因組DNA進(jìn)行擴(kuò)增,通過(guò)比較擴(kuò)增產(chǎn)物的多態(tài)性來(lái)揭示基因組中相應(yīng)區(qū)域的DNA多態(tài)性[5].在真核生物的基因組序列中存在由1～6個(gè)堿基組成的重復(fù)單位,SSR就是利用該重復(fù)單位在不同等位基因間重復(fù)次數(shù)不同的特性,根據(jù)序列兩端設(shè)計(jì)特異性引物對(duì)SSR序列進(jìn)行PCR擴(kuò)增并比較產(chǎn)物片段的多態(tài)性[6].AFLP則是利用限制性內(nèi)切酶對(duì)基因組DNA進(jìn)行消化,DNA的粘性末端加上人工接頭后,利用引物與接頭3′端的特異性識(shí)別的特點(diǎn)對(duì)酶切片段進(jìn)行PCR擴(kuò)增,最后通過(guò)比較產(chǎn)物的長(zhǎng)度來(lái)檢測(cè)多態(tài)性[7].第三類(lèi)是基于單核苷酸多態(tài)性的DNA標(biāo)記,即單核苷酸多態(tài)性標(biāo)記 (SNP).SNP是指同一位點(diǎn)的不同等位基因之間存在個(gè)別核苷酸的差異或者小的插入和缺失,可通過(guò)基因芯片技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)[8].

表1 常用的分子標(biāo)記及其特點(diǎn)比較

2 DNA分子標(biāo)記在不結(jié)球白菜的遺傳多樣性分析中的應(yīng)用

2.1不結(jié)球白菜的起源與演化

中國(guó)作為蕓薹屬作物的起源中心,早在三國(guó)時(shí)期就有關(guān)于不結(jié)球白菜的描述和記載.但是,現(xiàn)階段由于沒(méi)有發(fā)現(xiàn)野生品種與描述起源的相關(guān)文獻(xiàn),所以對(duì)于不結(jié)球白菜具體的起源地還存在著爭(zhēng)議.學(xué)者們主要通過(guò)查閱古典書(shū)籍,對(duì)不結(jié)球白菜的起源地提出了各種假說(shuō),由于其喜歡溫暖濕潤(rùn)的氣候,且現(xiàn)階段大多在南方地區(qū)廣泛栽培,所以大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為不結(jié)球白菜起源于中國(guó)的南方并慢慢演化到全國(guó)各地[9-10].近幾年,隨著分子標(biāo)記技術(shù)的在遺傳多樣性研究中的廣泛應(yīng)用,學(xué)者們陸續(xù)使用各種分子標(biāo)記對(duì)不結(jié)球白菜的起源與演化進(jìn)行了研究.Wang等[11]收集了來(lái)自于中國(guó)、日本和泰國(guó)三個(gè)國(guó)家,總共68份普通白菜種質(zhì)資源,ISSR分子標(biāo)記檢測(cè)結(jié)果表明中國(guó)的遺傳多樣性最高,并且來(lái)源相同地理分區(qū)的種質(zhì),往往親緣關(guān)系較近.韓建明等[12-13]通過(guò)SRAP和RAPD分子標(biāo)記技術(shù),從分子層面對(duì)不結(jié)球白菜的發(fā)源地進(jìn)行了研究,在64份來(lái)源不同的種質(zhì)中,普通白菜的遺傳豐富度要高于其他品種,且中國(guó)的種質(zhì)資源比亞洲其他國(guó)家豐富.就中國(guó)而言,江淮流域的遺傳多樣性明顯高于中國(guó)其他地域.劉冬媛等[14]利用SSR分子標(biāo)記對(duì)不結(jié)球白菜的遺傳分化進(jìn)行了分析,結(jié)果也發(fā)現(xiàn)中國(guó)的種質(zhì)資源要比日韓等國(guó)豐富,且以江淮流域的遺傳多樣性最高.肖禾等[15]結(jié)合表型特征和RAPD標(biāo)記技術(shù)對(duì)中國(guó)不同地域普通白菜的遺傳多樣性進(jìn)行了分析,統(tǒng)計(jì)顯示普通白菜在江淮地區(qū)的遺傳多樣性最豐富.以上研究表明,作為不結(jié)球白菜的原產(chǎn)地,中國(guó)的種質(zhì)資源豐富,遺傳多樣性要明顯高于周邊國(guó)家,且從分子層面說(shuō)明中國(guó)的江淮地區(qū)可能是起源地.

