全 文 ：植物学通报Chinese Bulletin of Botany 2008, 25 (2): 230-239, w w w .chinbullbotany.com
收稿日期: 2007-01-11; 接受日期: 2007-05-11
基金项目: 863计划(No.2006AA 100106)和湖北省重大科技攻关项目(No.2006AA 206A01)
* 通讯作者。E-mail: huqingy@public .w h.hb.cn
.专题介绍.
分子标记在油菜杂种优势利用中的研究进展
谭祖猛, 李云昌, 胡琼 *, 梅德圣, 程计华
中国农业科学院油料作物研究所国家油料作物改良中心, 农业部油料作物遗传改良重点实验室, 武汉 430062
摘要 杂种优势是一种普遍存在的生物学现象, 是提高作物产量的重要途径, 因而受到越来越广泛的重视。分子标记是近年
兴起的一种新型的生物技术, 国内外已利用RFLP、RAPD、AFLP、SSR、ISSR和SRAP等多种分子标记技术对油菜的杂种
优势进行了广泛的研究, 取得了很多有价值的研究成果。本文综述了分子标记在油菜授粉控制系统中关键基因标记、亲本遗
传多样性分析、杂种优势群划分、杂种纯度鉴定和杂种优势预测中的研究进展。通过对不同作物间的比较, 探讨了分子标记
在油菜杂种优势利用中的研究深度, 并对分子标记在油菜杂种优势预测中应注意的问题进行了讨论。
关键词 遗传多样性, 杂种优势, 分子标记, 优势预测, 油菜, 纯度鉴定
谭祖猛 , 李云昌 , 胡琼 , 梅德圣 , 程计华 (2008). 分子标记在油菜杂种优势利用中的研究进展. 植物学通报 25, 230-239.
杂种优势是指遗传背景不同的亲本杂交产生的 F1
代, 在生活力、生长势、适应性、抗逆性和丰产性等
方面比双亲更强的一种普遍的生物学现象。自 20 世纪
30年代杂种优势在玉米中应用获得高产以来, 其在农作
物生产中得到广泛的应用并取得了显著的增产效果, 成
为农作物增产的重要途径。油菜产量性状的杂种优势
显著, F1代产量可以超过其中亲值的30%-60% (Sernyk
and Stefansson, 1983; 傅廷栋, 1995), 因此油菜杂种
优势的研究得到国内外的广泛关注。目前, 杂交油菜的
推广面积已占油菜生产总面积的 50% 以上。油菜品种
进一步改良的目标就是在优质的基础上, 利用杂种优势
充分发掘增产潜力(傅廷栋, 2004)。
杂种优势的表现是杂交种中亲本遗传物质基因表达
的结果, 杂种优势的强弱取决于 2个亲本基因的表达情
况。近年发展起来的DNA分子标记是以DNA或mRNA
的多态性为基础的遗传标记, 能真实反映植物材料在遗
传物质上的差异, 为杂种优势的研究提供了新的研究方
法和手段。自从最早发现的 DNA 限制性片段长度多态
性 (res triction fragment length polymorphism, RFLP)
(Bostein et al., 1980)可以作为遗传标记以来, 分子标
记技术不断发展, 日新月异, 至今已建立了多种分子标记
技术。首先在玉米中发现 RFLP 标记遗传距离与 F1 杂
种优势的表现存在高度的相关性, 可用于杂种优势的预
测(Lee et al. , 1989; Smith et al., 1990)。随后, 随机
扩增多态性DNA (random amplified polymorphic DNA,
RAPD) (Welsh and McClelland, 1990)、简单序列重
复(simple sequence repeats , SSR) (Wu and Tanks ley,
1993 )、扩增片段长度多态性(am pl if ied f ragm en t
length polymorphism, AFLP) (Vos Phogers et al. ,
1995)、简单重复序列区间(int er-s imp le sequence
repeat, ISSR) (Joshi et al., 2000)、相关序列扩增多
态性(sequence-related amplified polymorphism,
SRAP) (Li and Quiros, 2001)和切割的扩增产物多态性
