全 文 ：中国生态农业学报 2011年 3月 第 19卷 第 2期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, March 2011, 19(2): 477483


* 国家科技支撑计划项目(2006BAD13B02)和国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2011AA100103)资助
** 通讯作者: 安调过(1965~), 女, 博士, 研究员, 研究方向为作物种质创新、优异基因的发掘和聚合育种。E-mail: andiaoguo@163.com
尹冬冬(1985~), 男, 硕士研究生, 研究方向为小麦遗传改良与种质创新。E-mail: yindongdong2003@163.com
收稿日期: 2010-05-04 接受日期: 2010-07-26
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2011.00477
分子标记技术在黑麦研究中的应用*
尹冬冬 1,3 安调过 1** 李立会 2 许红星 1
(1. 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心 石家庄 050022;
2. 中国农业科学院作物科学研究所 北京 100081; 3. 中国科学院研究生院 北京 100049)
摘 要 黑麦(Secale cereal L.)作为小麦的近缘植物, 是改良小麦抗病性、产量和品质等性状的重要基因源。
分子标记技术作为分子生物学研究中极具价值的一种研究工具已被广泛用于黑麦研究。本文论述了目前分子
标记技术在黑麦遗传连锁图谱构建、有益基因定位和黑麦特异性分子标记开发应用等方面的研究进展, 并分
析了该技术在黑麦研究中的应用前景。
关键词 黑麦 分子标记技术 简单重复序列 分子标记辅助选择
中图分类号: S512.5 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2011)02-0477-07
Application of molecular marker techniques in rye research
YIN Dong-Dong1,3, AN Diao-Guo1, LI Li-Hui2, XU Hong-Xing1
(1. Center for Agricultural Resources Research, Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences,
Shijiazhuang 050022, China; 2. Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China;
3. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)
Abstract Rye (Secale cereal L.) is an important alien gene resources in wheat (Triticum aestivum L.) genetic research as it is a
related species of Triticinae. It has been used in improving disease resistance, yield and grain quality of wheat. Molecular marker
technique (a valuable tool in molecular biological research) has been used extensively in rye research. This review summarized the
progress in research regarding the applications of molecular marker techniques in rye. Such techniques included genetic linkage map