2.2親緣關(guān)系及其分類(lèi)

不結(jié)球白菜作為蕓薹屬蕓薹中的一個(gè)亞種,中國(guó)的植物學(xué)家們基于形態(tài)學(xué)及園藝學(xué)特征,對(duì)不結(jié)球白菜的不同品系進(jìn)行了大量的分類(lèi)工作.吳耕民最早在《中國(guó)蔬菜栽培學(xué)》一書(shū)中將不結(jié)球白菜分為長(zhǎng)梗白菜類(lèi)、油冬菜類(lèi)、塌菜類(lèi)和蕓苔類(lèi)4個(gè)大類(lèi)[16].中國(guó)農(nóng)科院則依據(jù)植物學(xué)特征與栽培特點(diǎn),在《中國(guó)蔬菜優(yōu)良品種》一書(shū)中將其分為白梗白菜類(lèi)、青梗白菜類(lèi)或油冬菜類(lèi)、塌地白菜類(lèi)和菜苔類(lèi).曹壽椿等[17]在外部形態(tài)特征的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步結(jié)合其生物學(xué)特性,將不結(jié)球白菜分為普通白菜、菜薹、薹菜、塌菜、分蘗菜和白菜型油菜6類(lèi).曹家樹(shù)等[18]根據(jù)種皮形態(tài)、葉部特征等外部形態(tài)對(duì)不結(jié)球白菜進(jìn)行了系統(tǒng)分類(lèi),大致分為普通白菜變種、塌菜變種、紫菜墓變種、薹菜變種、菜心變種、分蘗菜變種.

由于中國(guó)不結(jié)球白菜的起源及演化過(guò)程較為復(fù)雜,且不斷引種及不同品種間雜交選育,僅僅根據(jù)植物的外部形態(tài)及生物學(xué)特征,并不能將不同類(lèi)型的不結(jié)球白菜進(jìn)行準(zhǔn)確地區(qū)分.曹家樹(shù)等[18-19]對(duì)不同品種白菜類(lèi)蔬菜進(jìn)行了RAPD分析,結(jié)果顯示DNA擴(kuò)增片段在不結(jié)球白菜的不同品系中表現(xiàn)出明顯的差異,為不同品系之間的分類(lèi)提供了重要的分子證據(jù).孫德嶺等[20]利用AFLP分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)不結(jié)球白菜品種之間的的親緣關(guān)系進(jìn)行了分析,兩個(gè)薹菜品種雖然聚類(lèi)于不結(jié)球白菜亞種中,但與其他常見(jiàn)不結(jié)球白菜品種親緣關(guān)系較遠(yuǎn).郭晶心等[21]對(duì)來(lái)自6個(gè)國(guó)家的白菜種質(zhì)進(jìn)行了親緣關(guān)系的研究,小白菜的聚類(lèi)分析結(jié)果較為混亂,各品種之間的相似性較低,與表型多樣性分析結(jié)果有較大差異.單曉政等[22]用優(yōu)化后的SRAP體系對(duì)不結(jié)球白菜的各個(gè)品種進(jìn)行了分類(lèi)與鑒定,基于分子標(biāo)記多態(tài)性分析的聚類(lèi)結(jié)果與園藝性狀的分類(lèi)結(jié)果基本相似,普通白菜、烏塌菜與薹菜分別聚為三大類(lèi).軒淑欣等[23]結(jié)合SSR標(biāo)記技術(shù)與UPGMA聚類(lèi)分析法對(duì)78份不結(jié)球白菜種質(zhì)進(jìn)行分類(lèi),其中51份普通白菜聚為一類(lèi),并且4份烏塌菜聚在I-2亞類(lèi)群,說(shuō)明兩者是不同的品種,該結(jié)果為不同栽培品種的分類(lèi)提供了依據(jù).以上研究通過(guò)分子標(biāo)記檢測(cè)不同品系之間DNA的多態(tài)性,為明確和細(xì)化不結(jié)球白菜的分類(lèi)提供了重要的分子證據(jù).

