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SSR 分子標記技術(shù)在蘋果種質(zhì)資源及遺傳育種研究中的應用

2019-02-12 10:11侯麗媛董艷輝張春芬聶園軍曹秋芬
山西農(nóng)業(yè)科學 2019年6期
關(guān)鍵詞:標記技術(shù)連鎖圖譜

侯麗媛,董艷輝,張春芬,肖 蓉,鄧 舒,聶園軍,趙 菁,曹秋芬

(1.山西省農(nóng)業(yè)科學院生物技術(shù)研究中心,山西太原030031;2.山西省農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所,山西太原030031;3.山西省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與經(jīng)濟研究所,山西太原030006)

蘋 果(Malus dom estica Borkh.) 屬 薔 薇 科(Rosaceae)蘋果亞科(Maloideae) 蘋果屬(Malus Mill.)植物,是世界上最重要的果樹之一。世界蘋果屬植物資源約35 個種,廣泛分布于亞洲、歐洲和北美洲;而我國是世界蘋果屬植物最大的起源中心之一,原產(chǎn)我國的有27 種之多,其中,野生近緣種21 種,栽培或半栽培種6 種[1-2]。

簡單重復序列(SSR)是普遍存在且隨機分布于真核生物基因組中的一種特殊序列,主要由串聯(lián)重復單元組成,其核心單位由1~6 個核苷酸組成。SSR 標記具有高度重復性、豐富的多態(tài)性、共顯性、高度可靠性以及操作簡單等優(yōu)點,是近年來獲得廣泛應用的一類特異性強的分子標記。目前,SSR 分子標記技術(shù)已經(jīng)在蘋果研究中得到廣泛應用,主要在種質(zhì)資源的鑒定、重要農(nóng)藝性狀的基因定位、分子標記輔助育種等方面發(fā)揮了極大作用。筆者就SSR 標記技術(shù)近年來在蘋果種質(zhì)資源及遺傳育種中的相關(guān)研究進展進行了綜述,以期為蘋果遺傳育種研究提供參考。

1 品種鑒定中的應用

蘋果栽培歷史悠久,種間易于雜交,無性繁殖容易,加之不同地域間的種質(zhì)交流頻繁,導致種質(zhì)混亂,同名異種或同種異名現(xiàn)象普遍,既不利于標準化栽培技術(shù)的推廣應用和品種優(yōu)良特性的發(fā)揮,也不利于國際交流與貿(mào)易的正常開展。蘋果種質(zhì)資源的準確鑒定是種質(zhì)資源利用和保存的前提。目前,SSR 分子標記已被公認為植物品種鑒定應用最廣泛的標記體系,在蘋果品種資源鑒定中也得到了大量的應用。

早在1997 年,GUILFORD 等[3]利用蘋果基因組文庫GA 重復序列,首次開發(fā)設(shè)計了蘋果的14 對SSR 引物,對21 個蘋果栽培品種進行鑒別,發(fā)現(xiàn)其中3 對高度多態(tài)引物,并且僅用1 對引物23g4 就對9 個品種進行了區(qū)分。GIANFRANCESCHI 等[4]開發(fā)了16 對新的蘋果SSR 引物,對21 個品種進行鑒定,并且利用其中的2 對引物就能區(qū)分這些品種。LUíS 等[5]用SSR 和ISSR 標記將41 個蘋果品種中除芽變之外的品種進行了區(qū)分。宣繼萍等[6]以7 個蘋果品種為試材,構(gòu)建了蘋果ISSR 指紋圖譜。COART 等[7]采用SSR 和AFLP 標記相結(jié)合,將歐洲野生森林蘋果與栽培蘋果品種基本區(qū)分開來。除了一個突變體品種外,其余蘋果基因型僅用4 對引物就可以完全區(qū)分。王愛德等[8]用2 對SSR 引物GD142 和02b1,對25 個蘋果品種進行了區(qū)分。蔡青等[9]在45 個蘋果品種中篩選出10 對SSR 引物,共擴增出94 個位點,平均每對引物有9.4 個擴增位點,并用其中的3 對引物NZ02b1,GD12,GD162對這45 個品種進行了鑒別。VAN TREUREN 等[10]用16 對SSR 標記,對695 份種質(zhì)中的45 個品種的登記名進行了糾正;此后,高華等[11]利用SSR 分子標記對蘋果栽培品種進行鑒定,用3 對引物(Hi01c11,Hi03d06 和GD162)將供試的40 個蘋果栽培品種進行鑒定分類。FORONI 等[12]在對亞速爾群島采集到的200 個蘋果栽培品種進行SSR 分析后,發(fā)現(xiàn)這些樣品具有高度變異性,并最終鑒別出60 個異名同物和32 個同名異物。LARSEN 等[13]用15 對SSR 標記,對448 個蘋果的栽培品種基因分型,共擴增出284 個等位基因,其中有42 個品種各擴增出1 個等位基因,其標記擴增的位點可以用來區(qū)分這42 個品種。