construction, valuable gene identification and mapping, and specific rye genome marker development and application. The
application prospects of molecular marker techniques in rye research were also discussed.
Key words Secale cereal L., Molecular marker technique, Simple sequence repeat, Marker-assisted selection
(Received May 4, 2010; accepted July 26, 2010)
黑麦(Secale cereal L.)属于禾本科(Gramineae)小
麦族(Triticeae)小麦亚族(Triticinae), 是小麦的三级
基因源(Tertiary gene pool)[1], 具有许多优良的性状,
如根系发达、分蘖能力强、穗大、小穗多、籽粒中
赖氨酸和蛋白质含量高、抗旱、耐瘠薄、耐寒、耐
盐碱和酸性土壤, 尤其是抗多种病害, 如小麦白粉
病(Blumeria graminis f．sp．tritici)、条锈病(Puccinia
graminis f．sp． tritici)、叶锈病(Puccinia triticina
Eriks.)、秆锈病(Puccinia graminis Pers. f. sp. tritici)、
腥黑穗病(Tilletia controversa Kuhn, TCK)和大麦黄
矮病(Barley yellow dwarf virus, BYDV)等。黑麦蕴藏
着丰富的遗传变异, 是改良普通小麦产量、品质、
抗病性和抗逆性的重要基因资源 [27], 也是用于小
麦遗传改良最成功的物种之一。
DNA分子标记技术产生于 20世纪 70年代, 是
一种理想的遗传标记技术, 与传统的遗传标记相比,
具有诸多优点 : (1)不受组织类别、发育阶段等限
制; (2)不受环境影响; (3)标记数量多; (4)多态性高;
(5)许多标记表现为共显性; (6)简单、快速、易于自
动化。目前分子标记主要用于分类学及遗传多样性
分析、遗传图谱的构建、目标基因的标记与定位、
品种纯度及亲缘关系的鉴定、杂种优势及产量的预
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测和分子标记辅助选择 (Marker-assisted selection,
MAS)育种等方面。
1 DNA分子标记技术的类别与发展
目前常见的 DNA 分子标记都是基于以下几种
技术 : ( 1 ) D N A 杂交 , 如限制片段长度多态性
(Restriction fragment length polymorphisms, RFLPs);
(2)PCR(Polymerase chain reaction)技术, 如随机扩增
多态性 DNA(Random amplified polymorphic DNAs,
RAPDs)、扩增片段长度多态性(Amplified fragment
length polymorphisms, AFLPs)和简单重复序列
(Microsatellites or simple sequence repeats, SSRs); (3)
植物反转录转座子(Plant retrotransposons); (4)单核
苷酸多态性 (Single nucleotide polymorphisms,
SNPs)[89]。此外, 由这 4 种技术发展出序列标签位
点(Sequence tagged sites, STSs)、中间简单重复序列
(Inter simple sequence repeats, ISSRs)、选择扩增微卫
星多态位点(Selective amplification of microsatellite
polymorphic loci, SAMPL)、序列标签微卫星(Sequence-
tagged microsatellites, STMs)、EST-SSRs (Expressed