序列(cleaved amplified polymorphic sequence, CAPS)
(Barth et al., 2002) 等相继被用于杂种优势的研究中。
本文概述了这几种常用分子标记在油菜杂种优势相关基
因的选择、亲本遗传多样性分析、杂种优势群划分、
杂种纯度鉴定及杂种优势预测中的研究进展。
1 油菜授粉控制系统相关基因的分子标记
目前生产甘蓝型油菜杂种的主要授粉控制系统有细胞质
231谭祖猛等: 分子标记在油菜杂种优势利用中的研究进展
雄性不育(cytoplasmic male s teril ity, CMS)、细胞核
雄性不育(genic male sterili ty, GMS)、自交不亲和(self-
incompatibli lity , SI) 和化学杀雄等。亲本选择是组配强
优势杂交种的关键, 而有目的、高效地选择和鉴定育性
性状或自交亲和性状是亲本选择的前提。通过分子标记
技术对育性性状或自交亲和性状进行辅助选择, 可提高杂
交育种效率和加速品种改良进程。由于油菜中自交不亲
和系使用较少, 利用分子标记研究自交不亲和基因也不
多, 仅有 CAPS 分子标记被用于研究甘蓝型油菜自交不
亲和位点上的等位基因的特性, 结果表明 CAPS 分子标
记可以区分 3个不同等位基因(Mohring et al., 2005)。
本文重点综述育性相关基因的分子标记研究进展。
1.1 细胞核雄性不育相关基因的分子标记
油菜细胞核雄性不育可分为显性核不育和隐性核不育两
种类型, 具有育性稳定且不受环境因素影响的优点。利
用细胞核不育系统选育杂交种是通过两系或三系来实现
的, 包括细胞核雄性不育两型系和恢复系, 或不育系、
临保系和恢复系。目前, 分子标记在细胞核雄性不育途
径相关基因的研究中主要是对不育基因、可育基因和
恢复基因进行标记和定位。
1.1.1 与不育基因连锁的分子标记
在隐性细胞核雄性不育研究中,用 RAPD对甘蓝型油菜
隐性核不育株系涪优 AB及相应F1材料进行研究, 发现
1个与涪优A不育基因有关的标记带OPA-09330(蒋梁材
等, 2000)。在以甘蓝型油菜隐性上位核不育系 9012-
AB 为材料的研究中, 发现其不育性是由 2对隐性基因
(ms1和ms2)和1对隐性上位抑制基因(rf )的相互作用控
制的, 并找到与不育基因 ms 紧密连锁的 7个 AFLP 标
记,其中 6个与目标基因共分离, 另 1个标记的遗传图距
为 4.3 cM (Ke et al., 2005)。Yi 等(2006)研究隐性材
料S45AB近等基因系的1 974个单株, 筛选到7个与不
育基因 Bnm1紧密连锁的 AFLP标记, 并将其中两侧最
近的 AFLP标记转换为 SCAR标记(SC1和 SC7), 从而
将不育基因 Bnm1定位在 0.3 cM 的遗传图距之内。通
过标记在其它遗传图谱上的整合, 顺利将其中的标记
SC1定位到Tapidor×宁油7号和DH821×DHBao604的
2个作图群体中的第7连锁群上, 并从该连锁群上找到遗
传图距为 2.6 cM 的 SSR标记。这是目前隐性细胞核
雄性不育研究中定位最为精细并实现连锁群定位的不育
相关标记。
在显性细胞核雄性不育研究中, 用RAPD对甘蓝型
油菜显性核不育株系 37AB及相应F1材料进行研究, 发
现了 3个与 37A 不育基因连锁带: OPA-12750、OPA-
12600 和OPA-12500 (蒋梁材等, 2000)。为找到连锁更
加紧密的标记, 在用甘蓝型油菜显性细胞核雄性不育系
Rs1046A和双低油菜品种Samourai构建的回交分离群
体中,运用 AFLP和 SSR两种标记技术构建了甘蓝型油
菜的分子标记遗传连锁图谱, 并将显性细胞核雄性不育
基因(Ms )定位到第 10 连锁群(LG 1 0 )上。在群分法
(bulked segregation analysis , BSA)构建的不育池和可
育池中, 找到了 5个与不育基因紧密连锁的 AFLP标记,
其中 4个标记(E3M 15100、E7M1230、P13M8400 和
P10M13350)位于不育基因的同一侧, 与不育基因的遗传
图距分别为 3 . 7、5 . 2、5 . 9 和 8 . 9 c M , 1 个标记
