全 文 ：植物学通报 2005, 22 (增刊): 82~90
Chinese Bulletin of Botany
①国家 863计划项目(2003AA2071050)资助。
②通讯作者。Author for correspondence. E-mail: rapelab@public.wh.hb.cn
收稿日期: 2004-07-12 接受日期: 2005-01-10 责任编辑: 于昕
专 题 介 绍
作物分子标记辅助选择的研究进展、
影响因素及其发展策略①
刘志文 傅廷栋② 刘雪平 涂金星 陈宝元
(华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室, 国家油菜改良中心武汉分中心 武汉 430070)
摘要 随着分子标记技术及其检测手段的发展, 开发和应用成本的降低, 分子标记辅助选择(MAS)在作
物育种上的应用优势日益明显。本文综述了近年来MAS在基因聚合、基因转移和数量性状改良上的研
究进展。总结了MAS的影响因素, 包括标记与基因间的距离、目标性状的遗传率、群体大小、所用分子
标记的数目、类型和相位等。并提出育种和定位同步进行、选择合适分子标记类型和数量、简化DNA
提取方法、背景选择的逐步选择法、确定合适选择方案等MAS发展策略。
关键词 分子标记辅助选择, 作物育种, 质量性状, 数量性状
Advances, Influence Factors and Development Strategies in
Crop Molecular-assisted Selection
LIU Zhi-Wen FU Ting-Dong② LIU Xue-Ping TU Jin-Xing CHEN Bao-Yuan
(National Key Laboratory of Crop Genetic Improvement , National Center of Rapeseed Genetic Improvement
(Wuhan) , Huazhong Agricultural University , Wuhan 430070)
Abstract With the development of molecular marker technologies and detection techniques and the
decrease in the exploitation and application cost, molecular-assisted selection (MAS) shows superior
applications in crop breeding. This paper reviews the advances in gene pyramiding, gene transfer and
quantity trait improvements with MAS and summarizes the influence factors, such as the distance
between the gene of interest and markers, trait heredity, individual number of breeding population,
and marker number, type and phase. As a result, we propose that strategies for crop breeding with
MAS include mapping and breeding at the same time, determining molecular marker type and number,
simplifying the DNA extraction methods, and stepwise selection of background selection with a
suitable scheme.
Key words Molecular-assisted selection (MAS), Crop breeding, Quality trait, Quantitative trait loci