TP-M13-SSR 技術(shù)是在SSR 分子標記技術(shù)與熒光自動測序技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展形成的對SSR 擴增產(chǎn)物進行熒光測序的檢測體系。分子身份證是在得到DNA 指紋圖譜的基礎(chǔ)上得到的,可以快速實現(xiàn)分子鑒定。從2010 年開始,高源等[14]應用TP-M13-SSR 技術(shù)對原產(chǎn)我國的蘋果屬植物、部分蘋果種質(zhì)資源及部分栽培品種進行了鑒定,并在此基礎(chǔ)上獲得了每份測試材料的獨有的分子身份證;2015 年,高源等[15]對我國原產(chǎn)蘋果屬植物27 份材料構(gòu)建了12 個SSR 位點的指紋圖譜,并運用條形碼技術(shù)生成了其分子身份證;以國家果樹種質(zhì)蘋果圃保持的蘋果地方品種、育成品種及其野生近緣種為試材,利用TP-M13-SSR 技術(shù)構(gòu)建了蘋果種質(zhì)分子身份證[16-17]。

諸多研究結(jié)果表明,在品種鑒定及品種保護權(quán)研究中,SSR 分子標記技術(shù)是可行的。

2 親緣關(guān)系和遺傳多樣性分析中的應用

遺傳多樣性是種質(zhì)資源評價的重要指標,是指種內(nèi)不同種群之間或一個種群內(nèi)不同個體的遺傳變異,是物種適應自然和發(fā)生進化的遺傳基礎(chǔ),也是遺傳育種的重要保證。蘋果屬種質(zhì)資源極為豐富,包括大量的野生種和栽培種。SSR 分子標記技術(shù)可以有效地對種質(zhì)資源親緣關(guān)系和遺傳多樣性進行研究,在這方面前人已做過許多研究。

2.1 遺傳多樣性研究中的應用

HOKANSON[18]利用8 對SSR 引物對蘋果屬23 個種以及一些種間雜種和栽培品種進行遺傳分析發(fā)現(xiàn),栽培蘋果等位基因的雜合度明顯高于蘋果屬野生種以及種間雜種。GALLI 等[19]對66 個蘋果栽培品種用6 對SSR 標記進行了分子鑒定,共檢測到55 個等位基因,平均每個位點9.2 個等位基因,多態(tài)性信息含量平均為0.72。徐興興等[20]利用SSR 分子標記技術(shù),對20 個主要蘋果栽培品種的遺傳多樣性進行了分析,共擴增出163 個位點,其中多態(tài)性位點74 個,每對引物的多態(tài)位點百分率為33.33%~63.16%。高源等[21]用SSR 標記對59 份蘋果屬材料進行多態(tài)性分析,從20 對引物中篩選出12 對SSR 引物,擴增出176 個等位基因,平均每個位點14.7 個等位基因,位點雜合度為0.403 9~0.741 2,遺傳多樣性指數(shù)為0.615 6。只用其中的3 對引物即可區(qū)分全部供試材料,通過聚類分析將59 份蘋果屬材料分為三大類群,即栽培品種、地方品種和新疆的野生蘋果、野生種或其變種。FAR-ROKHI 等[22]對伊朗蘋果栽培品種和地方品種進行遺傳多樣性的評估,在16 個SSR 位點生成45 個等位基因,多態(tài)性信息含量(PIC)0.18 ~0.76,其平均值為0.49。ZHANG 等[23]利用19 對SSR 分子標記對29 個蘋果樣品進行遺傳多樣性分析。FU 等[24]用10 對SSR 標記對15 個同型小種的蘋果屬進行了基因組多態(tài)性和遺傳關(guān)系分析,得出這些試驗材料的遺傳相似系數(shù)為0.53~0.88。2013 年,董研等[25]利用17 對SSR引物對新疆鞏留、新源、霍城、托里4 個居群下的12 個新疆野蘋果天然群體進行了群體等位基因和基因型差異分析。