sequence tags-simple sequence repeats)和 EST-SNPs
(Expressed sequence tags-single nucleotide polymorphi-
sms)等标记类型[10]。下面重点介绍最常用的 SSR 分
子标记。
1.1 SSR标记的原理及技术特点
重复序列(Repetitive sequences)在真核生物和绝
大部分原核生物中广泛存在, 分为三大类: (1)简单
重复序列(Simple sequence repeats, SSR)或微卫星
(Microsatellite), 如 (CAG)n; (2) 复 杂 重 复 序 列
(Complex sequence repeats, CSR), 如转座元件
(Transposable elements, TE); (3)数学上定义的重复
序列(Mathematically defined repeats, MDR)。在生物
学上研究的主要是前两种重复序列。其中 SSR是指
在生物基因组中存在一个或几个碱基可变次数的串
联重复序列(Short tandem repeat, STR)。对 SSR的研
究始于动物基因组, 最早发现由二核苷酸 CA/GT重
复多次的一段DNA序列, 现已证实存在于真核生物
和绝大部分原核生物中。由于每个简单重复序列两
侧的序列一般是相对保守的单拷贝序列, 因此, 可
以根据两侧序列设计特异引物, 通过扩增产物来显
示不同基因型个体在每个 SSR位点上的多态性。作
为以 PCR 为基础的分子标记, SSR 具有以下主要特
点: (1)数量极为丰富, 且分布于整个基因组; (2)多态
性高, 等位位点多; (3)以孟德尔方式呈共显性遗传;
(4)操作简单, 可直接用 PCR 进行分析, 且对 DNA
质量的要求较低。
SSR多态性的信息量非常丰富, 具有所有RFLP
的遗传学特点, 且比 RAPD 的重复性和可信度高。
SSR可产生大量可描述的差异 DNA位点, 有助于从
DNA分子水平上认识品种及个体间的遗传差异。近
年来, SSR 具有的优点使其在遗传育种研究中得到
广泛应用, 现已被用于基因定位、分子标记连锁图
的构建、遗传关系分析、种质资源鉴定及分子标记
辅助育种等方面[1113]。
1.2 EST-SSR原理及技术特点
根据表达序列标签(Expressed sequence tag, EST)
而建立的简单重复序列标记称为 EST-SSR。表达序
列标签是指作为基因表达标签的长度约 150~500 bp
的一段基因表达(cDNA)序列。美国科学家 Adams
等[14]于 1991 年在实施人类基因组计划过程中提出
了从基因表达序列研究基因组的新战略(EST计划)。
随着 EST计划在不同物种间的扩展和研究内容的深
入, 来源于不同物种、不同组织、不同细胞类型和
不同发育阶段的表达基因序列的数目急剧上升。
1991年各个公共数据库中的 EST数目不足 2 000条,
而截至 2010 年 3 月 30 日美国国立生物信息中心
(National Center for Biotechnology Information,
NCBI)EST 数据库中小麦、玉米、水稻的 EST 数目
分别为 1 325 154条、2 093 620条和 1 441 974条。
快速增长的 EST数据为标记开发提供了丰富的序列
来源, 在大麦、黑麦、甘蔗、小麦、水稻、高羊茅、
猕猴桃、葡萄、棉花、甘蔗、黑麦草、云杉和杏树
等多种植物中都建立了 EST标记。EST反映 mRNA
的信息, 可代表生物体某种组织或细胞的某个基因
在某一时间的表达, 研究表明 EST 标记是一种有多
方面利用价值的分子标记[15]。
传统基因组 SSR(Genome-SSR, G-SSR)标记的
开发需要构建基因组文库、探针杂交和克隆测序等
复杂操作程序。与构建小片段基因组文库进行微卫
星序列筛选相比, 从 EST 数据库中获得微卫星序列
更经济、快速和简单; 而且用 EST-SSR 构建遗传连
锁图谱相当于定位功能已知的基因, 可对决定重要
表型的等位基因进行直接鉴定。EST 源于编码区
DNA, 通常其序列保守程度较高, 因此 EST-SSR 在
家族和种属间的通用性比来源于非表达序列的