选择是育种中最重要环节之一, 传统育种
方法是通过表现型间接对基因型进行选择, 这种
选择方法存在周期长、效率低等许多缺点。
最有效的选择方法应是直接依据个体基因型进
832005 刘志文等: 作物分子标记辅助选择(MAS)的研究进展、影响因素及其发展策略
行选择, 分子标记的出现为这种直接选择提供了
可能。借助分子标记达到对目标性状基因型
选择的方法称为分子标记辅助选择(molecular-
assisted selection, MAS), 包括对目标基因跟踪
即前景选择(foreground selection)或称正向选择,
和对遗传背景选择(background selection), 也称
负向选择。背景选择可加快遗传背景恢复速
度, 缩短育种年限和减轻连锁累赘的作用。
1 分子标记辅助选择(MAS)的主要
进展
近年来基因组研究的迅速发展为许多农作
物提供了大量分子标记技术和多种多样的检测
手段, 使得MAS应用于作物遗传改良已成为现
实, 并已取得了长足进展, 主要集中体现在以下
几个方面。
1.1 基因聚合(gene pyramiding)
作物的有些农艺性状(抗病等)表达呈基因
累加作用, 即集中到某一品种中同效基因越多则
性状表达越充分。基因聚合(gene pyramiding)
就是将分散在不同品种中的优良性状基因通过
杂交、回交、复合杂交等手段聚合到同一个
品种中。在这一过程中, 一般只考虑目标基因
(前景)选择而不进行背景选择。
最成功的例子是抗病基因聚合。在水稻
抗白叶枯病上, Huang等(1997)运用MAS技术
分别将 2～4个白叶枯病抗性基因 Xa4、xa5、
xa13 和Xa21聚合到同一水稻(Oryza sativa)品
种中。在水稻抗稻瘟病上, Hittalmani等(2000)
选用3个含单抗性基因的近等基因系分别两两
杂交, 从F2代选到含有两个抗性基因的植株, 然
后将各含两个抗病基因的单株继续聚合杂交, 从
F2代选到了同时含有 Pi1/Piz-5/Pita的改良单
株。在小麦抗性基因聚合上, 王心宇等(2001)
利用与白粉病抗性基因 Pm2、Pm4a、Pm8和
Pm21紧密连锁的 RFLP (restriction fragment
length polymorphism)和 SCAR (sequence char-
acterized amplified region)标记进行MAS, 选到
分别聚合两个抗性基因的植株。
此外, 柳李旺等(2003)将棉花(Gossypium
hirsutum)胞质雄性不育恢复系0-613-2R与转Bt
基因抗虫棉 R019 (轮回亲本)杂交、回交产生
BC2群体。利用 CMS恢复基因 Rf1紧密连锁
的 3个 SSR (single soquence repeats)标记和 Bt
基因特异的 STS (sequence tagged site)标记进
行MAS, 培育出聚合有Rf1和Bt转基因抗虫棉
恢复系。
1.2 基因转移(gene transfer)
基因转移(gene transfer)或称基因渗入(gene
transgression)是指将供体亲本中有用基因(即目
标基因)转移或渗入到受体亲本遗传背景中, 从
而达到改良受体亲本个别性状的目的。育种
过程中将分子标记技术与回交育种相结合, 可以快
速地将与分子标记连锁的基因转移到另一个品种
中, 在这一过程中可同时进行前景和背景选择。
Chen等(2000) 以IRBB21为供体材料, 对生
产上广泛使用的‘明恢 63’进行MAS改良, 找
到 4个与 Xa21紧密连锁的 PCR标记。其中
RG103、248与Xa21共分离, C189、AB9分别
在Xa21两侧 0.8 cM和 3.0 cM处, 并且选用了
标记间最大图距不超过30 cM均匀分布于每条
染色体的 128个RFLP标记用于背景选择。通
过两代正向选择和负向选择, 将导入片段限定在
3.8 cM以内。在BC3F1代的250个抗性单株中,
运用RFLP标记选择到2株除目标区域外遗传
背景完全恢复为‘明恢63’的个体, 自交一代后
运用标记248选出基因型纯合的抗病单株, 从而
得到改良的‘明恢63’。彭应财等(2003)和童海
