全 文 ：收稿日期:2007-05-29
作者简介:邹明学,男,首都师范大学在读硕士研究生,电话:010-51503039,E-mail:greatdream001@126.com
通讯作者:许勇,研究员,博士生导师,电话:010-51503035,E-mail:xuyong@nercv.com
葫芦科瓜类作物在我国水果蔬菜生产中占有
重要地位。西瓜是世界第五大水果,我国是西瓜的
生产、消费大国,西瓜播种面积占世界的 60%,西瓜
的栽培在我国的农村经济发展起着越来越重要的
作用;黄瓜是我国保护地生产的第一大蔬菜作物,
对保障蔬菜的周年供应起着重要作用;甜瓜是一种
世界性的园艺作物,中国、西班牙、美国、日本等国
家均有广泛栽培。我国的甜瓜栽培已有 3000多年
的历史,是世界上最早栽培甜瓜的国家之一,也是
世界上甜瓜栽培面积最大、产量最高的国家。
分子标记辅助育种就是利用与作物重要性状
连锁的 DNA标记或功能基因来改良植物品种的现
代分子育种技术,它主要包括分子标记辅助选择
(marker-assistedselectionMAS)和分子标记辅助杂
种选育两个方面[1]。由于分子标记具有诸多优点使
得使它的应用越来越广泛,主要涉及分子遗传图谱
的构建、遗传多样性研究、亲缘关系鉴定、重要基因
的标记与定位、分子标记辅助选择、基因的图位克
隆、比较基因组研究及物种进化关系的研究等许多
领域。
开展葫芦科瓜类作物的基因组学与分子标记
辅助育种技术的研究,有助于提高葫芦科瓜类作物
的育种水平[2]。20多年来葫芦科瓜类作物在分子连
锁图谱,种质资源,基因定位以及分子标记辅助选
择方面取得了很大进展。通过对分子标记技术在葫
芦科瓜类育种工作中的进展和应用现状进行综述,
以期为今后葫芦科瓜类育种提供指导。
1 遗传连锁图谱研究进展
遗传图谱是指以遗传标记(已知性状的基因或
特定 DNA序列)间重组频率为基础的染色体或基
葫芦科瓜类作物分子标记辅助育种研究进展
邹明学 1,2 许勇 2 张海英 2 郭绍贵 2 宫国义 2
(1首都师范大学生命科学学院,北京 100037;2国家蔬菜工程技术研究中心,北京 100097)
摘 要: 综述了几种常用分子标记在葫芦科瓜类作物遗传图谱构建、重要性状基因定位、遗传多样性及亲缘关系分
析、分子标记辅助选择及在葫芦科遗传育种中的应用,对目前葫芦科遗传育种中应用分子标记技术存在的问题和解决方案
进行了探讨,并对葫芦科分子标记辅助育种的前景做了展望。
关键词: 葫芦科 分子标记 遗传图谱 基因定位 标记辅助选择
ProgressinMolecularMarker-AssistedBreedingof
Cucurbitaceae
ZouMingxue1,2 XuYong2 ZhangHaiying2 GuoShaogui2 GongGuoyi2
(1ColegeofLifeScience,CapitalNormalUniversity,Beijing100037;2NationalEngineeringResearchCenterforVegetables,
Beijing100097)
Abstract: Thepapersummarizestheapplicationsofmolecularmarkersintheconstructionofgeneticlinkage
maps,geneticmappingoftheimportanttraits,analysisofgermplasm diversitiesandgeneticrelations,molecularmarker-
asistedselection,theapplicationsofthegeneticsandbreedinginCucurbitaceae.Theproblemsandsolutionsofmolecular
markersingeneticsandbreedingofCucurbitaceaearediscused.Theprospectofmolecularmarker-asistedbreedingof
CucurbitaceaeisviewedinordertoimprovetheresearchinthisfieldinChina.