G-SSR标记高[16]。
不同物种间 SSR引物的通用性可显著提高标记
的利用价值, 增加不同物种现有标记的数目。作为
基因的一部分, EST-SSR 侧翼序列在物种之间是高
度保守的, 因此 EST-SSR 标记在物种之间通用性较
强。Varshney等[16]将来自大麦的 165对 EST-SSR标
记在小麦、黑麦和水稻中检测其可转移性, 发现分
别有 78.2%、75.2%和 42.4%的标记在小麦、黑麦和
第 2期 尹冬冬等: 分子标记技术在黑麦研究中的应用 479


水稻中显示多态性。Thiel 等[17]设计的 311 对大麦
EST-SSR 引物中, 80%在大麦中有扩增, 60%在小麦
和黑麦中有扩增 , 40%在水稻中有扩增。这些
EST-SSR 在物种间的通用性, 既为开发不同物种间
的分子标记提供了新途径, 同时也使物种间比较图
谱的绘制更为便捷。比较基因组学的研究表明普通
小麦及其近缘物种之间存在共线性, 因此可以利用
小麦上已开发的 EST序列来研究小麦的亲缘物种。
2 分子标记技术在黑麦研究中的具体应用
2.1 黑麦遗传连锁图谱的构建
遗传连锁图谱是遗传育种、基因克隆、性状定
位、标记辅助选择、目标基因分离及基因组完全测
序等许多研究的理论依据和基础。应用同工酶酶谱、
RFLP、RAPD和 SSR等标记技术以及荧光原位杂交
技术, 已成功构建了多幅黑麦的遗传连锁图谱[1830]。
如 Masojć等[24]构建了 1幅基于 RFLP分子标记、包
含分布于黑麦各条染色体上的 282 个标记位点, 总
长为 1 140 cM 的遗传连锁图谱, 具体包括 139 个
RFLP标记位点、69个 RAPD标记位点和 13个 SSR
标记位点。Milczarski等[26]构建了包含 99个 RAPD、
18 个 SSR、14 个 STS、9 个 SCAR 和 7 个 ISSR 标
记位点的遗传连锁图谱, 覆盖了黑麦 7个染色体组 1
401.4 cM 的距离; 并且补充了 Masojć 等[24]的图谱,
两个合并图谱共包含 611 个标记位点, 每条染色体
包含 70~109个位点, 全长为 1 456 cM, 平均每个位
点间距离为 3.1 cM[25]。另外, Khlestkina等[25]构建了
包含 39个 EST-SSR和 60个WMS位点的遗传图谱,
并分别将 9、19、9、13、27、16和 16个 SSR位点
定位在 1R、2R、3R、4R、5R、6R 和 7R 黑麦染色
体上, 这些位点均匀分布于各条染色体上, 并发现
其中 44个位点与小麦同源。
Plaschke等[27]用 RFLP标记构建了包含 29个位
点, 总长为 129 cM的黑麦 5R染色体的一致性图谱
(Consensus linkage map)。BÖrner等[28]将来自 12个
不同的 RFLP 图谱数据整合, 得到包含了 374 个
RFLP标记位点、24 个同工酶标记以及 15个基因位
点, 共计 413 个标记的一致性连锁图谱; 其中 15 个
基因位点被定位到黑麦的 5 条染色体上, 与黑麦的
矮化、自交可育性、雄性不育恢复、春化反应、抗
白粉病和糯性等性状连锁。Stojałowski 等[29]构建了
黑麦 6R染色体的一致性连锁图谱, 平均每个位点间
距为 1.3 cM, 总长为 135.5 cM。Gustafson等[30]利用
JoinMap 2.0整合了前人绘制的 5幅遗传连锁图谱的
数据 (“UC90”דE-line”, “P87”דP105”, “I0.1-line”×
“I0.1-line”, “E-line”דR-line”和“Ds2”דRxL10”), 得
到了包含 501个标记位点、总长为 779 cM、平均每
个位点间距离为 1.6 cM的一致性图谱。这些一致性
图谱不仅整合了来自 5个不同作图群体的连锁信息,
而且极大地增加了图谱标记密度。以上这些黑麦遗
传图谱的构建将对黑麦特异标记开发、遗传多样性
研究、黑麦有益基因定位以及分子标记辅助选择等
方面的研究发挥重要的作用。
2.2 黑麦有益基因的标记定位
利用分子标记对黑麦携带的有益基因进行标记
定位已经取得了明显进展。据报道, 在黑麦连锁图
谱上, 从 1R 到 7R 己定位了许多基因[3132]; 在抗病