(P6M6410)位于不育基因的另一侧, 与不育基因的遗传图
距为 5. 9 c M。将最有应用价值的标记 E3M1510 0 和
P6M6410的差异片段进行回收、克隆和测序, 结合PCR
步行方法, 成功地将这 2个 AFLP 标记转化为便于在育
种中应用的 SCAR标记(Lu et al. , 2004; 陆光远等,
2004a, 2004b)。在最近的研究中已获得了定位更加精
确的标记。利用192个单株的 F2群体(Rs1046A/195A-
14)构建了显性核不育基因和恢复基因的局部连锁遗传
图, 包括 20个AFLP标记和 2个 SCAR标记, 一共覆盖
10.4 cM的遗传区间, 其中 14个标记位于Ms/Mf 的一
侧, 7个标记位于另一侧, 1个标记与Ms/Mf共分离。近
期找到两侧最近的 2个标记, 与不育基因的遗传图距分
别为0.1 cM(E3M10580)和 1.0 cM(E1M13260) (Hong et
al. , 2006)。
1.1.2 与可育基因连锁的分子标记
在细胞核雄性不育系统中, 可育基因和不育基因属于等
位基因, 它们之间表现为显隐性关系。可育基因的标记
232 植物学通报 25(2) 2008
和定位有助于分析不育基因的不育类型和辅助细胞核雄
性不育基因的快速转育。在对油菜 79.7隐性细胞核雄
性不育两用系 XNAB的不育及可育单株进行研究时, 运
用不育、可育近等基因系(near isogenic lines , NILs)
对比分析的方法检测到 2个与可育基因连锁的RAPD分
子标记(干滟等, 1999)。而在研究甘蓝型油菜双隐性核
不育系 117AB中, 也找到了与育性基因Ms连锁的 6个
AFLP 片段(Y 1、K1、K2、K3、K 4和 K5) , 这些标记
片段和Ms 的遗传图距均小于 8 cM, 并将 K2标记成功
地转换成 SCAR 标记(Ke et al. , 2004)。涂金星等
(1999)用群分法(BS A)筛选到了与甘蓝型油菜双隐性
核不育材料S45AB中育性基因Ms1连锁的2个RAPD
标记, 并且证明 P6-9紫茎基因Pur与可育基因Ms1位
于同一连锁群上。
1.1.3 恢复基因的分子标记
恢复基因分子标记的建立有助于快速选育出恢复力强且
稳定的恢复系, 节省大量测交和后代育性鉴定的时间和
工作量。蒋梁材等(2000)用 RAPD对甘蓝型油菜隐性
核不育株系涪优 A B、显性核不育株 37A B、广恢系
DGCR98-3752、RGCR97-1及 F1材料进行研究, 结果
发现OPA-13700 是与 37A 育性恢复基因连锁的分子标
记,OPA-20500、OPA-20450和OPA-20350是与涪优 A
不育恢复基因连锁的分子标记。37A 和涪优 A 恢复基
因的 RAPD标记不同是由于 37A 和涪优 A 属于不同的
不育系统。Hong 等(2006)利用近等基因系结合BS A
法, 对 Rs1046AB的 137个单株进行研究, 获得了 6个
与恢复基因紧密连锁的 AFLP 标记, 遗传距离分别为
0.7 cM (HAD、HDC和 HDF)、1.4 cM (HDB)和 3.6
cM(HDE 和 HDG), 它们全部位于目标基因的同一侧。
将较近的 4个标记(HDA、HAB、HAC和 HAF)转化为
稳定的 SCAR标记, 这些SCAR标记与原始的AFLP标
记定位在连锁图同一位置, 这是目前油菜中定位比较精
细的恢复基因标记。
1.2 细胞质雄性不育育性基因的分子标记
细胞质雄性不育是由细胞质中线粒体基因组决定的, 属
母性遗传。细胞质雄性不育基因的标记在分子标记辅
助选择中没有意义。但是, 通过鉴定线粒体中雄性不育
基因而建立起的基因特异性标记, 可以为不育胞质类型
鉴定提供技术手段。相反, 细胞质雄性不育恢复基因分
子标记的鉴定对恢复系的有效改良意义重大。程计华
等(2006)对主要作物细胞质雄性不育恢复基因分子标记
的研究进展已有综述, 包括了油菜部分, 这里只做简述。
1.2.1 细胞质雄性不育基因的鉴定及其特异性
标记
油菜有 pol、nap、ogura和 tour等几种不育胞质类型。
在Polima胞质中, 位于atp6基因上游的嵌合基因orf224
