如何将分子标记应用于作物育种的抗病育种

如何进行分子标记筛选以应用于标记辅助选择育种~

1、遗传图谱的构建与重要农艺性状基因的标记
通过建立分子遗传图谱，可同时对许多重要农艺性状基因进行标记。许多农作物上已构建了以分子标记为基础的遗传图谱。
2、近等基因系的培育与重要农艺性状基因的标记
近等基因系的培育主要是通过多次的定向回交，它与原来的轮回亲本就构成了一对近等基因系。在回交导人目标性状基因的同时，与目标基因连锁的染色体片段将随之进入回交子代中。NIL作图的基本思路是鉴别位于导人的目标基因附近连锁区内的分子标记，借助于分子标记定位目标基因。
3、群体分离分析法与重要农艺性状基因的标记
用某一作物的抗病品种与感病品种杂交，F2抗病基因发生分离。依抗病性表现将分离群体植株分为2组，1组为抗病，另1组为感病。然后分别从两组中选出5～10株抗、感极端类型的植株提取DNA，等量混合构成抗、感DNA池。对这两个混合DNA池进行多态性分析，筛选出有多态性差异的标记，再分析F2所有的分离单株，以验证该标记与目标性状基因的连锁关系以及连锁的紧密程度。
4、数量性状基因的定位
同时用一个给定的染色体上的所有标记进行回归模型分析，利用加权最小平方和法或者模拟进行显著性测验。它具有计算速度快和在一个测验中利用所有标记信息的优点。如果一条染色体上只有一个QTL，所有定位和测定标记两侧之间的QTL效应的必要信息都可以利用。尽管你确实不知道哪些标记在QTL两侧或者每条染色体上只有一个QTL，不论QTL怎样在染色体上分布，多重标记方法确实提供了模型的整个测量结果。

分子标记辅助育种(marker-aidedselection，MAS)常与基因工程育种并称为“分子育种”(molecularbreeding)MAS主要用于四个方面，即替代病害鉴定加快回交育种减少有害基因连锁和选择抗病QTL使用分子标记可以大大加快常规育种过程常用的分子标记以及MAS在抗病种质资源方面的应用，已在本书第十四章作了详细介绍
利用与抗病基因紧密连锁的分子标记，可以准确地鉴选具有主效抗病基因的植株，代替病原菌接种鉴定有些病害，难以利用病原菌接种鉴定，其原因是多方面的，有的因病原菌缺乏匹配无毒基因，有的因病原菌是检疫性有害生物而被限制使用，有的因接种鉴定受到环境条件或植物生育阶段的限制而无法实行，还有的因抗病性表达不明显不充分，难以得到明确结果在这些情况下，都可以利用分子标记鉴选抗病植株常规鉴定难以发现具有隐性抗病基因的个体，在涉及多个基因时，也难以由表现型判断植株具有的基因种类和数目，而检测分子标记则易于做到使用共显性分子标记，可以直接区别抗病基因的纯合型和杂合型在累加或聚合多个抗病基因时，使用分子标记可以较容易而准确地检出多基因累加系
利用分子标记选择抗病单株可以在苗期或任何生育阶段进行，只要植株可以提供检测必需数量的DNA或蛋白质就可以进行，效率很高连锁的分子标记可以通过多种分子检测方法进行鉴定，应用PCR标记尤其经济简便使用分子标记筛选，代替传统的费力费时的表现型筛选，可以节省50%~70%的时间但由于成本较高，分子标记筛选现在还难以取代常规鉴定，用于大育种群体鉴定结果仍需经常规接种鉴定核实

利用多种分子标记技术可以定位与植物抗病或发育有关的基因，然后可以将基因克隆出来之后转入对照植物，可以提高植物抗病抗逆或促进发育。
以分子标记技术在小麦条锈病抗病育种上的运用为例。
分子标记
在农业基础与应用研究领域，分子标记技术已开始应用于作物种质资源和育种的研究，特别是在构建分子遗传图谱和标记目的性状基因方面取得了很大的进展。
分子标记与形态标记、细胞标记、生化标记相比较，有以下几方面的优点:①在植物体的多个组织及生育阶段均可检测到，不受时空限制。②数量多，遍及整个基因组。③有许多标记表现为共显性，能够鉴别基因型纯合与否，提供完整的基因型。在标记小麦抗叶锈病基因方面，分子标记可以在更深层次上揭示小麦抗锈遗传机制。通过找到与抗锈基因紧密连锁的分子标记，不但能在遗传背景不同的育种材料中特异性的检测目的基因，而且可以在任一生育阶段同时对多个抗性基因进行筛选，这为了解抗源和抗病品种中所含有的抗性基因提供了更为迅速、稳定、可靠的方法。

目前，用于标记小麦抗叶锈病基因的分子标记主要有以下几种:

2.l RFLP技术在小麦抗叶锈病基因标记中的应用

RFLP(restriction fragment length polymorphism)作为遗传分析的工具开始于1974年，80年代开始应用于植物。其基本原理是物种的基因组DNA在限制性内切酶的作用下，产生相当多的、大小不等的DNA片段，用放射性同位素标记的DNA做探针把与被标记DNA相关的片段检测出来，从而构建出多态性图谱;它所代表的是基因组 DNA在限制性内切酶消化后产生的片段在长度上的差异。RFLP技术被广泛应用于小麦遗传图谱的构建标记和定位小麦的目的基因。

在小麦抗叶锈病基因的RFLP标记方面，SCHACHERMAYR等[8]将一编码受体蛋白激酶的Lrkl0基因的3.9Kb的HindⅢ片段用 PstⅠ分成六个亚片段，将这些亚片段作为RFLP标记，寻找到了特异的Lrk10片段可作为与小麦抗叶锈病基因Lr10紧密连锁的分子标记，将这一亚片段与已知抗性基因的单基因系进行Southern杂交，发现这一3.9Kb的HindⅢ片段仅存在于携带抗叶锈病基因Lr10的近等基因系中。进一步将此 RFLP标记Krkl0-6转变为STS标记STSLrkl0一6，发现一282bp的片段仅存在于携带Lr10的品种中，F2群体分离进一步证明此 282bp的片段与Lr10紧密连锁。SCHACHERMAYR等[9]利用近等基因系找到了与抗叶锈病基因Lr24紧密连锁的RFLP和RAPD的标记。在供试的115个RFLP探针中，其中6个与Lr24紧密连锁，从360个随机RAPD引物中，找到了11个能够揭示多态性的引物，其中一个与 Lr24紧密连锁，并将该RAPD产物克隆、测序将其转化为更为稳定可靠的STS标记，为分子标记辅助育种打下了良好的基础。FEUILLET等[10] 利用小麦抗叶锈病近等基因系Lr1/6*Thatcher和Thatcher及感病品种Frisal，通过F2群体分离，将37个RFLP中的16个定位在了第五部分同源群，而且能在Lr1/6*Thatcher和Frisal之间揭示多态性，I1个RFLP探针能在近等基因系间揭示多态性，F2群体分离分析发现，其中3个与抗性基因连锁，其中一定位在染色体5D上的探针pTAG621证明与Lr1紧密连锁，并将这一RFLP标记转化为了更为可靠的STS 标记。

AUTRIQUE[11]等利用4种含不同抗性基因的小麦近等基因系，根据抗性基因在其染色体上所处的位置选择克隆，同时，从大麦的RFLP连锁图谱和D一基因组RFLP图谱中，挑选了其它的克隆。通过杂交的方法来寻找多态性分子标记。结果发现，定位在染色体7DL和3DL上的8个分子标记，与抗性基因Lr19和Lr24共分离;来自Aegilops umbellulata的Lr9，被定位在染色体6B上，一克隆XksuD27与Lr9共分离，以及与Lr32紧密连锁的两个RFLP标记，遗传距离分别为(3.3土2.6)cM和(6.9土3.6)cM。

2.2 小麦抗叶锈病基因的RAPD标记

NAIK等[12]利用含Lr28的抗叶锈病近等基因系，从80个随机引物中找到了一个能在供体亲本和轮回亲本中揭示多态性的RAPD标记OPJ一 O1。将此387bp的多态性产物克隆、测序，将其设计成更为稳定的STS标记，利用BSA法，对F3群体进行分析，发现387bp的特异性产物只出现在抗性群体中，而在感病群体中表现缺失。证明了RAPD标记OPJ一O1和STS 标记均与Lr28紧密连锁。SIELDLER等[13]利用400个随机引物和14个DNA探针筛选近等基因系Lr9的多态性，并通过F2群体进行遗传连锁分析。结果表明2个RAPD标记和一个RFLP标记可以区分抗感品系,且与Lr9紧密连锁。WILLIAM等[14]利用RAPD技术，从400个随机引物中，找到了3个能在抗病群体和感病群体中揭示多态性的引物0PG-05、0P1-16和OPR-03，将其克隆转化成探针后，对重组群体进行 Southern杂交，确定其中前两个探针与持久抗叶锈病基因相关的数量性状位点(QTL)紧密连锁，其中定位在7BL上的QTL与抗叶锈病基因Lr34 部分同源。SCHACHERMAYR等[15]从395个随机引物中筛选出了3个与小麦抗叶锈病基因Lr9连锁的RAPD标记，将其特异性产物克隆、测序，然后转化成更为稳定的STS标记，F2、F3分离群体检测发现，所有的3个RAPD标记0PA-07、0PJ-l3、OPR-15和一RFLP标记 cMWG684与Lr9紧密连锁。另一RFLP标记PSR546也与Lr9紧密连锁，并与上述四个