2.2 親緣關(guān)系研究中的應用

KENTARO 等[26]對8 個蘋果品種的親子代關(guān)系運用SSR 引物和S-RNase 基因進行了研究,用19 對SSR 引物對42 個蘋果品種進行遺傳多樣性和親緣關(guān)系分析,同時,KITAHARA 等[27]結(jié)合等位基因鑒定了9 個蘋果品種的親本。宋燁等[28]利用12 對SSR標記,對18 個蘋果加工品種和2 個鮮食品種進行了遺傳差異和聚類分析。秦偉等[29]利用SSR 標記技術(shù)對21 份新疆地區(qū)的蘋果種質(zhì)資源進行了親緣關(guān)系分析,通過聚類分析發(fā)現(xiàn),若以遺傳相似系數(shù)0.63為閾值,可將這21 份地方資源聚類成3 組,且地方品種和野生品種交叉分布,說明了地方品種可能是由野生品種直接馴化而來,或是長期雜交或遺傳變異造成的。高華等[11]利用12 對SSR 引物對40 個蘋果栽培品種進行了遺傳多樣性分析,通過聚類分析發(fā)現(xiàn),這40 個蘋果品種的遺傳多樣性較高,其相似系數(shù)為0.705~0.982,在相似系數(shù)0.862 處被分為五大類群,這一研究結(jié)果與品種的系譜來源基本吻合。高源等[30]利用TP-M13-SSR 分析技術(shù)體系對25 份蘋果種質(zhì)資源的地方品種進行了遺傳多樣性研究,得到遺傳多樣性、多態(tài)性信息含量和位點雜合度等多個信息,并利用UPGMA 法聚類分析將25 個蘋果品種分為二大類,揭示了其與地理起源和親緣關(guān)系相關(guān)。PATZAK 等[31]用微衛(wèi)星標記對捷克蘋果品種進行遺傳多樣性和遺傳關(guān)系評估分析,將捷克蘋果品種分為3 個主要群組。李荷蓉等[32]利用ESTSSR 引物把22 個蘋果品種區(qū)分開,聚類分析后在遺傳相似系數(shù)為0.84 處,可以將全部蘋果品種分為8 個組。宋尚偉等[33]開發(fā)應用16 對EST-SSR 引物,對蘋果品種資源的親緣關(guān)系進行研究并聚類成樹狀圖,在相似性系數(shù)0.65 處,可將118 個供試材料分為五大組。李政等[34]以18 個新疆野蘋果優(yōu)系、23 個鮮食蘋果品種和7 個蘋果砧木品種為材料,對3 類蘋果資源的遺傳多樣性及親緣關(guān)系進行分析,并對不同SSR 引物的效率值進行對比分析,同時應用定位到17 條染色體的80 對SSR 引物對3 類蘋果進行了分析。

以上研究結(jié)果表明,SSR 分子標記技術(shù)可以準確地對蘋果不同品系進行遺傳多樣性評估,并通過聚類分析能夠反映出不同蘋果品種的品種特性、地域特性和親緣關(guān)系。

