全 文 ：分子标记在梨属植物上的应用及其应用前景①
杨晓平 ,胡红菊 ,田瑞 ,陈启亮
(湖北省农科院果树茶叶研究所 ,湖北 武汉 430209)
摘　要:本文从品种鉴别、亲缘关系与遗传多样性、体细胞变异和杂种后代的鉴定以及遗传图谱构建
与基因定位等方面综述了分子标记技术在梨属植物中的应用及研究进展 ;并简要总结了分子标记存
在的问题和及其发展前景。
关键词: 分子标记 ;梨属植物 ; RFLP; RAPD; SSR; AFLP
　　梨 (Pyrus spp. )在欧洲和亚洲都有着两三千年
的悠久栽培历史 ,是最重要的果树之一。目前分布于
世界上 50多个国家 ,适宜栽培梨的地区都有大面积
种植。 在我国 ,梨的分布遍及全国 ,其栽培范围之广 ,
为其它果树所不及。在栽培过程中演化出丰富的种质
资源 ,这为有效地发掘和筛选出适合育种需要的种
质 ,从而成功地育成经济效益巨大的新品种提供了宝
贵的材料 [1 ]。我国的梨属种质资源研究从 50年代开
始 ,进行了形态学、孢粉学、 细胞学以及同功酶等方
面的研究 ,但多限于一般的形态学分类研究。由于这
些传统方法多态性差 ,易受环境影响 ,影响了结果的
可靠性 ,也给种质资源的研究带来了困难。因此 ,应用
高度可靠、鉴别力强、重复性高的 DNA分析技术对种
质资源的研究具有重要的意义。
20世纪 90年代 ,分子标记兴起 ,被广泛应用于种
质资源的研究。 1994年 , DN A标记技术首次被用于
鉴别梨品种 [2 ]。 他们利用人类基因组小卫星 ( human
minisa telli te DN A序列 )作为探针 ,对梨品种 (主要是
日本梨品种 )进行 RFLP分析 ,通过比较各品种的谱
带样式的差异成功鉴别了 17个梨品种 ,并确认了其
中 8个品种的亲本组合。随后 ,随着标记技术的不断
改进 ,分子标记技术在梨属植物上得到广泛应用。
1　分子标记
DNA分子标记是直接针对遗传物质 -核酸的多
态性为基础的标记 ,具有传统标记方式所没有的优
点:直接以 DNA的形式表现 ,不受组织类别、发育时
期、环境条件的干扰 ;可获得的数量多 ;多态性丰富 ;
不影响目标性状的表达 ,与不良性状无必然的连锁遗
传现象 [3, 4 ]。目前 ,已有 20多种分子标记技术被发展
和利用。依其所用的分子生物学技术 ,大致可分为以
Southern杂交技术为核心的分子标记和以 PCR技术
为核心的分子标记。通常将常用的 RFLP( Rest riction
f ragment leng th po lymo rphism )称为第一代 DNA分
子 标 记 ; RAPD ( Random amplified Polymo rphic
DN A )、 AFLP ( Ampli-fied fragment leng th
polymorphism)和 SSR( Simple sequence repeat )称为
第二代 DNA分子标记 ;而 SN Ps ( Single nucleo tide
polymorphisms)称为第三代 DNA分子标记。
2　分子标记在梨属植物上的应用
2. 1　品种鉴别
果树为多年生作物 ,多采用嫁接繁殖 ,新老品种
数量繁多 ,且不同地域经常交换 ,极易造成同名异物
及同物异名现象 , DN A标记技术的开发成功无疑为
品种的快速和客观的鉴定提供了有效手段。继 1994
年 Teramoto之后 ,利用分子标记技术成功鉴定梨品
种的例子屡见不鲜。 意大利科学家 Bot ta等利用
RAPD标记对所收集的 17个西洋梨 ( P . communis )
品种进行了鉴定 ,确认了根据形态学推断的同物异名
或者同名异物的品种 [ 5]。近年来 , Kimura等利用 SSR
标记技术 ,采用 9个 SSR标记引物鉴定了 6个梨属种
共 60个梨品种 ( 28个日本梨 , 20个中国梨 , 5个欧洲
梨 , 3个豆梨和 4个来源不清楚的品种和类型。这些
SSR标记共产生 133个等位基因 ,可以成功地区分 58
个品种 ,另外两个品种可能为同一品种或为无性系品
种无法区分。 同时还发现日本国立果树研究所
( N IFTS)保存的“满园香”和取自中国农业科学院果
树研究所梨种质资源圃的“满园香”其实是不同的品
种。而日本国立果树研究所的“莱阳慈梨”和来自中国
的“慈梨”经证实属相同的品种 [6 ]。
2. 2　亲缘关系与遗传多样性
Teng等应用 RAPD标记技术对梨属植物 ,尤其
是东亚原产种的系统关系进行了较为系统的研究 ,主
要的结果己在有关的文章中做了总结 [7, 8, 9 ]。 他们明
确了原产东 亚的日本豆 梨 ( P . dimorphophylla
632008年　第 19卷　第 4期　　 　　　　　　广　西　园　艺　　　　　　　　　　　·综述· 　　　
① 收稿日期: 2008- 03- 31
Makino )、朝鲜豆梨 ( P. f auriei Sch neid. )和柯氏梨
(台湾豆梨 ) ( P . koehnei Schneid. )与豆梨 ( P.