军等(2003)选育出抗病(Xa21)审定组合协优218
和Ⅱ优8220。王春明等(2003)利用抗叶蝉基因
Grh2的 CAPS (cleaved auplified plfmorphism
sequence)标记, 选出聚合抗叶蝉基因的水稻重
要中间材料。Liu 等(2003) 应用 MAS技术将
抗稻瘟病基因Pi1 回交转到‘珍汕97’中, 得到
背景恢复达 97.01%的抗病材料。王新望等
(2000)利用 3个 SCAR标记对 5Bph1b单体进行
84 22(增刊)
MAS, 仅3个世代就获得了3个冬小麦(Triticum
aestivum) ph1b中间育种系, 大大缩短小麦育种
年限, 加快了育种进程。夏军红等(2002)通过
MAS与传统选育相结合的手段, 将玉米(Zay
mays) S组CMS恢复主效基因Rf3进行有效转
移, 选出新型的恢复系MO17(Rf3)和 HZ85
(Rf3)。
1.3 数量性状的MAS
作物大多数农艺性状(如产量、品质、抗
逆性等)表现为数量性状遗传特点, 表现型与基
因型之间往往缺乏明显对应关系, 表达不仅受生
物体内部遗传背景较大影响, 还受外界环境条件
和发育阶段影响。对这些性状运用MAS, 育种
者可以在不同发育阶段, 不同环境直接根据个体
基因型进行选择, 既可以选择到单个主效QTL
(quantitative trait loci), 也可以选择到所有与
性状有关的微效位点, 从而避开了环境因素和
基因间互作带来的影响。虽然数量性状的操
作较质量性状困难得多, 但近年来也取得了许
多可喜成果。
Stuber(1995)通过MAS技术, 在回交过程
中同时进行前景选择和背景选择, 把定位与产量
有关的玉米QTLs分别从Tx303和Oh43转移到
B73和Mo17两个自交系中, 结果表明由这两个
新改良自交系组配的杂交种, 产量比对照杂交种
增产 15%以上。沈新莲等(2001)用 2个RAPD
(random anplified polymorphism DNA)标记和1
个SSR标记对一高强纤维主效QTL进行MAS,
提高了棉花纤维强度。研究者们利用 SSR标
记将产量相关的 QTL 从野生稻转入栽培稻
(Brondani et al., 2002; 邓启云等, 2004)。此外
在作物的品质、抗性等数量性状的改良上均
有较好的应用(Walker et al., 2002; Zhou et al.,
2003; Dholakia et al., 2003; Zhou et al., 2003)。
2 影响分子标记辅助选择(MAS)的
因素
大量理论和实践研究表明, 影响MAS选择
效率的因素非常复杂, 其中标记与基因(QTL)之
间的距离、目标性状的遗传率、群体大小和
性质、选用分子标记数目以及标记与基因
(QTL)的连锁相等是重要因子。
2.1 标记与连锁基因(QTL)间的连锁程度
前景选择的准确性主要取决于标记与目标
基因的连锁强度, 标记与基因连锁得愈紧密, 依
据标记进行选择的可靠性就愈高。若只用一
个标记对目标基因进行选择, 则标记与目标基因
连锁必须非常紧密, 才能达到较高正确率。在
理论上, 在F2代通过标记基因型MM选择目标
基因型QQ的正确概率P和标记与基因间重组
率 r有如下关系: P=(1-r)2, 若要求选择 P达到
95%以上, 则r不能超过2.5%, 当r超过10%时,
则 P降至 81%以下。如果用两侧相邻标记对
目标基因进行跟踪选择, 可大大提高选择正确
率。在单交换间无干扰的情况下, 在F2代通过
标记基因型M1M1和M2M2选择目标基因型QQ
的P值和 r有如下关系: P=(1-r1)2(1-r2)2/ [(1-r1)
(1-r2)+r1r2]2, 即使 r1、r2均达 20%时, 同时使
用两个标记P值仍然有88.5%。潘海军等(2003)
在水稻MAS(Xa23)中, 用单标记 RpdH5 和
RpdS1184 的准确率分别为91.10 %和87.13 % ,
同时使用这两个标记MAS准确率则达99.0 %,
可见双标记选择效率比单标记高。
此外, 重组值r也影响到由该标记位点等位
基因分离产生遗传方差的大小r值越小, 遗传方
差越大, 数量性状的选择效率越高(Dudley,