3 遺傳連鎖圖譜的構(gòu)建及QTL 定位中的應用

基因定位、克隆和分子標記輔助選擇育種的基礎(chǔ)是利用分子標記構(gòu)建遺傳圖譜。由于蘋果生長周期長、高度雜合,因此,構(gòu)建遺傳連鎖圖譜進行經(jīng)濟性狀的標記、定位以及相對基因的克隆具有更加重要的意義。

3.1 遺傳連鎖圖譜構(gòu)建中的應用

HEMMAT 等[35]以Rome Beauty×White Angel 為作圖群體,綜合運用RAPD,RFLP 以及同工酶標記,構(gòu)建了第1 張含有360 個DNA 分子標記的較為完整的蘋果遺傳圖譜。隨著SSR 分子標記技術(shù)的發(fā)展,GIANFRANCESCHI 等[4]開發(fā)的10 個SSR 引物進一步完善了蘋果的RAPD 遺傳圖譜。MAILEPAARD 等[36]利用包括SSR 分子標記技術(shù)在內(nèi)的多種標記手段,用蘋果品種Prima×Fiesta 的F1群體的152 株植株為材料,構(gòu)建了雙親的遺傳連鎖圖,并將與Sd1,Ma,S 基因連鎖標記在圖譜上進行了定位,該圖譜具有較多共顯性標記和較高的標記密度,是蘋果理想的參考圖譜。LIEBHARD 等[37]構(gòu)建了Fiesta×Discovery 的遺傳連鎖圖,該圖譜具有115 個共顯性SSR 標記,覆蓋了蘋果基因組17 條染色體。隨后,LIEBHARD 等[38]又對該圖譜做了進一步整合,利用分布在17 條連鎖群上的129 個SSR 及其他分子標記構(gòu)建了較為飽和的蘋果遺傳圖譜,該圖譜覆蓋了遺傳圖譜中1 450 cM范圍,圖譜中的標記很快被應用到其他品種或物種中檢測不同遺傳背景的數(shù)量性狀位點。KENIS 等[39]利用AFLP 和SSR 標記,以Telamon 和Braeburn 雜交F1257 個植株個體為試材,構(gòu)建了蘋果的遺傳圖譜,并且通過2 個SSR 標記把Telamon×Braeburn 的第17 個連鎖群和Liebhard 等構(gòu)建的遺傳圖譜整合在一起。此后,SILFVERBERG-DILWORTH 等[40]在Liebhard 等的基礎(chǔ)上,利用Fiesta 和Discovery 的雜交群體,又將開發(fā)的156 個SSR 標記定位在該圖譜上,該蘋果遺傳連鎖圖中的SSR 標記達到了300 個左右,而從中篩選出的86 個核心SSR 標記可覆蓋85%的蘋果基因組。

隨著新一代測序技術(shù)的不斷發(fā)展,也使得繪制高質(zhì)量的蘋果基因組序列圖成為可能。2010 年借助于新一代測序平臺構(gòu)建了蘋果基因組的物理圖譜,以栽培品種金冠(Golden Delicious)蘋果為材料,VELASCO 等[41]共產(chǎn)生122 146 個重疊群,1 629 個拼接,總重疊群長度達603.9 Mb,約占估計蘋果基因組的81.3%。該研究表明,蘋果亞科植物發(fā)生過一次相對較新的全基因組復制,由原先祖先的9 個染色體轉(zhuǎn)變?yōu)?7 個染色體,進行植物分類學后發(fā)現(xiàn),栽培蘋果的祖先為新疆野蘋果(M. sieversii)。研究還發(fā)現(xiàn),與果實發(fā)育相關(guān)的基因家族存在大量的基因復制現(xiàn)象。此項研究也為今后SSR 分子標記在蘋果中研究的進一步拓展和延伸奠定了基礎(chǔ)。