与 CMS密切相关(Singh and Brown, 1991)。orf224由
orfB 5端 58个氨基酸编码序列和未知来源的 501个核
苷酸序列组成, orf224的下游是截断的 t rnfM假基因和
atp6基因, 而正常胞质 atp6基因的 5上游只有完整的
t rnfM假基因。对油菜体细胞杂种后代的分析表明, 凡
表现pol胞质不育的杂种后代都含有orf224/atp6基因座
位, 该座位与 pol CMS 性状高度连锁(L ’Homme and
Brown, 1993; Singh and Brown, 1993; Wang and
Ketela, 1995)。在Ogura胞质中, 存在 1个 2.5 kb的
NcoI片段, 该片段在 CMS 胞质杂种复育突变体和可育
系中均不存在, 其1.4 kb的转录本也仅仅出现在Ogura胞
质的不育株中(Bonhomme et al., 1991)。在 Nco2.5中
存在 orf138、orf158 2个 orf和 1个 tRNA基因(trnfM)。
orf138和 orf158共转录成 1.4 kb的mRNA。orf138的
转录本为不育的胞质杂种特有, 翻译为 19 kDa的多肽。
而 o r f 158 的转录本在可育与不育胞质杂种中都存在
(Bonhomme et al., 1992)。在 nap胞质的mtDNA 中
存在一个特异的 orf222, 它与 nad5和 orf139基因共同
转录, orf222编码的蛋白质与pol CMS特有的orf224编
码的蛋白质有79%的相似性, 在正常胞质的甘蓝型油菜
中没有 orf222基因, 因此该基因可能是 nap CMS相关
基因位点(L ’Homme et al. , 1997 )。本实验室利用
orf224、orf138和 orf222的序列设计引物, 分别获得了
pol、ogura和 nap不育胞质的特异片段, 可以用来鉴定
育种材料的细胞质类型。
233谭祖猛等: 分子标记在油菜杂种优势利用中的研究进展
1.2.2 细胞质雄性不育恢复基因的分子标记
不同的雄性不育系统恢保关系不同, 其恢复系及恢复基
因的来源也不相同。Pol和Ogura是生产上应用最多的
2个不育胞质系统, 其恢复基因的分子标记研究也受到广
泛重视。利用近等基因系(NILs)或杂交及回交后代的分
离群体, Jean等(1997)、王俊霞等(2000)、张明龙等
(2004)和Liu等( 2005)分别鉴定出与Pol CMS恢复基因
紧密连锁的 RFLP和 RAPD标记, 其中与恢复基因连锁
最紧密的一个 RAP D标记与恢复基因的遗传距离仅为
5.47 cM。Wang等(2000)将鉴定出的恢复基因分子标
记成功转化为SCAR标记, 用其进行分子标记辅助选择,
在较短时间内培育出了抗病性强的恢复系。
Ogura CMS有 3个不连锁的非等位育性恢复基因,
分别位于 Rs1、Rs2和 Rs7连锁群上(Bett and Lydiate,
2004)。与Ogura不育胞质恢复基因紧密连锁的 AFLP
及 RAPD标记早已获得(Delourme et al., 1994; Hansen
et al., 1997; Delourme et al., 1998; Murayama et al.,
2002 ) , 其中 A FLP 标记还被成功转化为 S TS 标记
(Murayama et al., 2002)。Hansen等(1997)利用鉴定出
的RAPD标记, 从4 605个BC1F2群体中成功鉴定出906
个纯合恢复单株, 从而认为这些RAPD标记可以用来对恢
复基因进行有效的辅助选择。实际上, 由于Ogura CMS
的恢复基因已被鉴定出来(Brown et al., 2003; Desloire
et al., 2003; Koizuka et al., 2003), 使根据基因序列设计
PCR引物寻找基因特异性分子标记, 从而进行更为有效
的辅助选择成为可能。其它不育系统恢复基因的分子标
记研究还包括nap和tour两个不育胞质系统。在MI CMS
(属于nap系统)的研究中, 利用F2育性分离群体为基础群