3 DNA分子標(biāo)記在不結(jié)球白菜輔助育種中的應(yīng)用

3.1不結(jié)球白菜遺傳圖譜構(gòu)建

遺傳圖譜又稱(chēng)遺傳連鎖圖譜,是以染色體重組交換率為相對(duì)長(zhǎng)度單位,并將遺傳標(biāo)記按其遺傳距離以線性排列的方式依次標(biāo)定在染色體上所得到的連鎖圖譜[24].構(gòu)建遺傳圖譜是遺傳學(xué)研究中的重要環(huán)節(jié),高密度的連鎖圖譜在進(jìn)行數(shù)量性狀定位、開(kāi)展分子標(biāo)記輔助育種以及功能基因克隆等研究領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用.

不結(jié)球白菜遺傳圖譜構(gòu)建工作起步較晚,耿建峰等[25]將不結(jié)球白菜“暑綠”進(jìn)行游離小孢子培養(yǎng),并以獲得的112個(gè)雙單倍體(DH)株系為作圖群體成功構(gòu)建了第一張不結(jié)球白菜遺傳連鎖圖譜.該圖譜總覆蓋長(zhǎng)度為1 116.90 cM,包含了14條連鎖群和186個(gè)多態(tài)性標(biāo)記.而后,Geng等[26]使用了一種考慮偏分離和缺失標(biāo)記的新方法,對(duì)原圖譜進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)和糾正,新圖譜總長(zhǎng)為1 923.75 cM,總共包含138個(gè)分子標(biāo)記,總平均圖距為15.52 cM.到2011年,國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)成功構(gòu)建了大量的遺傳圖譜(表2).為了縮短時(shí)間并提高效率,構(gòu)建圖譜過(guò)程中大多選擇了F2代和DH群體作為作圖群體,而沒(méi)有選擇用構(gòu)建年限較長(zhǎng)的重組自交系.其中以雜種后代F2作為作圖群體時(shí),大多選擇了使用種內(nèi)的不同品種作為雜交親本,以此來(lái)保證親本間的DNA多態(tài)性.而在圖譜構(gòu)建過(guò)程中常用的分子標(biāo)記種類(lèi)包括了RAPD,AFLP,ISSR,SSR,SRAP和InDel,多種標(biāo)記技術(shù)的混合使用,有利于實(shí)現(xiàn)各種分子標(biāo)記的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),提高了圖譜的長(zhǎng)度和密度.

表2 已報(bào)道的不結(jié)球白菜遺傳圖譜

3.2不結(jié)球白菜數(shù)量性狀的標(biāo)記和定位

農(nóng)作物的大多數(shù)經(jīng)濟(jì)和農(nóng)藝性狀都是數(shù)量性狀.不同于受主效基因控制的質(zhì)量性狀,數(shù)量性狀是多對(duì)微效基因聯(lián)合效應(yīng)的結(jié)果,因此在遺傳變異上呈現(xiàn)出一定的連續(xù)性,且表現(xiàn)型與基因型之間并不存在明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系[34].再者數(shù)量性狀比較容易受環(huán)境條件的影響,因此基于個(gè)體表型的傳統(tǒng)育種方法并不能對(duì)作物株高、品質(zhì)和產(chǎn)量和抗病性等數(shù)量性狀進(jìn)行有效的選育.控制數(shù)量性狀的微效多基因往往相對(duì)集中地存在于一個(gè)染色體或多個(gè)染色體中的某一區(qū)段,QTL定位就是指借助DNA分子遺傳標(biāo)記來(lái)確定與之連鎖的數(shù)量性狀基因在染色體上的位置,從而使某些經(jīng)濟(jì)性狀的定向改良成為可能.