Keywords: Cucurbitaceae Molecularmarker Geneticmap Locationofgene MAS
生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN·技术与方法· 2007年第4期
DOI:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2007.04.038
2007年第4期
因内位点的相对位置的线性排列图[3]。遗传图谱的
构建,是遗传学研究中一个很重要的领域,是基因
定位与图位克隆乃至基因组结构与功能研究的基
础,也是在分子遗传基础上强化分子标记辅助育种
的依据。一张包含各种形态学标记、细胞学标记和
大量分子标记的某作物的遗传图谱是对该作物进
行分子生物学深入研究的基础,也为新品种选育工
作和分子标记辅助育种提供准确快捷的工具[4]。
1.1 西瓜遗传图谱研究进展
西瓜是遗传背景较为狭窄的作物,其遗传图谱
的构建主要利用野生种或栽培种中的野生类型与
栽培品种杂交的后代群体为实验材料。一般是从非
永久性群体入手到永久性群体获得较为通用的遗
传图谱。
非永久性群体的西瓜遗传图谱研究的较多主
要有以下几张:第一张西瓜遗传图谱是 1996年由
Hashizume利用[(H-7×SA-1)×SA-1]获得一个由近
交系和野生类型杂交的 BC1群体构建的全长
524cM包括 58个 RAPD标记,1个同工酶标记,1
个 RFLP标记和 2个形态标记,分为 11个连锁群
的遗传图谱[5]。2003年 Hashizume等又利用 H-7和
SA-1杂交获得的 F2群体构建了一张图谱,该图谱
全长 2384cM,包括 477个 RAPD标记,53个 RFLP
标记,23个ISSR标记,1个同工酶标记,分为11个连
锁群[6]。新图谱标记数量多,但是基因组长度过长,图
谱还不够饱和。2001年 Levi等利用[(PI296341-FR×
NHM)×NHM (NewHampshireMidget)]形成的 BC1
群体构建了全长 1295cM包括 155个 RAPD标记
和 1个 SCAR标记,分为 17个连锁群 [7]。2002年
Levi等又利用 (Grifin14113×NHM)×PI386015形成
的测交群体构建了一张全长 1162.5cM包括 141个
RAPD标记,27个 ISSR标记和 1个 SCAR(sequence
characterizedamplifiedregion)标记的分子遗传图谱[8]。
范敏等 2000年利用 97103(栽培种)×PI296341(野
生种质)杂交形成的 F2群体构建了全长 1203.2cM
包括 85个 RAPD标记,3个同工酶标记,4个形态
标记及 1个抗枯萎病生理小种 1基因[9]。
第一张用永久性群体构建的永久分子遗传图
谱是由张仁兵,易克等利用 97103×PI296341杂交
所得的重组自交系 F8的 117个株系各自构建的图
谱整合而来。整合后的图谱包括 79个 AFLP标记,
86个 RAPD标记,24个 SSR标记,10个 ISSR标
记,3个 SCAR标记和一个形态学标记[10]。这一张永
久性图谱是西瓜遗传图谱研究的一大进展,为提高
西瓜遗传图谱的饱和度,通用度以及西瓜图谱的整
合奠定基础。
最新的西瓜遗传图谱是 2006年 A.Levi等用
Grifin14113[C.lanatusvar.citroide(L.H.Bailey)Mansf.]
xthewatermeloncultivarNewHampshireMidget(C.
lanatusvar.lanatus)xPI386015 [C.colocynthis(L.)