近年來,李爽[42]構(gòu)建了包含27 個SSR 標記,遺傳距離為227.7 cM,分屬10 個連鎖群的蘋果遺傳圖譜。MORIYA 等[43]利用新開發(fā)的EST-SSR 標記,構(gòu)建了蘋果砧木品種JM7 和蘋果屬三葉海棠Sanashi 63 的對齊式基因連鎖圖。王立新等[44]利用均勻分布于蘋果17 對染色體上的35 對多態(tài)性高、重復性好的SSR 引物,對40 個蘋果栽培品種進行圖譜構(gòu)建。劉遵春等[45]以新疆紅肉蘋果和紅富士為材料,利用175 對SSR 分子標記技術(shù)構(gòu)建了覆蓋17 條連鎖群、總共覆蓋基因組1 299.7 cM的蘋果遺傳連鎖圖譜。KHAN 等[46]構(gòu)建了包含2 875 個DNA分子標記的高密度蘋果遺傳圖譜,圖譜總長度達1 991.38 cM,平均每條連鎖群上有169 個分子標記,平均相鄰分子標記之間遺傳距離為0.70 cM。ZHANG 等[47]基于公布的金冠蘋果基因組序列,開發(fā)了大量SSR 標記,構(gòu)建了總長度為1 720.9 cM的蘋果遺傳連鎖圖譜。MA 等[48]利用SSR 分子標記技術(shù)與SNP 相結(jié)合,構(gòu)建了總長度1 368.4 cM的蘋果遺傳圖譜,該圖譜具有601 個分子標記,其中,61 個SSR 標記。

隨著蘋果遺傳連鎖圖譜的建立,人們運用SSR分子標記技術(shù)對控制蘋果重要經(jīng)濟性狀的QTL 定位也取得了重要進展。

3.2 抗病蟲相關(guān)QTL 定位

到目前為止,抗病蟲方面相關(guān)研究比較多,找到了一系列蘋果抗病蟲相關(guān)的基因和QTL 位點,同時也篩選到許多與抗性相關(guān)的SSR 分子標記。

3.2.1 在黑星病研究中的應用 蘋果黑星病(Verturia inaequalis(Cooke)wint)是廣泛分布于世界各蘋果產(chǎn)區(qū)的主要病害之一,具有流行速度快、危害嚴重、難以防治等特點,該病主要危害葉片和果實,也侵染花朵和嫩枝,受害果實結(jié)痂開裂、畸形,使果實失去商品性,受害葉片早期脫落,影響次年產(chǎn)量,削弱樹勢。PATOCCHI 等[49-50]分別篩選到2 個抗黑星病基因Vr2 和Vm,并尋找到與抗性基因分別連鎖的SSR 分子標記CH02c02a 和Hi07h02。GYGAX等[51]用SSR 和SCAR 標記定位了蘋果黑星病抗性基因。ERDIN 等[52]以Golden Delicious×Hansen's baccata#2 雜交群體為試材,采用SSR 分子標記技術(shù)將抗性基因Vb 定位在染色體LG12 上,并篩選到與之連鎖的SSR 分子標記Hi02d05 和Hi07f01。CALENGé 等[53]通過分子標記技術(shù)發(fā)現(xiàn)了1 個主效基因Vg 和7 個抗病相關(guān)的QTL,并對各抗病QTL的具體位置與連鎖SSR 分子標記及抗病特異性進行了分析。DUREL 等[54]尋找到4 個QTL 位點,并篩選到在P11 和F11 上的QTL 位點與SSR 分子標記CH04h02 緊密連鎖,在F17 上的QTL 位點側(cè)翼的SSR 分子標記CH01h01。SOUFFLET FRESLON 等[55]分別在染色體LG6,LG11 和LG17 上發(fā)現(xiàn)抗黑星病QTL 位點,并篩選出與這些抗性QTL 位點連鎖的SSR 分子標記CH03d7,CH04h02 和CH01h01。