3.2.1 農(nóng)藝性狀QTL定位與分析

耿建峰[35]在構(gòu)建遺傳圖譜的同時(shí),在8個(gè)不同生長(zhǎng)時(shí)期中,檢測(cè)到了不結(jié)球白菜控制株高、開(kāi)展度及葉型等重要農(nóng)藝性狀的多個(gè)QTL位點(diǎn).成妍[36]采用復(fù)合區(qū)間作圖法,一共檢測(cè)到分布在10個(gè)遺傳群上的47個(gè)與不結(jié)球白菜經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)的QTL位點(diǎn),并且控制相關(guān)表型性狀的QTL聚集分布.王倩[30]在其所建的不結(jié)球白菜遺傳圖譜上一共檢測(cè)到19個(gè)與抽薹開(kāi)花等性狀相關(guān)的QTL位點(diǎn),其中5個(gè)與控制現(xiàn)蕾天數(shù)相關(guān),6個(gè)與抽薹天數(shù)相關(guān),6個(gè)與開(kāi)花天數(shù)相關(guān),2個(gè)與抽薹指數(shù)相關(guān).班青宇[29]利用不結(jié)球白菜不同品種間雜交得到的F2群體,通過(guò)對(duì)抽薹性狀的記錄和觀察,成功檢測(cè)和定位了4個(gè)與抽薹日數(shù)相關(guān)的QTL位點(diǎn),5個(gè)與開(kāi)花日數(shù)相關(guān)的QTL位點(diǎn).

3.2.2 品質(zhì)性狀QTL定位與分析

耿建峰[35]在連鎖圖譜上成功定位到了多個(gè)與不結(jié)球白菜品質(zhì)相關(guān)的QTL位點(diǎn),其中包含了控制可溶性蛋白QTL位點(diǎn)2個(gè),控制干物質(zhì)的QTL位點(diǎn)3個(gè),控制葉片、葉柄重比的QTL位點(diǎn)4個(gè).單曉政[37]在不結(jié)球白菜遺傳圖譜的第3和第4連鎖群上篩選出兩個(gè)與葉片維生素C性狀相關(guān)的QTL位點(diǎn).班青宇等[38]在遺傳圖譜中的第5連鎖群成功定位到一個(gè)控制脯氨酸含量的QTL位點(diǎn),在第3連鎖群定位到一個(gè)與可溶性蛋白含量相關(guān)的增效QTL位點(diǎn),前者的加性效應(yīng)和貢獻(xiàn)率為0.370%和8.320%,后者的加性效應(yīng)和貢獻(xiàn)率為0.004%和8.120%.Wang等[39]在遺傳圖譜的A05,A08和A10連鎖群上檢測(cè)到了11個(gè)與光合色素含量相關(guān)的QTL位點(diǎn),其中位點(diǎn)的最大貢獻(xiàn)率為38.000%.

3.2.3 抗病性狀QTL定位與分析

有關(guān)不結(jié)球白菜抗病性狀QTL定位的研究較少,陸鵬[31]利用不結(jié)球白菜抗蟲(chóng)種質(zhì)雜交所得的兩張遺傳圖譜,對(duì)不同白菜抗源抗小菜蛾基因進(jìn)行了QTL定位,在‘599×114’組合遺傳圖譜的LG7、LG8和LG9連鎖群上檢測(cè)到3個(gè)與抗蟲(chóng)相關(guān)的QTL位點(diǎn),在‘508×114’組合遺傳圖譜中也成功定位了3個(gè)與抗蟲(chóng)相關(guān)的QTL位點(diǎn),分別位于LG1和LG10連鎖群上.

3.3 不結(jié)球白菜分子標(biāo)記輔助育種

分子標(biāo)記輔助育種(MAS)是指利用分子標(biāo)記與決定目標(biāo)性狀基因緊密連鎖的特點(diǎn),通過(guò)檢測(cè)DNA分子標(biāo)記而選育出具有優(yōu)良性狀的新品種.不同于直接對(duì)個(gè)體表型進(jìn)行性狀篩選的傳統(tǒng)育種方法,DNA分子標(biāo)記輔助育種是在分子水平上直接對(duì)決定性狀的基因型進(jìn)行篩選,由此避免了環(huán)境等外界因素對(duì)個(gè)體表型性狀的間接影響,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)選育性狀的定向改良.此外,在幼體時(shí)期就能夠通過(guò)分子標(biāo)記對(duì)性狀進(jìn)行準(zhǔn)確的選擇,從而可以大大提高育種進(jìn)程并削減成本.