1993)。
2.2 性状的遗传率
性状的遗传率极大地影响MAS 选择效
率。遗传率较高的性状, 根据表型就可较有把
握地对其实施选择, 此时分子标记提供信息量较
少, MAS效率随性状遗传率增加而显著降低。
在群体大小有限的情况下, 低遗传率的性状
MAS相对效率较高, 但存在一个最适大小, 在此
限之下MAS效率会降低, 如在0.1～0.2时, MAS
效率会更高, 但出现负面试验频率也高一些
852005 刘志文等: 作物分子标记辅助选择(MAS)的研究进展、影响因素及其发展策略
(QTL检测能力下降等)。因此利用MAS技术
所选性状的遗传率应在中度(0.3～0.4)会更好
(Moreau et al., 1998; Berloo et al., 1999 )。
2.3 群体大小和性质
群体大小是制约MAS选择效率的重要因
素之一。一般情况下, MAS群体大小不应小于
200个。选择效率随着群体增加而加大, 特别
是在低世代, 遗传率较低的情况下尤为明显
(Hospital et al., 1997a; Moreau et al., 1998)。所需
群体数的大小随QTL数目的增加呈指数上升。
计算机模拟表明: 遗传率为0.1时, 转移5个QTL
较 2个所需群体将增加 8倍(Zhou et al., 2003)。
群体连锁不平衡性越大, MAS效率就越
高。由两个自交系杂交产生的F2群体, 其连锁
不平衡性往往最大, 因而其MAS效率也较高。
2.4 选用分子标记数目和类型
理论上标记数越多, 从中筛选出对目标性
状有显著效应的标记机会就越大, 因而应有利于
MAS, 事实上, MAS效率随标记数增加先增后
减。MAS效率主要取决于对目标性状有显著
效应的标记, 因而选择时所用标记数并非越多越
好。Gimelfarb和Lande (1994)的研究表明, 利
用6个标记时, MAS效率明显高于3个标记, 但
用12个甚至更多时, MAS效率在低世代时反而
降低, 在高世代时增幅很小。一条染色体上有
多个标记时, 存在一个最适标记密度, 在此之上
则相对效率降低。计算机模拟研究表明当每
条染色体上标记数增加到6个以上时效率降低
(Moreau et al., 1998), 最优距离为20 cM (Hospital
et al., 1997a)。
沈新莲等(2001)用2个RAPD标记和1个SSR
标记进行纤维强度QTL辅助选择, 比较显性标
记和共显性标记之间纯合基因型和杂合基因型
之间选择差异后, 认为共显性SSR标记(可有效
地剔除杂合基因型)对以加性/隐性为主遗传的
QTL进行MAS效果会更好。
2.5 显性标记的相位
对质量性状的选择, 无论目标基因是否显
隐性, 均需选择到纯合植株, 但显性标记无法鉴
定纯合与否。H a l e y 等( 1 9 9 4 )研究菜豆
(Phaseolus vulgaris)普通花叶病毒(BCMV)隐性
抗性基因(bc-3)两RAPD标记一个相引(M1, 1.9
cM), 另一个相斥连锁(M2, 7.1 cM)时, 用M1选
择到纯合抗病、杂合体、纯合感病比例分别
是 26.3%、72.5%、1.2%, 而用M2分别是 81.
8%、18.2%、0, 据此提出相斥相显性 RAPD
标记不论对显性还是隐性基因均可极大提高选
择效率。由此可预见用相斥相的显性SCAR标
记跟踪目标基因比相引相应更有效。
2.6 世代的影响
在早代(BC1)变异方差大, 重组个体多, 中选
机率大, 因此背景选择时间应在育种早期世代进
行, 随着世代的增加, 背景选择效率会逐渐下降
(Chen et al., 2000)。在早期世代, 分子标记与
QTL的连锁非平衡性较大; 随着世代的增加, 效
应较大的QTL被固定下来, MAS效率随之降低
(Hospital et al., 1997a; Luo, 1998)。
2.7 控制性状基因(QTL)数目
模拟研究发现随着QTL增加, MAS效率降
低。当目标性状由少数几个基因(1～3)控制时,
用标记选择对发掘遗传潜力非常有效; 然而当
目标性状由多个基因控制时, 由于需要选择世代
较多, 加剧了标记与QTL位点重组, 降低了标记
选择效果, 在少数QTL 可解释大部分变异的情