虫基因定位方面, 抗白粉病(Pm8、Pm17)、抗条锈病
(Yr9)、抗叶锈病(Lr26)、抗叶锈病(Sr31)、抗二叉蚜
(Ir)和抗条纹花叶病(Vr)等基因都被定位于黑麦 1RS
染色体。Mohler等[33]开发了 1个来自 RFLP的 STS
标记, 可用来检测黑麦抗白粉病基因 Pm8和 Pm17。
Mago等[3435]用来自大麦(Hordeum vulgare)1HS和粗
山羊草(Aegilop tauschii)1DS的 RFLP标记检测和定
位了小麦黑麦易位系和重组自交系中黑麦 1RS 染
色体携带的抗锈病基因 Lr26、Sr31 和 Yr9; 随后开
发的与这 3 个基因紧密连锁的分子标记被用于构建
高密度连锁图谱, 并将这 3个基因定位到 2.3 cM的
标记区间内。Wehling 等 [36]采用同工酶标记、SSR
标记和 STS 标记相结合的方法, 将 2 个抗叶锈病基
因 Pr1和 Pr2分别定位到黑麦染色体 6RL和 7RL上。
Anderson等[37]用定位到小麦 1A、1B、1D和大麦 1H
及黑麦 1R染色体的 111个 RFLP标记, 将抗俄罗斯
小麦蚜虫基因Dn7定位到黑麦 1R染色体上, 两个侧
翼标记Xbcd1434和XksuD14分别距离该基因 1.4 cM
和 7.4 cM。
在黑麦耐铝基因的定位方面, Gallego等[3839]将
22 个 RAPD 标记定位在黑麦的 11 个不同的染色体
臂上, 其中 13个标记定位于含有耐铝基因的 3R、4R
和 6R染色体上; 并将 2个与位于 6RS上的黑麦耐铝
基因 Alt1 连锁的标记转为 SCAR 标记位点 ScR01600
和 ScB157900, 这 2个位点与 Alt1遗传距离分别为 2.1
cM 和 5.5 cM, 这些标记可以应用于耐铝种质的
MAS育种。Miftahudin等[4041]用 RFLP标记将耐铝
基因 Alt3 定位到黑麦 4R 染色体上, 位于两翼的 2
个紧密连锁标记距离 Alt3分别为 0.4 cM和 0.7 cM。
随后根据构建的高密度分子标记连锁图谱将 Alt3 基
因定位到 0.05 cM的标记区间内。
除抗病虫、抗逆基因外, 利用分子标记技术定
位黑麦其他性状相关基因的研究也取得了明显进
展。BÖrner 等[28]用 RFLP 标记定位了影响黑麦株高
和生长习性的基因(Ct2 和 Sp1)。Korzun 等[42]利用
480 中国生态农业学报 2011 第 19卷


RFLP标记将黑麦矮秆基因 Ddw1和毛梗基因 Hp定
位在黑麦 5R 染色体上, 标记位点 Xwg199 与 Ddw1
的遗传距离为 5.6 cM, 并发现 Ddw1 与位于小麦
5AL 染色体上的矮秆基因 Rht12 同源 ; 近年来
Tenhola-Roininen等[43]将Ddw1基因中可以解释表型
变异 67.8%的主效 QTL 定位到标记 WMS6 和
REMS1218com 之间, 与 REMS1218com 位点之间距
离为 13 cM。
Stracke等[44]利用 RAPD和 AFLP标记定位了黑
麦中细胞质雄性不育恢复基因 Rfp1和 Rfp2, 并将紧
密连锁的标记转化为 SCAR 标记, 遗传距离分别为
2.9 cM和 5.2 cM。Malyshev等[45]利用 SSR标记定
位了 2 个不联会基因 sy1 和 sy9; 其中 sy1 被定位在
黑麦 2RL 染色体靠近着丝点的位置, 位于标记位点
Xscm43和 Xgwm132之间; sy9被定位到黑麦 7RL染
色体上 , 该位点与 2 个紧密连锁的标记位点
Xrems1188 和 Xrems1135 的遗传距离分别为 0.4 cM
和 0.1 cM。Dobrovolskaya 等 [46]利用 G-SSR 和
EST-SSR 标记构建了 2 个分别来自小麦和黑麦的多
重小穗(Multi row spike, MRS)基因位点的连锁图谱;
与来自小麦的位点 Mrs1 紧密连锁的标记位点为
Xgwm988和 Xgwm484; 与来自黑麦的位点 Mol紧密
连锁的标记为 Xrms5b 和 Xcfe209, 遗传距离分别为
15.7 cM和 10.7 cM; 多重小穗性状具有很明显的增