体, 结合 BSA法, 获得了与MI CMS恢复基因 Rfm连锁
的 2个 RAPD标记, 它们位于恢复基因的两侧, 遗传图距
分别为5.6和17.3 cM (张洁夫等, 2005)。有关tour CMS
恢复基因分子标记研究的报道不多, 仅Janeja等(2003)鉴
定出 2个遗传距离较远的 AFLP 标记, 但实用性较差。
2 油菜杂交亲本遗传差异分子标记鉴定
及杂种优势群划分
亲本的遗传差异分析是杂种优势研究中的一个重要内容,
充分了解亲本之间的遗传差异, 可将亲本材料划分为不
同的杂种优势群, 有助于指导强优势杂交组合的选配。
通过 DNA 分子标记划分的杂种优势群与根据系谱资料
划分的结果基本一致, 既不受环境的影响, 也不受系谱资
料不全的限制, 成为选配杂交组合的重要技术依据。
在用RFLP标记对甘蓝型油菜的遗传多样性研究中,
孟金陵等(1996)对 59个甘蓝型油菜品种的遗传多样性
分析结果表明, 46个中国品种可划分为6组, 9个欧洲冬
油菜聚成的1组与中国的6组间存在较显著的遗传距离,
因此提出可用欧洲冬油菜扩大中国油菜的遗传基础, 杂
种优势利用模式可采用中国油菜与欧洲冬油菜杂交。
伍宁丰等(1997)利用 RAPD标记对我国 7省市和国外引
进的40个甘蓝型油菜品种的遗传多样性进行了研究, 结
果表明, 40个品种的甘蓝型油菜存在着广泛的遗传变异,
聚类分析可将它们分为 3大类群。利用 SSR标记也成
功地将欧洲甘蓝型油菜中的 96个基因型划分为 4个类
群: 春油菜及饲料油菜、冬油菜、冬性饲料油菜和蔬
菜型油菜(Hasan et al., 2006)。利用 SSR标记不仅能
够分析油菜不同种间的遗传多样性, 而且能够鉴别同一
品种内不同个体间的差异(Poulsen et al. , 1993)。用
ISSR标记研究 24 份中国半冬性、瑞典冬性和瑞典春
性油菜的遗传多样性, 结果显示性状的主成分分析结果
与聚类分析结果相似, 中国半冬性、瑞典冬性和瑞典春
性 3类材料彼此间区别明显, 中国半冬性油菜与瑞典冬
性油菜的遗传关系比与瑞典春性油菜的关系近(马朝芝
等, 2003a)。在用 SRAP 标记对甘蓝型油菜的 10个保
持系和 12个恢复系的研究中, 根据 SRAP 标记划分的
类群同农艺性状及系谱分析高度一致(Ri az e t al . ,
2001)。沈金雄等利用 AFLP、RAPD、SSR和 ISSR
标记研究甘蓝型油菜自交不亲和系遗传多样性的结果也
表明, 基于分子标记对遗传类群的划分与材料来源及系
谱分析结果基本一致(沈金雄等, 2002, 2004a)。而在
用RAPD和RFLP标记对甘蓝型杂交油菜亲本遗传多样
性的分析中, 还发现不育系与恢复系之间的遗传差异大
于不育系内和恢复系内的遗传差异(马朝芝等, 2003b)。
张书芬等(2005)通过比较RAPD、SSR和 AFLP 3种
分子标记在不同甘蓝型油菜品系的多态性表现, 认为在
234 植物学通报 25(2) 2008
研究油菜品种遗传距离时 AFLP和 SSR比 RAPD标记
效果更好。
3 利用分子标记鉴定油菜杂种纯度
在甘蓝型油菜细胞质雄性不育系(CM S)杂种、自交不
亲和系(SI)杂种中, 由于不育系在一定的环境条件下会出
现微量花粉或制种技术问题, 难以保证 100%的杂种纯
度(李冬肖等, 1996)。研究结果表明, 由微量花粉产生
的不育株对杂种产量有较大影响, 要保持杂种的产量优
势, 纯度必须达到 85% 以上(陈卫江等, 2002)。因此建
立快速、简捷的杂种纯度鉴定方法对杂交种的利用十
分重要。以往杂种油菜的纯度鉴定一般采用大田异地
鉴定或同工酶鉴定(傅廷栋, 1995), 但是大田异地鉴定费
时费力, 检测周期长; 同工酶鉴定谱带少, 差异有限, 不
同器官、不同生长时期带型差异不稳定, 不能完全显示
品种间基因型差异, 难以满足大量品种的准确检测。
DNA分子标记技术在杂种纯度鉴定中越来越受到青睐。
王灏等(2002)用1个RAPD标记引物S1117对人为掺入
父母本种子的杂种样品进行纯度鉴定, 检测结果与预期
相吻合, 表明利用RAPD标记检测杂种纯度结果准确可
靠。梅德圣等(2005)用 AFLP标记对中油杂 2号种子纯
度进行鉴定, 发现 1对 AFLP 引物 E33M59有 3条母本