DNA标记紧密连锁，遗传距离为(8士2.4)cM，此标记被定位在小麦染色体长臂6BL上。DEDRYVER等[16]利用含Lr24的小麦抗叶锈病近等基因系，在125个随机引物中，只有引物OP-H5能在抗病亲本RL6064中扩

增出一700bp的特异性的条带，而在感病亲本Thatcher中没有。F2群体分离证明，该标记与Lr24完全连锁。将其转变成稳定、可靠的SCAR标记，为分子标记辅助育种提供了有力的工具。

3 其它分子标记

虽然RFLP和RAPD是两种比较普遍的分子标记，但RFLP在小麦中检测的多态性较低，仅为20%--38%。RAPD是方便经济的分子标记，但是重复性和稳定性较差。其它的分子标记，如SSR、ISSR和AFLP的综合信息量大，在作物特别是小麦遗传资源的研究上有着广阔的应用前景。

4 分子标记辅助选择

目前，分子标记技术已开始应用于育种实践，并表现出其独特的优越性。寻找与重要的农艺性状紧密连锁的分子标记，是进行分子标记辅助选择(又称分子育种)和通过作图克隆基因的基础。分子标记辅助选择(Molecular-assisted-selection简称MAS)是生物技术与传统遗传育种相结合而形成的，它可以减少传统的回交育种过程中很难消除的连锁累赘，还可以把不同抗叶锈病基因聚合到同一优良品种中，实现同效基因的累加作用，获得持久抗性。在获得稳定的分子标记的基础上，通过染色体步行(Chromosome walking)等方法分离克隆该基因。

由于分子标记育种技术目前尚不成熟和完善，因此还不能作为一种育种方法单独使用。我国传统育种经验丰富，因此，应注意将分子标记这一先进技术与育种家的丰富经验相结合，使分子标记辅助选择发挥其更大的作用。

农杆菌介导

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酉阳土家族苗族自治县17121153241： 分子标记在遗传育种中的应用？
隗支促皮： 你提的问题,百度文库已有. 简单的说,就是对控制性状表达的目标基因进行特定的标记,通过遗传,来研究目标基因在生物变异中的作用和效果. 然后,根据需要,决定是否对目标基因进行重组或修饰,来实现理想的、能够表达的优良性状.

酉阳土家族苗族自治县17121153241： 分子标记技术有哪些应用? - ？
隗支促皮：[答案] 1.分子遗传图谱的构建; 2 遗传多样性与种质鉴定 3 重要经济性状相关基因的定位 4 分子标记辅助选择 5 重要经济性状的图位克隆

酉阳土家族苗族自治县17121153241： 分子标记的技术展望 - ？
隗支促皮： 分子标记技术已飞速发展,并被广泛应用于动植物的遗传研究中.分子标记中的已在玉米、大豆、鸡、猪等动植物育种和生产中有许多应用研究,主要集中在基因定位、辅助育种、疾病治疗等方面的应用研究工作,取得了一些应用成果.分子标记技术的开发是分子生物学领域研究的热点.随着分子生物学理论与技术的迅猛发展,必将研发出分析速度更快、成本更低、信息量更大的分子标记技术.而分子标记技术与提取程序化、电泳胶片分析自动化、信息(数据)处理计算机化的结合,必将加速遗传图谱的构建、基因定位、基因克隆、物种亲缘关系鉴别及与人类相关的致病基因的诊断和分析.图片为AFLP的银染检测结果

酉阳土家族苗族自治县17121153241： 什么叫标记辅助渗入(MAI) - ？
隗支促皮： 标记辅助渗入(marker-assisted introgression,MAI)是指通过杂交的方法将某个感兴趣性状的有利等位基因从一个品种向另一种品种渗透.

酉阳土家族苗族自治县17121153241： 分子遗传标记 - ？
隗支促皮： 当然可以

酉阳土家族苗族自治县17121153241： 在人类基因组中有哪些遗传标记?用它们能为科研和应用做什么服务? - ？
隗支促皮： 遗传标记包括形态学标记、细胞学标记、生物化学标记、免疫学标记 和分子标记五种类型.形态学标记形态标记是指肉眼可见的或仪器测量动物的外部特征 (如毛色、体型、外形、皮肤结构等),以这种形态性状、生理性状及生态地理分布...

酉阳土家族苗族自治县17121153241： 7 分子标记辅助育种是通过选择表现型还是基因型来选种的 - ？
隗支促皮： 基因型.分子标记辅助选择(maker assisted selection,MAS)是通过分析与目的基因紧密连锁的分子标记的基因型来进行育种,从而达到提高育种效率的目的.近年来随着生物技术、分子生物学、遗传学的发展以及新分子标记的开发,分子标记辅助育种技术开始趋于成熟,越来越受到育种家的青睐.