桃分子标记研究进展

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1、桃分子标记研究进展桃分子标记研究进展PeachPeach molecularmolecular markmark researchresearch developmentdevelopmentXXX 园艺学院 摘要摘要 桃在我国已有几千年的栽培历史，在我国水果市场中占有非常重要的地位。但 由于其耐贮性差，一直以来都是育种工作者进行品种改良的重要目标。但其常规杂交后 代单株占地面积大, 播种后 34 a 才能开花结果, 养护费用高, 育种周期长、效率低。 本文从桃的基因定位、遗传图谱的构建进行总结探索，将对其育种改良工作有推动和指 导作用。 关键词关键词 桃 分子标记 基因定位 遗传图谱 问题及

2、展望AbstractAbstract ththe peach has been planted for a long history in our country.It is very important in the fruit-market in our country . . But because not able to bear a longtime store,It has been an important target for the breeder to improve the peach cultivar for a long time.But the convention

3、al hybrid generation takes up a large field,blossoms three to four years after breeded,needs a high cost care.It takes a long time breeding cycle but with a low efficiency.This article summarises from the construction of the peachs genetic mapping and explores it. That Will have impetus and instruct

4、ion function to the breeding improvement work of peach. KeywordKeyword peach, molecular mark, genetic mapping construction ,problems and forecast 桃属于蔷薇科( Rasaceae) 桃属( Prunus) ,是我国最古老的果树树种,栽培历史悠久,分布 十分广泛,是我国重要的果树种类。桃是自花授粉果树, 许多重要的经济性状属于单基因 控制的质量性状,它的染色体数目少(2n = 16) ,基因组小,含有 0. 30 0. 02PgDNA , 大约有 3.

5、 0 108bp。只有拟南芥基因组的两倍,是最适合进行遗传学研究的多年生果 树之一。 分子标记是近年发展起来的一种较理想的遗传标记形式。如限制性片段长度多态性( R FL P) 、随机扩增多态性(RAPD) 、扩增片段长度多态性(AFLP) 、简单重复序列(SSR) 、 测定序列标签位点( STS) 、序列特异性扩增区域(SCAR) 、表达序列标签( EST) 、简单序 列长度多态性(SSL P) 、微卫星 DNA(MS) 、数量可变串联重复(VNTR) 等,已广泛应用于制 作遗传连锁图谱、基因标记定位和克隆、种质鉴定、分子标记辅助选择、遗传多样性分析 等多种研究领域。 1 分子标记技术在桃种

6、质资源研究上的应用分子标记技术在桃种质资源研究上的应用 目前,国家非常重视种质资源的收集、保存和利用工作。随着现代分子生物学发展,分 子标记为种质资源的亲缘演化、分类、种质保存等研究工作提供了有力的依据,使其能更有 效的保护、利用果树种质资源。 1. 1 桃属种的系统发育和分类 桃品种依果实特性分为普通桃、油桃、蟠桃，依用途可分为鲜食桃、加工桃及观赏桃 ，依果肉色泽分白肉桃、黄肉桃，依成熟期早晚可分为极早熟、早熟、中熟、晚熟和极晚 熟桃（果实发育期分别为 80 天以下、80100d、100120d、120150d、150d 以上） 1 。 有些学者将桃属分为 6 个种,即普通桃、新疆桃、甘肃桃

7、、光核桃、山毛桃、陕甘山桃,其 中蟠桃、油桃、寿星桃是普通桃的变种。随着分子标记在种质资源研究中的大量应用,对桃 种质资源的分类有了新的认识。杨英军对普通桃、新疆桃、山桃、甘肃桃及部分品种、变种进行多态性分析,新疆桃被归入普通桃中,推测它起源于普通桃。程中平等 2 也发现新 疆桃是普通桃的一个变种,并且确定了桃种间亲缘演化关系。郭金英等 3 对 110 份桃种质 进行聚类分析,也把新疆桃归为普通桃。俞明亮等采用 SSR 技术对桃的 6 个种和扁桃进行 了鉴定,现普通桃与新疆桃的亲缘关系最近,陕甘山桃与甘肃桃也有较近的亲缘关系,在相似 系数小于 0. 589 时,普通桃、新疆桃、陕甘山桃、甘肃桃

8、 4 个种被聚为一类,与这 4 个种 相近的为光核桃,其次为山桃,最远的为扁桃 4 。 1. 2 品种鉴定及分子检索表 桃的栽培历史悠久,品种繁多,同物异名、同名异物现象较为普遍,采用形态学和生化指 标来鉴定品种有很大局限性,而分子标记可从遗传本质上很准确的鉴定品种。Lu 等用 6 个 引物 40 个 RAPD 标记做出的 18 个根砧的聚类团与常规系谱遗传分析取得了一致结果。Ou arta 等鉴定了 29 个毛、油桃品种,除了 Redheaven 和紧凑型 Redheaven 未分开外,其他 品系一一分开。程中平等通过对 14 个蜜桃品种、37 个黄肉桃品种、13 个蟠桃品种、10 个寿星桃

9、品种、19 个油桃品种的基因组 DNA 扩增出的 180 个位点进行聚类,并运用特殊谱 带,建立了各个桃种的分子检索表,提出了优先保存的种质。 1. 3 种质资源的遗传多样性 桃多采用无性繁殖,有很高的遗传多样性,分子标记推进了种质资源的遗传多样性研究 。Marilyn 等在树状图的 12 个聚群中,90 个美国品种、自交系和欧洲、拉美的品种、自 交系形成了 3 个聚群,来自印、巴、俄、中的 13 个品种属于其他 9 个聚群,因此美国品种 的种质变异十分有限,而亚洲桃的种质资源十分丰富。程中平等对砧木类、寿星桃类、碧桃 类、垂枝桃类、红叶桃类、硬肉桃类、蜜桃类、水蜜桃类、蟠桃类、油桃类和黄肉桃