况下, MAS效率更高(吴为人等, 2002)。
2.8 控制数量性状QTL的划分、定位及其
效应分布
Q T L 的准确发现和对其效应无偏估计
(unbiased estimates of QTL effects)有助于MAS
效率提高(Willcox et al., 2002)。QTL精确定位
取决于分子连锁图谱的饱和度以及对QTL性状
的准确度量, 可利用永久分离群体通过反复试验
精确定位QTL。Bohn等(2001)提出用CV(cross
validation)和IV (validation with an independent
sample)分析方法对QTL效应和标记QTL遗传
方差进行无偏估计。
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互作大小直接影响着MAS效率。在特定
条件获得的QTL分子标记连锁关系在不同年份
间表现会不一致, 在不同环境下进行表型鉴定也
可能会造成QTL不一致。一般在不同年份间不
同时期不同地点均能检测到的QTL的效果较好。
基因型对QTL检测有较大影响, 杂交早代
植株基因型是杂合的, 随着自交代数增加, 许多
位点趋于纯合, 在早代选择的植株到高代表现会
与原先表现不一致, 应重新估价和筛选分子标记
(Hospital et al., 1997a)。同一性状在不同群体
间甚至不同群体大小间的QTL不一致, 这些因
素均影响 Q T L s 检测并影响 M A S 的效率
(Moreau et al., 1998)。实践中, 沈新莲等(2001)
在棉花纤维强度MAS改良过程中, QTL在不同遗
传背景、不同分离世代中稳定遗传, 效应稳定, 取
得了理想结果。
低遗传率(0.3)时, QTLs效应分布呈几何分
布较呈均等效率高, 但在高遗传率时二者间差异
不大(Berloo et al., 1998; 吴为人等, 2002)。
2.9 选择强度和QTLs的遗传方式和相位
在高选择强度下, 常规选择更易丢失有利
基因, MAS 效率随着选择强度升高而增加
(Berloo et al., 1998)。显性作用随着世代增加
而降低, 因此显性遗传QTLs的MAS效率高。
当对多个QTL进行选择时, 相引连锁比相斥连
锁MAS效率高(吴为人等, 2002)。此外, Chen
等(2000)发现用标记进行消除连锁累赘时, 两代
单交换选择效率比一代双交换高, 成本小。在
低遗传率(<0.3), 一类错误(假阳性)提高对MAS
效率反而有利(Hospital et al., 1997a)。在中等
或较低选择强度下, 目标基因(QTL)周围染色体
区段由较远端标记控制更有效(Hospital et al.,
1992)。
3 分子标记辅助选择(MAS)的发展
策略
在表型选择有效的情况下, MAS更适用
于隐性, 限性, 测定困难或费用昂贵以及未成
熟期鉴定性状。在实际运用过程中应用一
定策略, 降低应用成本, MAS的作用将可得
到更大发挥。
3.1 定位作图与育种同步进行
育种群体与定位群体之间的重组频率是有
变化的, 不一定相同, 在不同群体中QTL检测一
致性低, 而在同一群体不同世代中较高(Bohn et
al., 2001)。研究者对目标基因进行定位是为了
利用这些基因, 一个重要途径就是进行MAS提
高种育种效率, 为大规模培育优良品系或品种
创造条件, 而MAS希望使用在育种群体中与目
的基因重组率仍旧较低的标记。方宣钧等
(2001) 建议选择杂交亲本时尽量使用与育种直
接有关的材料, 所构建群体应尽可能做到既是
遗传研究群体, 又是育种群体, 这样定位与MAS
同步进行可缩短基因(QTL) 定位研究与育种应
用的距离, 提高育种效率和MAS效益。
3.2 选择合适标记类型
适合于MAS的分子标记必须符合如下几
个条件: 检测手段简单快捷, 易于实现自动化;
DNA质量要求不高, 用量少, 可以同时分析大量
样品; 信息量大, 分析效率高; 多态性好, 在基因
组中大量存在而且分布均匀; 开发成本和使用
成本低。目前已经发展出十几种标记技术, 比
较常用有 R F L P、R A P D、S S R、A F L P