Schrad.]形成的测交群体构建的遗传图谱。该图谱覆
盖基因组长度为1976cM,分成 19个连锁群,包含有
360个 DNA标记(71个 AFLP,93个 SRAP(sequence
relatedamplifiedpolymorphism SRAP),14个 SSR,
151个 RAPD,30个 ISSR,1个基因位点),图谱上标
记间平均距离为 5.8cM[11]。
1.2 黄瓜遗传图谱研究进展
第 一 张 黄 瓜 的 遗 传 图 谱 是 在 1994年 由
Kennard等以 G421×H-19杂交获得的 F2群体为材
料构建了一张总长为 766cM由 10个连锁群组成包
含有 58个位点(包括 31个 RFLP标记,20个 RAPD
分子标记,5个同工酶标记、1个形态学标记和 1个
抗病性标记)的遗传图谱。同时他们利用种间杂交
GY14×PI183967获得 F2群体构建了总长 480cM由
10个连锁群组成包含有 70个位点 (包括 61个
RFLP标记,5个同工酶标记,2个形态标记,2个抗
病标记)遗传图谱[12]。1997年 Serquen等以 G421×H-
19杂交形成的 F2群体构建了总长 628cM由 9个连
锁组群组成包含 77个 RAPD标记,3个形态标记的
遗传图谱,平均标记间隔 7.8cM;同时对性别表现、
主茎长度、侧枝数、开花期、果长、果径、果数等主要
农艺性状进行了 QTL定位分析[13]。
在现有图谱的基础上研究人员开始了图谱的
整合工作。Staub和 Serquen以 G421×H-19的杂交
后代群体为研究对象进行图谱整合,整合后的图谱
总长 431cM由 7个连锁群包含 134个标记 (包括
RFLP标记、RAPD标记、形态学标记、抗病性标记、
同工酶标记)。同时他们又以 GY14×PI183967为材
料,整合了一张总长 458cM,由 9个连锁群组成,包
含 147个标记(包括 RFLP标记、RAPD标记、形态
邹明学等:葫芦科瓜类作物分子标记辅助育种研究进展 73
生物技术通报Biotechnology Buletin 2007年第4期
学标记、抗病性标记、同工酶标记)[14]。由 Bradeen等
以 G421×H-19的杂交后代群体为研究对象,综合
形态学标记、抗病性标记、同工酶标记和 RFLP、
RAPD、AFLP等分子标记技术,整合出总长为
538.6cM含有 10个连锁群包括 255个标记的遗传
图谱。Staub等又以 GY14×PI183967为材料,整合了
一张总长 450.1cM由 15个连锁组群组成包括 197
个标记遗传图谱[15]。
随着构图经验的积累,一些以重组自交系群体
为作图群体的遗传图谱开始发表。Park等利用
Straight8×TMG1(TaichungMouGua)杂交形成的 F6
代 48个单株组成的重组自交系 (RILs)群体为材
料,构建了总长 815.8cM由 12个连锁群组成包含
了 353个位点遗传连锁图谱[16]。张海英等利用黄瓜
欧洲温室生态型栽培种高代自交系 “欧洲八号”和
华北露地生态型品种“秋棚”杂交获得的 140份重
组自交系群体构建了总长 727.5cM由 9个连锁组群
组成包含有 141个 AFLP标记、89个 RAPD标记、4
个 SSR标记等 234个标记的遗传连锁图谱[17]。
1.3 甜瓜遗传图谱研究进展
第 一 张 甜 瓜 遗 传 图 谱 是 BaudraccoArnas和
Pitrat在 1996年利用 Vedrantais×SongwhanCharmi
杂交获得的 218个单株构成的 F2群体构建了总长
1390cM由 14个连锁群组成包含 104个位点(包括
64个 RAPD标记,34个 RFLP标记,1个同工酶标
记,1个形态学标记,4个抗病基因)[18]。1997年
Wang等利用 AY×(MR-1×AY)获得的 66个单株组
成的回交群体构建了覆盖基因组长度为 1942cM,
分成 14个连锁群,包含 204个标记的遗传图谱[19]。
2001年 Oliver等 利 用 PI161375×PinvonetPielde
Sapo获得的 93个单株组成的 F2群体构建了总长
