全 文 ：生物杖术通报
· 综述与专论 · 丑了口了百付 口乙口 了’ 年增刊
分子标记育种在我国的研究进展
陈昌墙‘ 覃道攀 , 张志里 ,
‘湖南省常德市第七中学 , 常德 以 湖南师范大学生命科学学院 , 长沙
摘 要 现代生物技术的发展为利用外源基因培育优 良作物 品种提供了新的途径 。 简要综述了分子标记
育种在我国研究的总体情况以及我国在分子标记育种领域取得的成就 , 并对分子标记育种的前景进行 展望 。
关键词 分子标记 遗传育种 基因组
白犯 人 己 , 阴 、。 , 凌 《
, 卿 , 优 仃 , 哪
群
! ’
分子标记始于 世纪 年代 , 它是 水平
上遗传多样性的直接反映 。 分子标记技术具
有许多独特的优点 遗传多态性高 有些分子
标记有共显性遗传 即利用分子标记中可鉴别二倍
体中杂合体杂合基因型和纯合基因型 , 信息完整
在基因组中大量存在且分布均匀 表现为中性
即无基因多效性 , 不影响目标性状的表达
稳定性和重现性好 , 信息量大 , 分析效率高 检
测手段简单快捷 , 实验程序易于实现 自动化 开
发成本和使用成本低等。
年 , 我国分子标记育种研究与应用已逐渐
居于世界前沿水平 。 开发出 个 一 标记
及其应用软件 ,分子标记辅助育种中所用的标记已
开始实现从主要由国外引进到国外实用我国的分子
标记的转变 , 在小麦 、大豆 、水稻等作物遗传图谱的
构建上也取得了重要进展 。 一 通过 品种
审定的高产 、优质 、抗病虫 、抗逆新品种有 个 , 还
有 个新品系进人区试阶段 。
我国分子标记育种的总体情况
分子标记育种是在水稻 、小麦 、玉米 、大豆 、棉
花 、油菜等农作物上 , 通过利用与目标性状紧密连锁
的 分子标记对 目标性状进行间接选择 ,在早代
就能够对目标基因的转移进行准确 、稳定的选择 , 且
能克服隐性基因再度利用时识别困难的问题 , 从而
加速育种进程 ,提高育种效率 , 选育抗病 、优质高产
的品种 。 我国农作物分子标记育种研究始于 世
纪 年代初 , 在过去几年时间里 , 取得了重要进展 。
我国在分子标记育种领域取得的成就
我国无论从新基因的发掘 、新型分子标记开发
与重要 目标紧密连锁的分子标记的筛选鉴定 、利用
分子标记辅助选择转育 、追踪 、聚合优异目标基因以
及通过回交 、聚合杂交选育高产 、优质 、抗病虫 、抗逆
新品种等方面 , 均取得了非常显著的成果 。 在国内
外学术刊物上共发表文章 篇 , 其中 收录文
章 篇 。 在分子标记及辅助育种领域的许多研究
成果都已申请了中国国家发明专利 。 目前 , 新申请
的国家发明专利达 项 , 获得国家发明专利 项 ,
为我国利用分子标记技术培育新品种提供了保障 。
在利用分子标记辅助选育品种方 面 已居 国际
领先水平
作者简介 陈昌墙 一 , 女 , 中学生物教师 , 一 ·
年增刊 陈昌墙等 分子标记育种在我国的研究进展
已经建立了成熟的小麦 、水稻 、大豆 、棉花的分
子标记辅助育种技术体系 , 油菜的辅助育种技术体
系也基本建立 。
在小麦分子标记辅助育种上 , 中国农业科学院
作物科学研究所开展兼抗黄矮 、 白粉病的优质小麦
分子标记辅助育种技术研究 , 与山西省农业科学院
小麦所 、甘肃省张掖地区农科所等单位合作 , 利用自
己创造的抗黄矮 、白粉病材料和资助研发的分子标
记 ,通过穿梭育种育成 个抗黄矮 白粉病品种晋麦
、张春 、张春 , 在 一 年期间推广面
积达 万 耐 , 取得了明显的经济和社会效益 。
在水稻分子标记育种上 , 云南农业大学在国际
上首创利用水稻遗传多样性结合分子标记技术选配
品种 组合控制稻瘟病的方法 , 并将该法应用与水稻
生产中 , 一 年累计推广水稻 万 , ,
产生了显著的经济 、社会和生态效益 。
四农业大学应用分子标记育种技术将抗稻瘟
病基因 一 、 一 」和抗 白叶枯病基 因
、 分别导人不育系和恢复系 , 获得优质抗
病保持系和不育系 和 以及抗 病
、 , 抗病蜀恢 组配出稻米品质指标达国
家优质稻谷 一 二级标准 , 抗稻瘟病
和白叶枯病的高产杂交水稻新组合 个 , 获得 个
品系 , 其中 个进人区试 ,育成稻米品质的主要指标
达到国家一级米标准的新品种 个 优 和
优 。 年 , 所育成的水稻品种推广面积达
10.67 万 hm Z。
在大豆分子标记辅助育种上 , 中国农业科学院
作物科学研究所开展了大豆优质 、多抗基因分子标
记辅助选育及聚合育种技术研究和应用 , 成功地培
育出高油抗病品种东农 16 3 和 434 , 优质 、抗病 、丰
产品种东农46 号 , 以及国内第一个低豆腥味 (M )
品种中黄 18 和无豆腥味(缺失脂肪氧化酶 2 、 3 ) 高
产新品种五星一号等 , 这些品种于 2001 一 2 0 3 年累
计推广 23.95 万 hm Z , 创利润 34997.5 万元 , 产生了
显著的经济和社会效益 。
2
.