特异带和 7条父本特异带, 可以有效鉴定中油杂 2号种
子纯度。用 SSR标记对自交不亲和系杂种和雄性不育
杂种进行纯度鉴定的结果与田间种植鉴定的结果非常接
近, 因此SSR标记不仅可以用于识别更多的非杂交种单
株, 还可以用于不同品种(组合)的真实性鉴别, 它与
RAPD和AFLP标记相比具有更为简便可靠的优点(沈金
雄等, 2004b; 刘平武等, 2005; 梅德圣等, 2006)。
利用分子标记进行杂种纯度鉴定, 前提条件是分子
标记在杂交亲本间具有多态性, 因而通过筛选获得可鉴
别亲本的 PCR引物是分子标记鉴定杂种纯度的关键所
在。由于强优势组合的不育系和恢复系亲本间往往遗
传差异较大, 比较容易鉴定出多态性。加上越来越多的
甘蓝型油菜基因组序列的公布, 更多的引物序列和分子
标记技术被公开, 未来在利用分子标记鉴定油菜杂交种
纯度上将不会存在技术问题。本实验室已经利用 SSR
技术建立了几乎所有本课题组育成的杂交种的种子纯度
鉴定方法。
4 利用分子标记预测油菜杂种优势
鉴定杂种优势一般通过配合力测定来实现, 但由于需组
配大量杂交组合并进行田间评价, 周期长, 受环境影响较
大, 有效预测杂种优势已成为杂种优势研究的重要课
题。在油菜杂种优势的预测研究中, 前人从维生素含
量、同工酶、叶绿体、线粒体互补和细胞匀浆法等方
面进行了研究, 但预测效果都不理想(傅廷栋, 1995)。
分子标记技术的发展为杂种优势预测提供了新的手段,
前期研究也取得了一定进展。
Diers 等(1996)用 RFLP 标记估算甘蓝型油菜品种
及其衍生自交系间的遗传距离, 并把亲本间的遗传距离
与用其配制的F1杂种产量进行相关性分析, 结果表明亲
本间遗传距离愈远, F1 杂种的产量则愈高, 其相关系数
为0.159, 达到5%的显著水平。Yu等(2004)应用RAPD
标记估算出的遗传距离与杂种的株高、每角粒数及产
量均呈显著相关。Riaz 等(2001)利用 SRAP 标记研究
甘蓝型油菜的保持系和恢复系遗传差异, 发现亲本间
SRA P 分子标记估算的遗传距离与杂种产量、中亲优
势及超亲优势呈显著相关, 遗传距离和产量的相关系数
高达 0.64。然而, 胡胜武等(2003)用 RAPD分子标记估
算出的亲本遗传距离与杂种产量和产量杂种优势的相关
系数都未达显著水平。沈金雄等(2002, 2004a)以甘蓝
型油菜自交不亲和系及其杂种 F 1 代为材料, 应用
AFLP、RAPD、SSR和 ISSR 4种分子标记技术研究
亲本的遗传距离及其与杂种产量、含油量的关系, 结果
发现AFLP和RAPD分子标记遗传距离与杂种单株产量
呈极显著正相关, 而与种子含油量呈极显著负相关, 但两
者的决定系数均较小(0.102 4和0.109 9), SSR和ISSR
标记的遗传距离与杂种单株产量呈极显著正相关, 决定
系数也较小(0.160 2)。由此认为分子标记遗传距离难
以预测甘蓝型油菜自交不亲和系杂种的产量、含油量
及其优势。笔者利用 SSR和 SRAP两种分子标记对细
235谭祖猛等: 分子标记在油菜杂种优势利用中的研究进展
胞质雄性不育的 3个保持系和 4个恢复系进行遗传距离
分析, 并结合产量杂种优势鉴定, 结果表明SRAP 标记
是预测甘蓝型油菜杂种优势的一种有效的辅助方法, 遗
传距离与超亲优势的相关系数达到 0 . 657 (谭祖猛等,
2007 )。
5 问题与展望
在油菜杂种优势的利用中, 分子标记作为一种新型生物
技术手段, 在授粉控制系统相关的基因辅助选择、杂交
种纯度鉴定、杂种优势类群划分及产量优势的预测中
得到越来越多的应用, 对杂交种亲本系的选育、强优势
组合的选配和杂交种的应用均起着积极的推动作用。
但是, 与其它作物相比, 目前分子标记在油菜杂种优势利
用中的研究还存在较大差距, 特别是在应用新的分子标
记方法上, 例如在小麦中应用的 RAMP(random ampli-
fied microsatellite polymorphism)(Yang et al. , 2006)
和 SAMPL(selec tive amplificat ion of microsatell ite