1197cM由 12个连锁群组成包含 411个标记(包括
234个 RFLP标记,94个 AFLP标记,47个 RAPD标
记,29个 SSR标记,5个 ISSR标记,2个同工酶标
记和 1个形态学标记)[20]。
2002年 Perin等利用 Védrantais×PI161375和
Védrantais×PI414723分别构成两个重组自交系为作
图群体完成了甜瓜的两张永久性群体的遗传图谱
的构建并通过 116个共同标记进行了图谱整合,整
合后的图谱覆盖基因组长度为 1654cM,分成 12
个连锁群,包含有 668个 AFLP标记,25个 RFLP标
记,128个 ISSR标记,16个 RAPD标记,9个已知功
能基因探针和 23个形态学标记[21]。整合后的图谱
包括大量的 IMA标记,因此这张以永久性群体为
作图群体的甜瓜图谱可以与以前发表的甜瓜图谱
进行整合,然后来增加图谱的饱和度和通用度。
最新的一张甜瓜遗传连锁图谱是 Zalapa等在
2007年用 USDA846-1和 TopMark杂交获得的有
81个植株组成的重组自交系群体构建的。这张图
谱由 190个标记组成,包括 114个 RAPD、43个
SSR、32个 AFLP和一个表型位点,分成 15个连锁
群,覆盖基因组长度为 1116cM,标记平均距离为
5.9cM,并对 37个 QTL进行了定位和分析[22]。
Morales等进行了 SNP分子标记在甜瓜图谱构
建方面的研究,在 15kb的甜瓜 DNA序列种成功找
到并定位到三个 SNP分子标记,该该项研究表明
SNP在甜瓜种有很高的多态性,为 SNP标记在甜瓜
及葫芦科遗传图谱的构建做出重要尝试[23]。随后他
们还进行了物理图谱以及 nsv基因图位克隆(map-
basedcloning)方面的研究。Eduardo等还利用
PI161375(SongwhanCharmiSC)×PieldeSapo(PS)构
建了由 57个单株组成的近等基因系 (nearisogenic
linesNILs)的 DHLs作图群体,进行了遗传图谱的
研究和基因渗入方面的研究[24]。
2 基因定位研究进展
基因定位的原理是找到与目标基因连锁的分子
标记,在杂交后代的分离群体中通过分子标记筛选出
具有该标记基因的个体,从而验证其是一个符合育种
目标的个体;同时,分子标记不仅标记质量性状,而且
可以标记数量性状。基因定位中经常运用的方法有近
等基因系法和 BSA(bulkedsegregationanalysis)法。
近等基因系培育比较耗时耗力,但对 QTL分析较
好;BSA法简单实用但对 QTL分析无力[25]。构建遗
传图谱,进行抗病基因和重要农艺性状基因的定
位,鉴定与之紧密连锁的分子标记将给分子辅助育
种带来带来极大的方便。近几年许多葫芦科方面的
研究人员利用分子标记进行了一些抗病基因和控
制重要农艺性状基因或与其紧密连锁的分子标记
在相应图谱中的定位。
Hashizume等在 2003年利用构建的西瓜的遗
74
2007年第4期
传图谱对是控制 4个农艺性状基因的 5个 QTL进
行了定位。将西瓜硬度 QTL定位到第 4连锁群上,
西瓜果肉红色 QTL定位到 QTL定位到第 2和 8连
锁群上,西瓜含糖量的 QTL定位到第 8连锁群上,
西瓜外皮颜色 QTL定位到第 3连锁群上,这为西
瓜的育种奠定基础[6]。范敏等利用可溶性固形物含
量高、薄皮、感枯萎病的栽培西瓜自交系 97103和
可溶性固形物含量低、皮厚、抗病的野生西瓜种质
PI296341杂交所得 F2的 118个单株为作图群体,
通过构建分子连锁图谱,对西瓜主要果实性状可溶
性固形物含量、果皮硬度、果皮厚度、单果重、种子
千粒重进行区间作图,定位了影响可溶性固形物含
量的 4个 QTL、影响果皮硬度的 5个 QTL、影响果
皮厚度的 2个 QTL、影响单果重的 3个 QTL、影响
种子千粒重的 6个 QTL。此外,估算了每个 QTL的
贡献率、加性效应与显性效应。为开 展西瓜果实性
状改良分子标记辅助选择提供了理论基础[9]。
2000年张海英,等以黄瓜(CucumissativusL.)