3.2.2 在白粉病研究中的應用 蘋果白粉病(Podospharea leucoteicha)是一種真菌病害,該病主要危害蘋果葉片、枝條、花芽、幼果,造成葉片脫落,新梢枯死,嚴重影響樹勢,在我國蘋果產(chǎn)區(qū)發(fā)生普遍。目前,已經(jīng)篩選到許多與抗白粉病基因相連鎖的SSR 分子標記。JAMES 等[56]將抗白粉病基因Pl-d 定位在LG12 末端,與Pl-d 連鎖的SSR 分子標記分別是CH03C02 和CH01D03,抗白粉病基因Pl-d 與2 個SSR 標記的遺傳距離分別為8,13 cM;JAMES等[57]將抗白粉病基因Pl-w 定位在LG8 上,其連鎖的SSR 分子標記分別是CH01E12 和CH05A02,二者與抗性基因Pl-w 的遺傳距離分別為10,23 cM。DUNEMANN 等[58]利用SSR 標記把白粉病抗性基因Pl1 定位在蘋果染色體LG12 的末端。CALENGé等[59]利用蘋果品種Discovery 與TN10-8 的雜交F1群體為試材,通過5 個季度的觀察,共發(fā)現(xiàn)7 個重要的與抗白粉病相關(guān)的QTLS,它們對后代表型變異的效應為5.7%~27.4%。

3.2.3 在火疫病研究中的應用 火疫病(Erwinia amylovora(Burrill))是蘋果的一種極易傳染和毀滅性的細菌性病害。CALENGé 等[53]以Primer×Fiesta和Fiesta×Discovery 2 個不同群體為研究對象,找到了與蘋果火疫病抗性相關(guān)的QTL,并篩選到與QTL 位點最近的SSR 分子標記。CALENGé 等[60]利用NBS 基因家族序列開發(fā)的分子標記,鑒定和定位蘋果火疫病抗性基因。PEIL 等[61]對Idare×M.robusta 5 雜交群體的146 個后代植株進行接種試驗,篩選出與抗性基因連鎖最近的SSR 分子標記CH03e03,該標記距離抗性基因位點的距離為9 cM。DUREL 等[62]在2 個F1群體中篩選到2 個QTL 位點,分別位于染色體LG12 和LG15 上,分別可解釋遺傳變異50%~70%和>40%,并篩選到與它們連鎖的SSR 分子標記Hi23d11y 和Hi07f01。

3.2.4 在蚜蟲研究中的應用 蘋果蚜蟲,俗稱油汗,是蘋果園生產(chǎn)中的主要害蟲之一,它分泌黏液,吸食嫩梢和葉片,大量發(fā)生時,受害葉變形,光合功能下降,影響新梢生長。借助AFLP 和SSR 技術(shù),利用Prima×Fiesta 的雜交群體,CEVIK[63]分離檢測到3 個新的抗蚜蟲基因位點,2 種方法得到的分子標記僅相差1.3 cM,并且還表明Sd-1 與Sd-2 緊密連鎖,可能是等位基因。

3.2.5 在其他病害研究中的應用 在蘋果生產(chǎn)中,還有一些其他的病蟲害嚴重制約著蘋果的產(chǎn)量和品質(zhì)。

在輪紋病方面,CUI 等[64]結(jié)合SSR 分子標記技術(shù)在對Jonathan×Golden Delicious 雜交的F1群體進行抗輪紋病鑒定發(fā)現(xiàn),植株的抗病性是由抗性基因和抗性QTL 位點共同作用來完成的。

在腐爛病研究方面,TAN 等[65]以Zisai Pearl×Red Fuji 雜交群體為試驗材料,分別檢測到一個與腐爛病相關(guān)的QTL,分別位于父本染色體LG16 和母本染色體LG9 上。BUTI 等[66]研究發(fā)現(xiàn)一個主效抗腐爛病QTL 位點及與之連鎖的2 個SSR 標記Hi2f06 和CH05c06。