自交不親和性作為一種防止近親繁殖的遺傳機(jī)制,能夠有效地避免自交衰退,從而保持品種的遺傳多樣性[40].在不結(jié)球白菜的選育工作中,也常常把自交不親和性作為一個(gè)重要的選育目標(biāo).Shi等[41]以自交不親和品種SC104-1與自交親和品種SI13-2雜交F2群體為材料,結(jié)合混合分組分析法(BSA)獲得一個(gè)與自交不親和基因連鎖距離為7.53±0.11 cM的RAPD分子標(biāo)記S1107-(900).葛婷婷等[42]以不結(jié)球白菜的近等基因系為群體材料,篩選得到3個(gè)與自交不親和基因連鎖的SSR分子標(biāo)記sR6688,KBRH138G23和Na12E02,遺傳距離分別為12.91、5.35和3.08 cM,SSR引物驗(yàn)證后,最終在Na12E02附近得到一個(gè)與自交不親和基因緊密連鎖的標(biāo)記BrSS15,遺傳距離為0.49 cM.Li等[43]對(duì)不結(jié)球白菜隱性核雄性不育系WS24-3和雄性系WS135雜交產(chǎn)生的F2群體進(jìn)行分析,在A2連鎖群上定位一個(gè)隱形核基因Bra2Ms,并在該區(qū)域發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)共分離的分子標(biāo)記SSRa2-951和SSRa2-960.賈永鵬等[44]利用自交親和系WS-199和自交不親和系WS-85構(gòu)建了F2群體,采用BSA法和SNP芯片技術(shù)成功篩選出100個(gè)差異SNP位點(diǎn),在相應(yīng)區(qū)域設(shè)計(jì)引物并成功篩選到3個(gè)與自交不親和性相關(guān)的SSR分子標(biāo)記BrA1-2,BrA1-3和BrA1-14.

抽薹開(kāi)花是指在低溫且長(zhǎng)日照等環(huán)境因素的誘導(dǎo)下,植物由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變的過(guò)程.因此,農(nóng)作物的過(guò)早抽薹甚至未熟抽薹將會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成巨大損失.張波[45]在遺傳圖譜中成功篩選到一個(gè)與晚抽薹基因緊密連鎖的SSR分子標(biāo)記LB.李向[32]在對(duì)不結(jié)球白菜DH群體進(jìn)行連鎖分析時(shí),在A02連鎖群上得到一個(gè)開(kāi)花時(shí)間特異標(biāo)記.Du等[46]利用BSA法從普通白菜中篩選到一個(gè)與晚抽薹基因遺傳距離為3.14 cM的RAPD分子標(biāo)記S265(750).

抗病育種作為分子標(biāo)記輔助育種的重要方向,目前已經(jīng)篩選出多個(gè)與抗病性狀緊密連鎖的分子標(biāo)記,為選育高產(chǎn)抗病的不結(jié)球白菜新品種提供了依據(jù).冷月強(qiáng)[47]利用RAPD分子標(biāo)記并結(jié)合BSA法,獲得了一個(gè)不結(jié)球白菜抗霜霉病基因緊密連鎖的分子標(biāo)記AY121238.Wang等[33]將抗蕪菁花葉病毒基因TuRBCH01定位在R6連鎖群上,兩側(cè)的AFLP標(biāo)記為E36M62-3和E44M48-1,間距為7.9和21 cM.彭海濤等[48]通過(guò)BSA法在不結(jié)球白菜的F2群體中篩選得到一個(gè)與蕪菁花葉病毒抗病基因連鎖距離為8.7 cM的SSR標(biāo)記Ra3E05,而后轉(zhuǎn)化為SCAR標(biāo)記SCRa2.張慧等[49]利用感病品種T青和抗病品種‘CR’雜交產(chǎn)生的F2群體,采用BSA法成功篩選到一個(gè)與根腫病抗病基因遺傳距離為9.72 cM的ISSR分子標(biāo)記.