欧洲八号×秋棚为亲本构建的重组自交系群体为材
料,对群体和亲本进行了小西葫芦(Cucurbitapepo
L.)黄化花叶病毒 (Zucchiniyelowmosaicvirus,
ZYMV)、番木瓜环斑病毒西瓜株系(Papayaringspot
viruswatermelonstrain,PRSV-W)和西瓜花叶病毒
(Water-melonmosaicvirus,WMV)的基因定位,3个
抗病毒病基因被定位于该实验室 2004年构建的
黄瓜遗传图谱的第二连锁群上[26]。2002年 Danin-
Poleg等将 ZYMV (ZucchiniYelowMosaicvirus)的
抗性基因定位于其构建的黄瓜遗传图谱上[27]。李效尊
等将黄瓜侧枝基因定位在一个大的连锁群上其两侧
标记是OP2Q521和OP2M2222,与侧枝基因的间距
分别是 9.3cM和 15.9cM;黄瓜全雌性基因定位在一
个小的连锁群上,其两侧标记是OP2Q522和 BC151
与全雌性基因的间距分别是13.8cM和13.6cM[28]。陈
惠明等将黄瓜雌性性状主控基因 CsACSIG连锁的
特异 SCAR标记定位到北京蔬菜中心张海英等
2004年构建的遗传图谱的第 10连锁群上[29]。
2000年 Wang等利用 AFLP和 RAPD技术,将
抗甜瓜尖镰孢枯萎甜瓜专化型病菌 0和 1型生理
小种的 Fom-2(Fusariumoxys-pormf.sp.melonis)定
位于其构图亲本 MR-1中[30]。2002年 Morales等将
抗甜瓜坏死斑点病毒 NSV标记定位在 2001年由
Oliver等利用 PI161375×PinvonetPieldeSapo构建
的甜瓜遗传图谱的第 11连锁群上,接着又对与 nsv
(necroticspotvirus)连锁的标记进行精细定位研
究,找到与 nsv基因紧密连锁的侧翼标记 CTA∕
ACG-115和 OPD08-0.80,遗传距离是 5.9cM[31]。
YarivBrotman等(2005)利用两个重组自交系群体
(CucumismeloVédrantais×C.meloPI161375和 C.
meloVédrantais×C.meloPI414723)获得了分别与
甜瓜抗枯萎病 Fom-1基因和抗番木瓜环斑病毒 Prv
基因连锁的分子标记[32]。M.Oliver等利用分子标记
将 Fom-1基因和 Prv基因定位到其作图群体的第
11个连锁组群上[20]。至此,两个显性抗性基因 Fom-
1和 Fom-2已被鉴定,它们分别抗生理小种 0和 2
以及生理小种 0和 1,但这些基因的抗病性并不足
以抵挡 FOM生理小种 1,2的侵害。Soon(2004)使
用 ms-3×Mission和 ms-3×TAMDulce两个 F2群体,
获得了与甜瓜雄性不育的 ms-3基因连锁的 RAPD
标记 OAM08.650。在 ms-3×TAMDulce群体中,该
标记与 ms-3基因连锁距离为 2.1cM,在 ms-3×
Mission群体中与 ms-3的连锁距离为 5.2cM[33]。
Silberstein(2003)利用 F2群体绘制了一张包含 179
个标记的甜瓜分子遗传图谱,并将抗蚜虫基因
(Vat)、雄全同株性型基因(a)和控制种子颜色的基
因(Wt-2)、心皮数性状等基因定位在图谱上。雌雄
同株的表现型由显性等位基因雄全同株型基因(a)
控制,隐性纯合体表现为雄全同株[34]。F.J.Noguera
(2005)在甜瓜 38个 DHLs得到一个与 a基因连锁
的 AFLP标记,连锁距离为 3.3cM。此外利用 530个
株系的 BC群体将得到的 SCAR标记定位到了距 a
基因 5.5cM处。该 SCAR标记是目前为止离此基因
最近的标记,可以在育种工作中利用分子标记辅助
选择技术对甜瓜进行性别筛选[35]。
3 遗传多样性分析和种质资源鉴定
应用分子标记技术进行品种亲缘关系的系谱
分析和遗传多样性分析,可以在大范围内对葫芦科
瓜类作物的遗传物质进行比较全面的比较,为图谱
构建、基因定位和分子标记辅助育种选择合适的亲