在早期落葉病研究中,李爽等[67]將抗早期落葉病基因定位到了遺傳連鎖圖譜第10 個連鎖群LG10 上,這也為抗早期落葉病育種提供了理論依據(jù)。

在褐斑病研究中,壽園園[68]利用6 年生紅玉×金冠雜種實生群體作為分離群體,結(jié)合SSR 標記技術(shù),篩選出1 對SSR 標記CH01h10 與抗褐斑病基因連鎖,并將該抗性基因定位于蘋果LG8。

3.3 果實品質(zhì)方面的應用

決定果品市場競爭力的主要因素是果實品質(zhì),但影響果實品質(zhì)的因素有很多,包括感官品質(zhì)、風味品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)等。

3.3.1 果實酸度研究中的應用 姚玉新等[69]采用分離群體分組分析(BSA)法,利用140 對共顯性遺傳的SSR 引物篩選出遺傳距離為8 189 cM的蘋果酸度基因。王剛剛等[70]以富士×粉紅女士雜交F1的76 株群體為試材,采用BSA 法和SSR 技術(shù)篩選到與酸/低酸性狀基因連鎖的SSR 分子標記。王雷存等[71]利用SSR 技術(shù)并結(jié)合集群分類分析法,獲得了2 個與果實酸度性狀緊密連鎖的距離分別為3.24,2.31 cM的分子標記位點CH03d12104和CH03d12118,Ma1 與Ma2 對果實含酸量有控制作用。KUNIHISA等[72]在對Orin×kane 雜交群體研究中,利用SSR 分子標記技術(shù)篩選到與蘋果汁液、可滴定酸、可溶性糖、果實采收期、落果及果實顏色深度等相關(guān)的QTL 位點。

3.3.2 果實質(zhì)地研究中的應用 POTTS[73]對蘋果硬度QTL 進行了研究,并篩選到與之連鎖的SSR 分子標記CH02b11 和CH05c04。

3.3.3 果實香氣研究中的應用 DUNEMANN 等[74]在Discovery×Prima 雜交群體中,把蘋果香氣QTL定位在LG1,LG2,LG3,LG5,LG6,LG7,LG9,LG11,LG12,LG15,LG16 和LG17 上,并篩選到相連鎖的SSR 分子標記。VERDU 等[75]以X5210×X8402 雜交而來的385 株植株為試材,對每個植株蘋果汁多酚含量的QTL 分析和候選基因定位進行研究,篩選出6 個相關(guān)的SSR 分子標記。

3.3.4 果實褐變研究中的應用 SUN 等[76]對紅玉和金冠構(gòu)建的遺傳群體研究中發(fā)現(xiàn)了3 對抗果實褐變的主效基因,其分別被定位在LG10,LG15 和LG17 上,并尋找到與它們連鎖的6 對SSR 分子標記。3.3.5 蘋果果型指數(shù)研究中的應用 SUN 等[77]用紅玉×金冠雜交群體篩選到了4 個SSR 標記和1 個AFLP 標記與果形指數(shù)主效基因連鎖,并把它們定位在染色體LG10,LG11,LG12 和LG13 上。

關(guān)于蘋果單果質(zhì)量和果實縱、橫徑的報道較多。其中,也有運用SSR 分子標記技術(shù)進行研究的報道。DEVOGHALAERE 等[78]篩選到與抗性QTL 位點連鎖的SSR 標記CH02g09。CHANG 等[79]分別篩選出與蘋果果實縱徑和橫徑相連鎖的SSR 分子標記。