4 問(wèn)題與展望

分子標(biāo)記作為遺傳育種工作的重要工具,已經(jīng)在不結(jié)球白菜遺傳多樣性評(píng)價(jià)、遺傳圖譜構(gòu)建、QTL定位及分子標(biāo)記輔助育種等研究中展現(xiàn)了巨大潛力,大大地提高了選育的準(zhǔn)確性和有效性.與此同時(shí),分子標(biāo)記在不結(jié)球白菜遺傳育種研究中也存在以下幾點(diǎn)不足.1)不結(jié)球白菜的高飽和遺傳圖譜有待建成.已報(bào)道不結(jié)球白菜的遺傳圖譜較少,且半數(shù)以上的作圖群體都是選用不易保存的雜交后代,導(dǎo)致圖譜不能通用并且無(wú)法繼續(xù)飽和原圖譜,而多種分子標(biāo)記混合使用雖然在一定程度上增加了標(biāo)記的數(shù)量,但是并不能滿足高密度圖譜的需求;2)經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)的QTL位點(diǎn)與分子標(biāo)記輔助育種之間缺少聯(lián)系.由于缺少高密度遺傳圖譜,在很多時(shí)候并不能將與經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)的QTL位點(diǎn)進(jìn)行精確定位,使得篩選得到的分子標(biāo)記并不能應(yīng)用于輔助育種;3)與經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)的QTL位點(diǎn)之間以及QTL位點(diǎn)與環(huán)境之間存在互做效應(yīng),在進(jìn)行標(biāo)記輔助育種過(guò)程中,由于圖譜密度及QTL位點(diǎn)的缺陷,使得分子標(biāo)記篩選后的個(gè)體內(nèi)QTL位點(diǎn)之間失去互做效應(yīng);4)應(yīng)該充分發(fā)揮分子標(biāo)記在農(nóng)作物苗期對(duì)經(jīng)濟(jì)性狀的預(yù)測(cè)作用,在苗期對(duì)不結(jié)球白菜的抗病性、晚抽薹等重要經(jīng)濟(jì)性狀進(jìn)行篩選,能有效提高選育進(jìn)程并節(jié)約資金.隨著生物技術(shù)的發(fā)展和高通量檢測(cè)的普及,以SNP為代表的第三代分子標(biāo)記逐漸興起,將為不結(jié)球白菜的遺傳育種研究提供新的契機(jī).由于其在穩(wěn)定性及多態(tài)性等方面具有第一代和第二代分子標(biāo)記無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì),使得高密度圖譜的構(gòu)建及功能相關(guān)分子標(biāo)記的開(kāi)發(fā)成為可能.隨著檢測(cè)及分析技術(shù)的不斷完善,SNP分子標(biāo)記必將在遺傳改良和輔助育種工作中發(fā)揮重要作用.

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(責(zé)任編輯:顧浩然,馮珍珍)

ApplicationprogressofDNAmolecularmarkersinnon-headingChinesecabbagegeneticbreeding

Li Mengmeng, Cui Lijie, Qian Zhongying, Kai Guoyin*, Pan Jingxian*

(Development Center of Plant Germplasm Resources,College of Life and Environmental Sciences,Shanghai Normal University,Shanghai 200234,China)

This paper reviews the classification and characteristics of DNA molecular markers in non-heading Chinese cabbage (Brassicacampestrisssp.chinensisMakino) genetic breeding,and its application in genetics diversity analysis,genetic map construction,quantitative trait locus (QTLs) mapping and molecular marker-assisted selection.Finally,some limitations of DNA molecular markers on genetic improvement and assistant breeding of non-heading Chinese cabbage are pointed out,and some suggestions are put forward,aiming to provide valuable information for genetic breeding of non-heading Chinese cabbage.

molecular marker; genetic breeding; non-heading Chinese cabbage

S 634.3

A

1000-5137(2017)05-0720-09

2017-08-31

上海市科委項(xiàng)目(17JC1404300,15430502700);上海植物種質(zhì)資源工程技術(shù)研究中心項(xiàng)目(17DZ2252700)

李蒙蒙(1986-),女,碩士研究生,主要從事植物次生代謝產(chǎn)物分子方面的研究.E-mail:1562708056@qq.com

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開(kāi)國(guó)銀(1977-),男,博士,教授,主要從事植物分子生物學(xué)及次生代謝工程等方面的研究.E-mail:kaiguoyin@163.com;潘靜嫻(1963-),女,博士,副教授,主要從事功能基因組學(xué)方面的研究.E-mail:panjingx@shnu.edu.cn