本提供前提。
在种质资源分析过程中大量的应用了 RAPD
邹明学等:葫芦科瓜类作物分子标记辅助育种研究进展 75
生物技术通报Biotechnology Buletin 2007年第4期
分子标记技术。JackE.Staub运用 RFLP、RAPD和
SSR(主要是 RAPD)等分子标记技术对美国、西班
牙、非洲、中国、希腊、日本、印度等国家的甜瓜、黄
瓜、西瓜的种质资源的种质鉴定、亲缘关系分析和
遗传多样性分析等进行了大量的研究,对甜瓜、黄
瓜、西瓜等遗传图谱构建过程中作图亲本的选择以
及农业生产中常规育种和分子标记辅助选择做出
巨大贡献[36~44]。Dane等 2001年通过 PCR-RFLP分
子标记技术对来自非洲大陆的不同国家和世界上
其他国家的西瓜种质进行的叶绿体 DNA分析表
明:西瓜最先起源于南部非洲的纳米比亚,然后扩
散到世界各地的[45]。N.Katzir等通过 7对 SSR特异
引物对 8份甜瓜种质,11个黄瓜种质,5个南瓜种
质,3个西瓜种质进行了遗传多样性分析表明甜瓜
比黄瓜、南瓜、西瓜等的遗传多样性要高[46]。1996年
Lee等用 RAPD分子标记技术对 39份西瓜种质进
行了多态性分析,在 15个 RAPD引物中有 14个能
够扩增出多态性的产物,在 162个产物中有 35个
能够形成可用的标记[47]。1999年 Thomas运用RAPD
对 118份黄瓜种质进行了分析,说明在种质资源
鉴定上 RAPD分子标记比 RFLP和同工酶技术便
捷、有效[48]。2000年 M.Oliver对比了 RAPD、RFLP
和 AFLP三种分子标记技术在分析 6种甜瓜甜瓜
基因型的遗传多样性,将甜瓜分成了两大类:甜型
(栽培种甜瓜)和外来型(非栽培种甜瓜)[49]。2005
年 Z.SzabóG。用 SSR技术对 47份中世纪甜瓜种质
进行了分析,20对 SSR引物中有 8对能够长生 40
个 SSR位点[50]。
郭军等利用 RAPD技术对国内外的 32份西瓜
主栽培品种与骨干亲本材料及野生类型的遗传亲
缘关系进行了研究,从分子水平上验证西瓜是遗传
基础狭窄的作物,并在分子水平上对西瓜传统分类
与地理生态型进行了分析[51]。张海英等利用 RAPD
技术对国内外多个生态型的黄瓜品种资源进行了
遗传亲缘关系研究,从分子水平上验证了传统的黄
瓜地域分类标准以及黄瓜是遗传基础狭窄的蔬菜
作物[52]。刘万勃等利用 RAPD和 ISSR分子标记技
术对 37份甜瓜种质进行了遗传多样性研究,将供
试材料分为两大类群:野生甜瓜和栽培甜瓜,其中
栽培甜瓜又分为厚皮甜瓜和薄皮甜瓜两大亚群[53]。
4 分子标记辅助选择
在常规育种过程种存在着在空间上、时间上和
表型选择上的诸多局限性。20多年来迅速发展起
来的基于 DNA的分子标记技术给育种提供了崭新
的途径,这就是分子标记辅助选择(marker-assisted
selectionMAS)。分子标记辅助选择是指通过分析与
目标基因紧密连锁的分子标记的基因型,借助分子
标记对目标性状基因型进行选择[54]。
许勇等找到了一个与西瓜抗病材料 P1296341
抗枯萎病生理小种 1的抗性基因连锁的分子标
记 OPPO1700,该标记与抗病基因的遗传距离为
3.0cM。通过 Southem杂交检测证明抗病连锁 RAP
D标记 OPPOI7w为单拷贝,对其进行克隆与测序
并转化为 SCAR标记,在抗病转育 F3代群体中得到
了应用.这是国内外首次在西瓜上获得的抗病基因
RAPD标记及 SCAR标记,并成功的将分子标记辅
助选择技术用于西瓜抗枯萎病育种[55]。2006年马少
芹等利用 RAPD标记技术对抗西瓜病毒病的连锁
标记的研究,找到一个距西瓜病毒病抗性基因 8cM
的 RAPD标记,并成功将其转化为 SCAR标记,该
标记可以作为西瓜抗辅助选择的分子标记[56]。1995
年 Wechter等在甜瓜 MR-1品种中通过 RAPD标记
寻找到与抗枯萎病的显性基因 Fom-2连锁的长度
为 1.6kb分子标记,这是在甜瓜上报道的第一个抗
病分子标记。3年之后,PatrickWethter等人将这个