3.4 主要農(nóng)藝性狀方面的應用

生長性狀相關(guān)基因定位研究方面,HEMMAT等[80]發(fā)現(xiàn)了與柱型基因Co 相連鎖的SSR 標記。田義軻等[81]篩選到與柱形基因連鎖的3 個SSR 標記,且與最近的SSR 標記CH03dll 的遺傳距離為3.9 cM。2012 年,F(xiàn)ERNáNDEZ-FERNáNDEZ 等[82]將蘋果屬的142 個全基因組序列支架中的282.4 Mbp 的序列均定位到M.27×M.116 雜交的圖譜中。KENIS等[83]發(fā)現(xiàn)QTL 位點的一個主要集群位于Telamon上的Co 基因區(qū)域,并確認了Co 基因?qū)淠拘螒B(tài)具有重要影響。2013 年,BALDI 等[84]發(fā)現(xiàn)了Co 基因與SSR 標記Co04R12 共分離,且被定位在SSR 標記Co04R11 和Co04R13 之間0.56 cm 距離的區(qū)域,對應到金冠蘋果基因組序列的393 kb 范圍上,這為Co 基因的克隆奠定了基礎(chǔ)。

PILCHER 等[85]利用SSR 分子標記技術(shù)對Malling9×Robusta 5 雜交群體進行分析,并找到了控制蘋果矮化性狀的基因Dw1 位點,同時將該位點定位于LG5 上NZraAM18_700 和CH03a09 之間的2.5 cM內(nèi)。FAZIO 等[86]以親本Ottawa 3 和Robusta 5為試材,證明了Dw1 位點的存在,且發(fā)現(xiàn)位于LG12與之互作的Dw2 位點;以Geneva 935 和Budagovsky 9 為材料,構(gòu)建了包含1 841 個SNP 標記的高密度遺傳圖譜,證明Dw1 與Dw2 位點間的互作,同時在LG16 上發(fā)現(xiàn)另一個與植株生長相關(guān)的微效QTL。FOSTER 等[87]以Malling 9 和Robusta 5 為試驗材料,分別在LG5,LG11 上找到砧木誘導矮化的Dw1 位點和Dw2 位點,同時發(fā)現(xiàn)4 個較弱的QTL 位點分別定位在LG6,LG9,LG10 和LG12 上。HARRISON 等[88]以M432 蘋果砧木作圖群體為試材,找到了與根皮率相關(guān)的3 個QTL,其中Dw1,Dw2與前人研究一致,Dw3 位于LG13,并指出根皮率與蘋果砧木誘導矮化相關(guān),并與接穗直徑呈顯著負相關(guān)。董軍等[89]以矮化蘋果砧木G.41 和喬化蘋果砧木新疆野蘋果(Malus sieversii)為親本構(gòu)建的188 株F1分離群體為試材,并于每個分離群體植株上嫁接富士冠軍。利用SSR 標記技術(shù),將砧木誘導矮化基因定位于蘋果LG5 染色體543 kb 區(qū)段內(nèi),側(cè)翼標記分別為L05024 和Hi09b04,其物理距離為4.048~4.591 Mb,并篩選到可能參與調(diào)控植株生長的候選基因MDP0000323212。

上述研究,通過SSR 分子標記技術(shù)找出蘋果資源的抗病性、農(nóng)藝性狀、品質(zhì)性狀和相關(guān)基因之間的連鎖關(guān)系,為后續(xù)的蘋果研究奠定了基礎(chǔ)。

4 展望

SSR 分子標記技術(shù)已被廣泛應用于蘋果研究的各個方面,到目前為止已經(jīng)在蘋果品種鑒定、親緣關(guān)系和遺傳多樣性分析及遺傳連鎖圖譜的構(gòu)建及QTL 定位等方面做了許多相應的研究,同時也篩選出許多與目標性狀相關(guān)的SSR 分子標記,但是真正用在輔助育種上的還很少,蘋果分子標記輔助育種還處于相對落后的階段。篩選與目的基因緊密連鎖的遺傳標記是基因定位克隆和分子標記輔助選擇育種的前提。與目標性狀緊密連鎖的分子標記可以有針對性地對特定基因進行輔助選擇,不受生態(tài)條件及植物生長年限的制約,可以簡便迅速地進行雜種后代的早期選擇[90]。由于現(xiàn)有的SSR 標記與目標性狀緊密連鎖的標記較少,期待開發(fā)合成更多的SSR 分子標記,提高標記選擇的高效性和準確性。

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