(amplified fragment length polymorphism)、
SCAR、STS和 CAPS 等。
理想分子标记应该是建立在PCR技术基础
上, 重复性高, 在广泛基因背景下都能表达, 在
不同研究者中能相互交换使用, 并能有效跟踪目
标基因的标记, 如水稻抗白叶枯病基因Xa21标
记pTA248。而选用何种分子标记来进行MAS
选择, 直接关系到选择效果。对于前景(目标基
因)选择, 所有标记技术都可以采用, 但PCR标
记最佳, 共显性 SSR、CAPS和 STS是首选标
记, 其次是SCAR。至于背景选择, 应根据情况
灵活选用, 目前在低世代最合适的是 RAPD、
AFLP和SSR等, 但在高世代AFLP由于可检测
872005 刘志文等: 作物分子标记辅助选择(MAS)的研究进展、影响因素及其发展策略
到更多多态位点而优于其他标记。
夏军红等(2000)比较AFLP和SSR两种标记
背景选择的相关性, 发现达显著水平, 结果具有
同一性。因此, 在实际应用过程中, 选用一种
标记类型进行背景选择即可。
3.3 DNA提取的简化
1) 半粒种子提取供试DNA。将谷物类种
子切分成两部分, 带胚一半用于发芽播种, 另一
半胚乳用含蛋白酶K提取反应液, 50～55 ℃温
浴1小时, 快速离心, 100 ℃处理5分钟, 离心后
的上清液含有DNA, 可用作 PCR分析。每次
提取的DNA可进行25～50次STS反应和250～
1 000次 RAPD反应。与叶片DNA结果一致,
这种方法可进行早代选择(Chunwongse et al.,
1993; 翟文学等, 1996)。2)碱法抽提DNA。王
春明等(2003)从播种 1～2周后水稻幼苗上取
1～3 cm长叶片放入备有适量0.4 mol.L-1 NaOH
的离心管中, 用塑料棒碾磨至液体呈绿色, 加
160 mL Tris (100 mmol.L-1, PH7.5)充分混匀, 以稀
释60倍后的上清液(浓度约 5 ng.mL-1)作为模板
DNA (可置-20 ℃保存), 取 2 mL至PCR板中进
行CAPS 分析(反应体系为20 mL)。原有的DNA
大量提取法1个人平均1 天能提取6～8个样品,
而这些简便、快速DNA提取方法材料用量小,
程序简单, 化学试剂数量及用量少, DNA 质量
高、数量多, 每天均可以提取200个样品, 完全
可满足MAS育种需要。更简单的方法是利用
成熟花粉粒制成悬液(经旋涡振荡和高温物理作
用)后, 可作为一种快速、简便、廉价的基因
组DNA模板液直接用于 PCR扩增(朱苏文等,
2002)。
3.4 快速PCR检测手段和体系优化
建立快速的 P C R 检测技术, 检测显性
SCAR标记时, 可将琼脂糖凝胶电泳检测步骤省
去, 直接在PCR 反应管中加入EB 染色, 在紫外
灯下观测扩增产物的有无或者测定PCR产物浓
度, 鉴定是否有大量DNA 存在, 从而确定样品
中是否含有目标基因 (王新望等, 2000)。改造
染色系统, 利用甲烯蓝染琼脂糖凝胶, 可直接在
可见光下检测产物的有无。
减少PCR反应体积, 可从20 mL减少到15
甚至 10 mL, 可大大地降低费用。当同时筛选
到2个或以上的分子标记与目标性状连锁时, 扩
增产物具有不同长度但引物复性温度相匹配, 则
可以在同一 PCR条件下同时反应, 这种多重
PCR法的应用可显著地降低选择成本和筛选时
间(王孝宣等, 2003)。
3.5 背景选择逐步选择法
段红梅等(2003)对大豆MAS效果分析表
明, 用20条SSR引物与全部51条引物选出各株
系的遗传背景回复率数值不同, 排序也有差别,
但是选择到相同株系比例较高。同时比较不
同引物数目(10, 20, 30, 40)与全部51条引物遗传
背景回复率的相关性, 相关系数分别为0.7520、
0.8651、0.9344和0.9726, 随着引物增加, 相关
程度也在增加, 用40条引物几乎可得到51条的
相同选择效果。夏军红等(2000) 对玉米染色体
遗传背景回复率与基因组回复率的偏相关分析
研究表明, 绝大多数染色体与基因组遗传背景回
复率的偏相关达显著水平, 据此认为对有限数目
染色体(一条或多条)进行背景选择可以达到对
整个基因组选择类似结果。因此在背景选择