1.6kb的 DNA片断进行测序 (测序的实际长度为
1.5kb),将其转化为特异性扩增的 SCAR标记,建
立了甜瓜抗枯萎病分子辅助育种系统[57]。Joobeur等
找到与甜瓜抗 ZYMV病基因 Zym-1紧密连锁的
SSR标记 CMAG36,遗传距离为 9.1cM与甜瓜抗枯
萎病生理小种 0和 2抗性基因 Fom-1连锁的 SSR
标记 CMTC47,遗传距离为 17.0cM。Thomas等以
WI1983G×Strait8的 55个 F2代 个 体 和 Iudm1×
Strait8的 90个 F2代为研究群体,从 960对 RAPD
引物产生的 135个多态性标记中筛选出 5个与黄
瓜霜霉病基因 (dm)紧密连锁的标记:G14-800、
X15-1100、AS5-800、BC519-1100和 BC526-1000[58]。
鞠秀芝等利用 AFLP技术结合 BSA法,找到了 1个
与黄瓜霜霉病抗性相关基因的共显性标记,连锁距
离为 5.22cM,并成功转换为 2个显性和 1个共显
76
2007年第4期
性的 SCAR标记[59]。张桂华等标记了与黄瓜白粉病
抗性相关基因连锁的 AFLP标记,连锁距离为
5.56cM[60]。顾兴芳等运用 AFLP技术,采用集群分析
法(BSA)进行与黄瓜果实苦味基因连锁的分子标
记的研究,找到了与苦味基因连锁的两个显性
AFLP标记:E23M66-101和 E25M65-213。这两个标
记与 Bt基因的遗传距离分别为 5cM和 4cM,分别
位于 Bt基因的两侧。该标记可用于无苦味黄瓜的
分子标记辅助育种[61]。
5 问题与展望
由于标记数量、种类和作图群体选择以及作图
群体较小等多种因素的限制,目前葫芦科瓜类作物
的遗传图谱的饱和度较低,无法满足育种家育种的
需要,同时所建立的葫芦科瓜类作物遗传图谱是以
作物不同的基因型为亲本,其中的部分分子标记在
不同的遗传图谱中并不能通用,即所建立的不同基
因型亲本的作物的遗传图谱基本上相互独立,不具
有多态重复性,因此必需对现有图谱进行加密和整
合。可以通过开发新的分子标记如 EST-SSR(express
sequencetag-SSR)、SCAR、STS、SNP等.特别是 SSR、
SCAR等共显性标记,为图谱整合提供锚定位点,
绘制一张通用高密度分子遗传图谱。葫芦科基因组
计划将大大推动葫芦科基因组学研究,提高葫芦科
分子辅助育种水平。许勇等指出植物遗传连锁图谱
的发展趋势是高饱和化、实用化和通用化。高饱和
化即增加图谱上标记的密度,高密度的遗传连锁图
谱有助于基因定位、物理图谱的构建、基于图谱的
基因克隆和精确分析数量性状基因;实用化即遗传
连锁图谱可以直接应用到植物育种工作中,利用遗
传连锁图谱导入野生种的有益等位基因;通用化即
遗传连锁图谱的信息可以在种内甚至种间交流,而
不仅仅局限于作图亲本[2]。分子标记辅助选择的可
靠程度取决于目标性状基因座位与标记座位之间
的重组率,因此二者之间的距离越近越好。如果在
目标基因的两侧均能找到与之连锁的标记会大大
提高选择的可靠性。Nsv基因的图位克隆就是在
Nsv基因两翼找到共分离的紧密连锁的 SNP标记,
成功构建了该基因区域内的物理图谱并得到一个
包含有 Nsv基因的 100kb的重叠克隆带[62]。不管分
子育种如何发展都必须与常规育种结合起来,才能
使理论与实际相结合,真正的促进葫芦科瓜类育种
的发展和满足农业生产需要。
随着分子标记技术进一步发展、完善以及新的
分子标记多种类的不断出现和生物信息学、分子生
物学、分子遗传学等的快速发展使得葫芦科的分子
遗传连锁图谱将会得到极大的发展,会有越来越多
的基因定位在遗传图谱上,更多的重要农艺性状基
因可以同过分子标记辅助选择来鉴定,这将极大的
促进常规育种的发展。随着西瓜 BAC库、黄瓜 BAC
库、甜瓜 BAC库的陆续建立[63~65]。相信会有越来越
多的葫芦科瓜类作物的基因会被克隆并被应用到
分子辅助育种中去,使现代分子技术能够更好地为
葫芦科育种服务。
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