10、类进 行分析发现,寿星桃、垂枝桃、红叶桃和碧桃为较原始类,而硬肉桃、蜜桃、水蜜桃、蟠桃 、油桃和黄肉桃为较进化类。在遗传多样性方面,砧木类最高;红叶桃、蜜桃、蟠桃和黄肉 桃次之;寿星桃、碧桃、垂枝桃、硬肉桃和水蜜桃较低。 2 质量性状基因定位质量性状基因定位 质量性状基因常由单个或少数基因控制,应先找到与目的基因紧密连锁的分子标记,然 后利用相关软件进行作图,分子标记与目标性状基因连锁的紧密程度越高,结果就越准确,其 利用价值也越大。农作物和蔬菜作物在寻找与目的性状相连锁的分子标记时,通常用经过多 次回交筛选得到的近等基因系( near iso-geniclines ,NIL) 为研究材料,株

11、系间的差异只 在于某一目的性状,因此利用这种材料很容易找到与目的性状紧密连锁的分子标记。因多年 生果树要建立这样的群体材料几乎不可能,Michelmore 等建立的“混合分离分析”法( bul k segregantanalysis ,BSA) 很好地解决了这一困难,这一方法的理论基础是:两亲本分别 含目标性状的显隐性基因型,将后代分成两组,一类含有目标性状,另一类不含目标性状,对 两组的 DNA 进行多态性比较,就极可能找到与目标性状紧密连锁的分子标记。Chaparro 利 用这种方法,发现枝下垂性状(We) 与白花性状(w) 连锁,连锁距离 33 cM;重瓣花(Dl) 与圆 柱形(Br)

12、连锁,连锁距离 10 cM; 黄肉性状( Y) 与苹果酸脱氢酶位点(Mdhl) 连锁,连锁距 离 26 cM;柳叶形(Wa) 与一个新的矮化基因(DW3 ) 紧密连锁,遗传距离 0. 4 cM; 并且发现 WhiteGlory拥有一个雄性不育位点( Ps2 ) , Ps2 与以前报道的 Ps 基因是非等位的, Ps2 与枝下垂、白花基因连锁,连锁距离分别为 15. 5 cM 和 25. 3cM。Warburton 研究了 果肉质地、花粉育性和树体高矮和 3 个同工酶位点与 RAPD 标记间的连锁关系,并将黄肉基 因( Y) 和 3 个同工酶位点定位到桃的 RFL P 连锁图上。Salesses

13、 等筛选到与抗根癌线虫 连锁的 6 个标记,并且有两个标记位于基因两侧,遗传距离为 2. 9 cM。近年来,我国也进行 了桃有毛/ 无毛、白肉/ 黄肉等基因的分子标记定位研究。杨英军等 5 以桃品种京玉和 美味的正反交后代 69 株为试验材料,获得控制桃果实性状有毛/ 无毛、白肉/ 黄肉的 RAPD 分子连锁标记。由于 RAPD 技术稳定性低,也不能满足育种工作的需求,所以有必要将其转化为准确、稳定的 SCAR 标记,高慧敏等 6 成功的完成了白肉基因( Y) 和离核基因(F) 的 RAPD 标记向 SCAR 标记的转化。 3 连锁图谱的构建连锁图谱的构建 果树属于多年生植物,由于世代周期长及

14、其基因型的高度杂合性,因而选育一个新品种 比其它作物所费时间长,要求后代群体多,所花费资金也相对较高。分子遗传作图不仅在理 论上而且在育种实践上有十分重要的意义和使用价值。通过构建与目的基因紧密连锁的分 子标记的遗传图谱,为育种者指明了到达目标的最佳路径。果树植物分子遗传图谱不仅为育 种者提供了一份基本资料,还可利用分子标记开展早期选择,可大大提高育种效率,加速育种 进程,缩短育种周期,节省财力和物力。此外,人们利用已构建的果树植物遗传图谱,以与目 标性状紧密连锁的标记为起点通过染色体步移(chromosme walking) 技术,分离并克隆了目 标基因 7 。桃作为遗传基础较简单的树种,它

15、的连锁图谱研究工作进行的较为深入和广 泛,特别是在美国和欧洲国家开展了大量的构建图谱工作,现列举已报道的桃遗传连锁图构 建情况。 Sosinski B 等以 New Jersey KV77119 的 F1 代及其后代为材料构建的,柱型(Pi/ Br) 、矮生(Dw) 及紧凑型(Ct) 等性状上发生了分离,利用 F1 中 4 株自交产生 71 株 F2 代,该群体在冠型及果肉颜色( Y) 、花大小( Sh) 、花瓣数(Dl) 和颜色(W) 这些性状上发 生了分离。该图谱覆盖了 540 cM ,标记间平均距离 7 cM。 Rajapakse 等以Baily和Suncrest的 F2 代为作图群体,

16、分析了 145 个标记,包 括 51 个 RFL P 标记、12 个 RAPD 标记和 82 个 AFL P 标记,果肉色和粘核在该群体发生 了分离。该图谱覆盖 926 cM ,标记间平均距离 6 cM。此外,对影响果实品质的 5 个数量性 状(大小、重量、果汁 pH、含糖量、可溶性固形物) 进行了 QTL 定位。第三张连锁图是针 对根结线虫的抗性进行作图。该图谱选用砧木材料LovellNemared的后代进行作 图。用 21 个引物组合共扩增出 169 个 AFL P 标记,其中 157 个标记构建了 15 个连锁群, 覆盖近 1 300 cM ,找到了与抗根结线虫的两个基因(Mi ,Mij) 紧密连锁的两个 AFL P