2 我国的分子标记及辅助 育种技术体 系已居于
国际先进 , 部分达到领先水平
我国的分子标记辅助育种中所用的标记已开始
实现从主要由国外引进到国外使用我国的分子标记
的转变 ,标志着我国的分子标记及辅助育种技术体
系已居于国际先进 、部分达到领先水平。
分子标记是标记辅助育种的基础 , 没有分子标
记 ,分子标记辅助育种就是无米之炊 。 我国目前所
用的分子标记大多来自国外 , 不仅数量远不能满足
需要 , 而且在使用上受到许多限制 , 如大多数分子标
记的拥有者提出的使用条件是不能将分子标记直接
用于与经济效益相关的研究中。 因此 , 发展有我国
资助知识产权的分子标记是当前我国分子标记育种
的关键 。
中国农业科学院作物科学研究所在我国国内首
次进行了大批量的分子标记开发 , 通过国际小麦
E ST 数据库的挖掘 , 开发出一批具有我国自主知识
产权的E ST 一S R 标记 , 同时编制开发出 EST 一S R 软
件 , 使我国在小麦新型分子标记开发方面取得突破
性进展 。 目前已从小麦的 EST 中开发出的 sS R 分
子标记 487 个 。 这些分子标记不仅具有普通分子标
记的功能 , 而且又是基因本身 , 因此可用于基因功能
研究 。
在其他新型分子标记开发上 , 中国科学院遗传
与发育生物学研究所通过水稻 93 一 1 1 、培矮 64 5 和
日本晴基因组序列的对比和生物信息学分析 , 完成
了 SN P 和 In D el 的染色体定位和配置 , 开发出水稻
新型 SN P 和 In Del 标记 4 00 多个 , 包括开发了一套
插人缺失大小为 lobp 的总数为 1 085 个的 xnn el标
记 ,这样可供利用的水稻分子标记数量大大增加了 ,
同时这些新型的基因表达序列 SN P 和 In D el 标记可
为育种的目标性状提供分离标记 , 甚至是基因本身
的标记 , 可望显著提高分子标记辅助育种的效率。
2
.
3 我国在遗传 图谱的构建上 已达到世界先进水
平
华中农业大学成功地将 SR AP 标记应用于棉花
遗传图谱的构建中 。 以邯郸 208 x Pi m a9 0 杂交产生
的 12 9 个 F:单株为作图群体 , 筛选多态性较好的76
个引物组合进行群体检测 , 共得到 285 个多态性标
记 , 对 285 个标记用 M A PM A“形EXP3 .0构建连锁
群(LO D ) 3.0 ) , 总长 3030.7eM , 覆盖整个棉花基因
组的 65 .4% , 标记间平均距离 12 .79c M 。 标记在整
个连锁群中分布比较均一 , 这是第一张用 sRA P 标
记构建的棉花分子遗传连锁图 。 进而采用 S R 和
生物技术通报 B to te chn ole 舒 2008 年增刊
SR A P 构建了一张较高密度(含 42 个连锁群 , 5 6 个
标记 , 覆盖棉花基 因组 3 0 cM , 标记平均间距在
sc M 以下)分子连锁图。
在小麦 、水稻 、大豆和油菜的遗传图谱构建上也
取得了重要进展 , 标志着我国在遗传图谱的构建上
已达到世界先进水平。
2
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4 新技术和新品种的推广应用也取得了较好的
成绩
用分子标记及聚合育种技术已育成了数十个高
产 、优质 、抗病虫或抗逆等新品种并已在生产上广泛
应用 ,取得了显著的经济和社会效益 ;所选育的品种
在 2001 一 2 0 03 年 间累计推广面积达 494 .94 万
hm , , 其中小麦236.65 万 hm , , 水稻 113.33 万 hm , ,
玉米 50 万 hm , , 大豆 63.25 万 hm , 。
3 展望
分子标记辅助育种是以基因的研究和利用为核
心 。 然而 , 为了突破分子育种尚不能广泛应用的限
制 , 在重视基因研究的同时 ,分子育种家还需要充分
评估其研究程序 ,加强多种模型的开发 , 整合不断增
长基因组学和生物信息学的知识 。 同时 , 还需要考
虑到由于分子育种的巨大经济效益 , 使培育品种的
结构正在发生变化 , 重视其应用效果的评估 。 但我
们还应清楚的看到 , 分子育种的发展离不开常规育
种 ,而且在今后相当长的一段时间内 , 常规育种方法
在作物品种选育中将起重要的主导作用 。 然而 , 以
抗除草剂转基因品种为代表的作物分子育种在全球
的发展事例证明 , 作物分子育种正在并将在作物育
种中发挥越来越大的作用 。
参 考 文 献
1 张志是 , 付秀芹 , 孙继英 , 等.生物技术通讯 , 2 0 8 , 19 ( 2 ) : 3 03 -
3 0 5
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7 谭亮萍 , 昊朝林 , 曾化伟.长江蔬菜 , 2 0 7 , ( 1 1 ) : 35 一 39 .
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