中, 当初始群体较大时, 可以根据少数引物淘汰
部分不符合选择要求的材料, 再对遗传背景回复
率较高的剩余材料增加标记进行进一步精确分
析, 在下一个世代对已恢复为轮回亲本的位点可
不再选择。采用这种逐步选择方式, 最终仍可
选到最佳株系, 这样可大大减少工作量, 提高选
择效率。
3.6 确定适宜的标记数量
使用3个分子标记的MAS(Xa23)符合率并
不比使用2个有显著提高(潘海军等, 2003), 在实
际应用中, 选择 2个位于基因两侧最近分子标
记, 这样不仅可以提高准确率, 而且可以增加中
选个体与受体亲本遗传背景同质性。Hospital
等(1997a)认为对每一个QTL最好用3个相邻的
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连锁标记进行跟踪选择, 其中一个靠近目标
QTL, 另两个近乎对称处在两侧。每条染色体
(200 cM)或每一连锁群上2～4个标记用于背景
选择, 可得到理想选择结果(段红梅等, 2003)。
选用标记时, 首先应筛选出效应显著标记, 当标
记达到限度后, 用低密度标记可降低成本减轻工
作量, 而不影响效率(Moreau et al., 1998)。
3.7 数量性状标记辅助选择的方法
根据选择依据不同, 数量性状标记辅助选
择方法可分为基因型选择和基因型值选择两
种。吴为人等(2002)用计算机模拟方法, 对两
种选择方法的潜力进行了比较, 结果显示, 两种
方法的基本规律相似, 除了在QTL数目很多又
效应相等的情况下基因型选择表现较优之外,
在其他情况下, 两种方法的效果差不多。相
对来说, 基因型选择方法可以避免非加性效应
和环境效应影响, 因此具有优越性, 但从应用角
度看, 基因型选择与基因型值选择相结合应是今
后的发展方向。
3.8 确定合适选择方案
对于一些虽受主效基因控制, 但可能还受
一些背景基因影响的性状, 只要供体亲本本身综
合性状优良, 就没有必要多次回交。可根据育
种目标不同而进行1～2次回交或不回交, 既可
节约成本, 提高育种成效, 又可防止导入的基因
丢失(罗彦长等, 2003)。在群体不够大, QTL定
位不够准确, 每次至多导入4个QTL, 并且分步
骤聚集QTL的回交育种方案比同时导入若干
QTL更有效(Hospital et al., 1997b)。用无重复
的多点田间试验比一点重复试验易控制基因型
与环境的互作并获得较大的遗传方差, 并且可以
检测出有利和不利QTLs, 提高MAS的效率, 降
低成本(Ho et al., 2002)。
Ribaut和Betran (1999) 提出QTL辅助选择
的 SLS (single large scale) MAS方法, 即要求
QTLs最好不超过3个, 而且这些QTLs在不同
的遗传背景及环境表达下稳定, 占的表型变异为
最大。Ho等(2002)提出了AB-QTL (advanced
backcross QTL)的选择方案, 该方案可以打破
QTLs间上位性作用, 微效的加性和显性QTLs
易检测出来, 该方法将QTL的鉴定延迟了2～3
代才进行, 但可以大大缩短从QTL 发现到品种
培育的时间, 从QTL的 发现到测试QTL-NIL系
仅需1～2年。Xie和Hu(1998)提出多性状同时
MAS改良方法能聚集数量性状育种值, 它的育
种效果比常规方法选择或单个性状改良更好。
因此, 我们可以根据育种的需要来确定合适的选
择方案。
4 展望
尽管分子标记辅助选择(MAS)的背景选择
效率很高, 但在育种实践中, 应将育种家的丰富
选择经验和标记辅助选择相结合, 依据个体表型
进行背景选择的传统方法仍不应抛弃。而
MAS普及的限制因素是成本与效益, 因此应降
低MAS的分析成本, 提高分析鉴定技术, 建立
简单规范的操作体系。可以相信, 随着分子生
物学研究的新成果及其发展的新技术不断出现
以及基因组学、生物信息学等研究的深入, 和
生物技术工作者与育种家围绕育种目标的真正
结合, MAS将会为作物育种作出更大贡献, 使作
物育种工作发生革命性变化。
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