产潜力, 紧密连锁的分子标记为下一步MAS育种提
供了便利。这些与目标性状基因紧密连锁的分子标
记既是分子标记辅助选择育种的直接工具, 也为有
益基因的克隆奠定了基础。
2.3 黑麦染色质的鉴定
通过远缘杂交和染色体工程等手段将黑麦染色
体或染色体片段成功导入到普通小麦背景后, 需要
对其进行准确的鉴定, 才能有效地加以利用。鉴定
导入的外源染色体或染色体片段可采用形态学、细
胞学、蛋白质和分子标记等方法。相比其他检测方
法 , 利用分子标记检测 , 手段简单便捷 , 技术要求
低, 结果准确可靠, 能有效鉴定渗入小麦背景中的
外源染色质, 还可弥补染色体分带和原位杂交只能
鉴定较大外源染色体片段的缺点[4748]。因此, 分子
标记被广泛用于检测渗入到小麦背景中的黑麦染色
体或染色体片段。
2.3.1 黑麦基因组特异分子标记
早在 1987年, Sharp等[49]就利用 RFLP标记鉴定
了小麦黑麦附加系。Katto 等[50]根据黑麦基因组特
异克隆 pSc20H 设计了两个可以鉴定黑麦染色体片
段的引物 F3 和 R3。万雪秋等[51]根据黑麦的重复序
列 AF305943 开发了一对可以在森林黑麦、非洲黑
麦、六倍体小黑麦、小麦黑麦染色体附加系和小麦
黑麦 1BL/1RS 易位系中扩增出特异性片段的引物,
这对引物可以用来检测渗入小麦基因组中的黑麦染
色质。田茂洁等[52]用 50对小麦 SSR引物对 13种黑
麦基因组 DNA 进行扩增 , 有 3 对引物 gwm232,
gwm260和 gwm644能扩增出黑麦特异片段, 对这些
片段回收测序发现其包含了启动子区域。以上这些
特异的分子标记对黑麦全基因组均有扩增, 因此可
以用来检测鉴定黑麦的外源染色质。
2.3.2 黑麦染色体特异分子标记
尽管上述标记对黑麦全基因组均有扩增, 但还
是无法将黑麦的染色体区分开来, 即无法确定黑麦
染色体或染色体片段的归属。为了能够鉴别渗入小
麦背景中的黑麦染色体片段, Koebner等[53]根据黑麦
与小麦 rRNA 基因间隔区序列的差异, 合成了黑麦
1R 染色体特异引物 NOR-R1, 可用于鉴定小麦背景
下 1RS 染色质的存在。王二明等[54]利用分子标记
NOR-R1 对多份含有 1R 染色体的材料进行了检测,
结果表明将 NOR-R1 用于检测小麦背景中黑麦 1R
染色体是可靠而且可行的。刘成等[55]筛选到黑麦基
因组特异的 RAPD 标记, 并将其转化为 SCAR 标记
PSCM1082, 该标记可以用来检测黑麦的 6R染色体。
王春梅等[5657]根据小麦第 1同源群的 EST序列开发
了 5对可以检测黑麦 1R染色体的 EST-STS标记; 后
来又将 2 对 EST-STS 标记定位到黑麦 1RS 染色体,
使之成为 1RS特异标记。Kofler等[58]通过构建 BAC
文库开发了 74个黑麦 1RS特异的分子标记。唐宗祥
等[59]从定位于普通小麦 7 个同源群染色体上的 88
对 SSR引物中筛选到能在 9种供试黑麦中扩增出特
异带的引物 gwm232, 进而将其定位到黑麦的 6R染
色体, 该引物可以用来跟踪导入小麦中的黑麦 6R染
色体。Zhuang等[60]利用小麦盐胁迫诱导和茎秆组织
相关的 EST 序列开发了 81 对 EST-SSR 引物, 30 对
引物在黑麦基因组中具有特异扩增, 其中 8 对引物
分别在黑麦 1R、4R、5R和 R7染色体上具有特异扩
增, 7对在不同的黑麦染色体组中均有相同扩增。Lee
等[61]根据小麦第 2同源群的 EST序列设计了 114对
引物, 在含有抗小麦瘿蚊的小麦黑麦 2BS/2RL 易
位系群体中筛选到 6对黑麦 2RL染色体特异的标记,
通过结合 RT-PCR(Real time PCR)分析, 发现其中 1
个标记与小麦瘿蚊病抗性相关。以上这些黑麦染色
体特异的分子标记均可用于检测和鉴定黑麦的不同
染色体或染色体片段。
对外源染色体的准确鉴定需要利用多种技术相
互补充、相互印证。Wang等[2]利用黑麦 1RS染色体
特异的 EST-STS 分子标记 , 结合基因组原位杂交
第 2期 尹冬冬等: 分子标记技术在黑麦研究中的应用 481


(Genomic in situ hybridization, GISH)和双色荧光原