polymorphic loci)(Roy et al. , 2002)标记、在大麦中
应用的 SNP(s i ng le nuc leot ide po ly morphi sm )
(Soleimani et al. , 2007) 标记、在番茄和胡椒中应用
的 STS(sequence tagged site)(Chen et al. , 2006b;
Soleimani et al. , 2007)和 SSAP(retrot ransposon-
based sequence-specific amplification polymorphism)
(Tam et al. , 2005)及向日葵细胞核雄性不育基因的
TRAP(target region amplified polymorphism)(Chen et
al., 2006a)标记等。
在育性相关基因分子标记的研究中, 还需进行连锁
更为紧密的分子标记鉴定, 特别是鉴定出与显性不育基
因或恢复基因连锁的共显性分子标记, 才能真正提高分
子标记辅助选择的效率, 并应用于图位克隆相关育性基
因。而在杂种优势的预测方面, 虽然目前可用于预测杂
种优势的分子标记很多, 但预测结果均不理想, 所估算的
遗传距离与杂种优势的相关系数很低, 这可能与所获得
的分子标记与杂种优势性状表达的相关性不高有关。
一般来说, 用分子标记鉴定的遗传距离是通过不同材料
基因组上的核酸序列信息的多态性来估算的, 所鉴定的
区域, 有的分布在整个基因组(如 RAPD、AFLP和SSR
等), 有的则分布在开放阅读框(如 SRAP)。所以各种分
子标记所揭示的遗传差异不相同, 它们与产量和产量优
势表现的相关程度也不相同, 使得预测结果差异较大。
遗传距离与杂种优势的关系可能并不是简单的线性关系,
不是遗传距离越大, 产量优势越高。在特定的群体中,
只有适当的遗传距离才可能产生较高的产量优势(陈卫江
等, 1997)。由于通过分子标记只能部分预测杂种优势
(Sarawat et al., 1993), 因此该技术只能作为配合力测
定的一种辅助手段在育种中加以利用。
为了提高分子标记预测杂种优势的准确性, 选择与
产量性状及杂种优势连锁程度高的分子标记体系至关重
要。一种新的分子标记靶位区域扩增多态性(TRA P )
(Hu and Vick , 2003)可能是一种有效的分子标记。与
SRAP、RAPD 和 AFLP 等无需基因组序列信息的标
记技术不同, TRAP技术基于已知的 cDNA或 EST序列
信息, 使用一个固定引物和一个任意引物, 任意引物与
SRAP所用的一样, 是一段以富含AT或GC为核心、可
与内含子或外显子区配对的随机序列。固定引物可以
引用公用数据库中与油菜产量性状或产量杂种优势相关
的EST序列设计而来, 这样检测出来的多态性位点可能
与杂种优势的性状表现更加密切, 从而提高产量杂种优
势的预测准确性。
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review s the new molecular marker sys tems of RFLP, RAPD, AFLP, SSR, ISSR and SRAP that have provided valuable results in the
application of heterosis in rapeseed in terms of molecular markers of genes involved in pollination control s ystem, genetic diversity
analysis , c lassif ication of heterotic groups , determination of hybrid seed pur ity and heteros is predic tion. Key is sues in heteros is
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(责任编辑: 白羽红)
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