位杂交(Multicolor fluorescence in situ hybridization,
FISH)技术, 将 1 个高抗条锈病和白粉病的小麦黑
麦杂交后代鉴定为 2BL/1RS 易位系。因此, 分子标
记技术与其他鉴定技术相结合极大地促进了远缘杂
交后代的准确鉴定。
3 分子标记技术在黑麦研究中的应用前景
分子标记技术是 20 世纪 70 年代发展起来的一
类遗传标记技术。至今已经发展了 20多种基于 DNA
多态性的分子标记技术。新的分子标记技术如
RGAs(Resistance gene analogs) 标 记 、 RMAPD
(Random microsatellite amplify polymorphic DNA)标
记、SRAP(Sequence related amplified polymorphism)
标记、TRAP(Target region amplified polymorphism)
标记等技术也逐步被开发、发展, 并应用于分子生
物学研究。这些新类型标记的出现, 使得分子标记
技术的应用范围更为宽广。而且新标记可以尽快被
筛选、定位以构建更高密度的遗传连锁图谱。只有
足够饱和的遗传连锁图谱才能进行基因的精细定位
和基因克隆[41,62]。例如常用于小麦基因克隆的图位
克隆(Map-based cloning)技术的关键步骤是筛选与
目标基因紧密连锁的分子标记, 然后将基因精细定
位, 再以该分子标记为探针筛选含有大插入片段的
基因组文库, 最后获得目标基因全长。Fu 等[63]利用
图位克隆技术分离了小麦条锈病抗病基因 Yr36; 在
得到与基因紧密连锁的标记 Xucw71 和 Xbarc136 之
后, 根据小麦水稻基因组共线性, 利用水稻基因组
序列获得了遗传距离更近的标记, 从而将目的基因
定位到 0.14 cM的区域并克隆了整个基因。因此, 今
后要注重利用新发展起来的和已发展成熟的分子标
记, 继续构建或加密黑麦的遗传连锁图谱, 对黑麦
携带的优异基因进行精细定位, 为克隆黑麦的优异
基因奠定基础。
黑麦属是丰富小麦遗传变异、选育小麦优良新
品种的重要基因资源 [6465], 通过创制小麦黑麦异
附加系、异代换系和易位系可以实现将黑麦优良基
因导入小麦。小麦黑麦异附加系中导入了整条黑麦
染色体, 造成小麦的遗传平衡机制受到影响, 在导
入黑麦有利基因的同时也带入了不利基因; 异代换
系中被代换的小麦染色体上载有的优良基因随着代
换而丢失; 小麦黑麦易位系在遗传上比较稳定, 而且
只导入了黑麦染色体的 1 个片段, 带入不利基因的
机会相对较少。因此, 在所有小麦黑麦异染色体系
中, 染色体易位被公认为是向小麦转移外源有益基
因最有效的方式[66]。小麦黑麦易位系, 尤其是带有易
位小片段的渐渗系越来越受到育种家们的青睐[6769]。
但是由于易位系中导入到小麦的只是部分染色体片
段, 而染色体特异的分子标记只位于黑麦染色体特
定区域, 因此只有开发足够丰富的特异标记, 覆盖
更多的染色体区域, 才能准确鉴定渐渗系中黑麦染
色质的存在和归属。分子标记技术在检测和鉴定外
源染色体方面具有准确、简单和快速的优势, 但目
前开发的大部分黑麦特异性标记多集中于黑麦个别
染色体或染色体臂上。因此, 今后要注重黑麦其他
染色体或染色体片段特异性分子标记的大量开发和
应用。
分子标记的应用为种质资源的研究和品种的鉴
定、分类、遗传图谱的构建及目标性状基因的定位
和克隆等提供了理想的方法。现代分子生物学实验
技术的发展, 使得从分子水平上标记、鉴别外源目
标基因尤其是数量性状基因变得极为方便, 使得克
隆黑麦上的各类有益基因 , 并实施转基因成为可
能。分子标记技术作为常规育种有力的辅助工具 ,
已经受到国内外作物育种界的普遍重视。但是由于
标记的不足、主要农艺性状 QTL 的复杂性等原因,
目前开发的分子标记还不能满足作为理想遗传标记
的所有要求[7072]。标记鉴定与辅助育种之间还存在
很大脱节, 因此, 只有育种家和分子生物学家紧密、
深入的合作 , 获得与目标性状紧密连锁的分子标
记、特别是功能性分子标记才能加快 MAS在育种中
的应用。
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