calleryana )的近缘关系 ;从 DNA分子水平证明褐梨
( P. Xphaeocarpa Rehd. )和河北梨 ( P. Xhopeihensis
Yu)含有杜梨 (P . betulaefol ia )的血统 ;对长期以来
有争议的“苹果梨”和“库尔勒香梨”的归属等问题提
出了新的看法。根据这些研究结果 ,提出了基于亲缘
关系的梨属植物的系统关系树 [ 10]。近几年 , Kim等利
用 RAPD和保藏 rDN A序列检测了日本梨和欧洲梨
的系统关系 [11 ]。我国沈玉英等采用 RAPD分子标记
技术 ,对来自福建和浙江的 6份中国沙梨和 36份日本
梨的亲缘关系进行了分析 ,聚类分析将这些梨品种和
类型分为 4个中国沙梨群和 5个日本梨群 [12 ]。
DNA标记技术在梨遗传多样性的研究是从 1998
年开始 , lketani等以 106个梨品种和类型为材料 (主
要是东亚梨 ) ,对其叶绿体基因进行 RFLP分析 ,发现
东方梨 ( Oriental pear )和西方梨 ( Occidental pear )的
叶绿体基因型差别非常明显 ,认为东方梨和西方梨可
能是独立演化的 [13 ]。后来的研究者利用不同的 DNA
标记也证明东方梨和西方梨可以被明显地区分成两
大群。日本国立果树研究所的山本 Yamamoto研究小
组开发了一套梨的 SSR标记引物 ,并将这一系列的
引物成功应用于对亚洲梨的分析 ;他们也发现来自于
苹果上的 SSR标记引物同样也可以用来研究梨的多
样性 [14, 15 ]。 Kimura等利用 SSR标记技术对亚洲梨
( 28个日本梨和 19个中国梨 )和欧洲梨进行了 SSR
分析 [16 ]。
2. 3　体细胞变异与杂种后代的鉴定
我国宋丰顺等利用 RAPD技术 ,采用从 80个随
即引物中筛选的 12个随即引物 ,对砀山地区梨树 24
个品种的基因组 DNA进行扩增 ,对扩增的谱带进行
标记并进行聚类分析 ,结果表明 ,运用特异性条带可
鉴定梨树的品种类型、营养系变异和杂交种 [17 ]。 Kim
等在用分子技术选择日本梨的自交亲和品种时 ,利
用 PCR和 RFLP标记从自交亲和品种 “ Osa-
Nijisseiki” ( S2Ssm4 )和自交不亲和品种“ Niitaka”
( S3S9 ) , “ Whasan” ( S3S5 ) , “ Chuwhangbae”
( S4S6)杂交所得的 16个品种中鉴定出 8个自交亲和
品种 [18 ]。 Banno等用 RAPD技术去鉴定日本梨
Kuratsuki的亲本 ,认为 Kura tsuki是 Shinsui和
Hosui的杂交品种 [ 19]。 Takeru等在利用γ射线克服
日本梨和苹果杂交困难时 ,利用 SSR标记检测所得
杂种后代 ,分析显示各亲本 16个 SSR引物中都有一
个等位基因 ,表明了所获得的后代确实是日本梨和
苹果的杂交后代 [20 ]。
2. 4　遗传图谱构建与基因定位
遗传图谱的构建可以提高育种工作的预见性 ,长
期以来 ,遗传图谱几乎都是根据形态、细胞和生化标
记来构建 ,但由于这类标记的数目有限 ,极大地限制
了该项工作的进行。分子标记的兴起 ,大大促进了遗
传连锁图谱的构建和应用。Yamamo to等利用西洋梨
品种“巴梨”与砂梨品种“丰水”杂交 Fl群体 ,根据
AFLP、 SSR、同功酶以及形态特征构建了遗传连锁
图 [ 21]。Pierantoni等研究了苹果 SSR引物对两个欧洲
梨 Fl代群体的特性与应用 [ 22]。 SSR位点在苹果和梨
连锁图中顺序与相应即离相同、表明两个基因织间存
存高度保守的区域。 Dondini等通过欧洲梨的遗传图
谱来识别火疫病的 Q TLs ( quanti ta tiv e t rai t locus) ,
实验中利用 SSR, AFLP, M FLP, RGA和 AFLP-
RGA标价建立了亲本“ Passe Crassane” (易感染型 )
和 “ Harrow Sw eet” (抗型 )两套遗传图谱 ,与更为详
细的苹果图谱相比 ,两个图谱都有很好的基因覆盖 ,
与火疫病相关的四个公认的 Q TLs都能在图谱中得
到鉴定 [ 23]。 Terakami等定位了日本梨品种 Kinchaku
疮痂病抗性基因 Vnk,研究中 ,利用从梨和苹果中获
得的 SSR引物确定了疮痂病抗性基因 V nk的图谱位
置 ,几种 DNA标记技术 ( AFLP, RAPD)都能显示所
获得的基因 ,测定了梨和苹果疮痂病抗性基因 V nk
之间的关系 [ 24]。
3　问题与展望
综上所述 , 梨属种质资源方面的研究起步晚 ,发
展缓慢 ,且较零散。DN A分子标记技术在种质资源研
究中的应用为遗传学研究和遗传育种展示了美好的
前景。分子标记技术已经成功应用于梨属植物研究的
不同领域 ,但目前 DNA分子标记在梨属植物中的应
用存在不平衡 ,以 RAPD为多 , RAPD技术本身不稳
定 ,给结果分析带来了一定困难。此外 ,在构建遗传图
谱、基因定位和分子标记辅助育种等方面的研究较
少 ,且仅停留在质量性状有关的研究 ,对数量性状研
究较少。总的来说 ,由分子标记提供的 DNA水平上的
信息本身不能满足对资源研究的所有要求 ,所以多个
DNA标记技术相结合能提供更为可靠的结论。目前 ,
随着 DNA标记技术的不断发展 ,新的分子 标 记
SRAP ( 相 关 序 列 扩 增 多 态 性 , Sequence
related amplified po lymo rphism )和 T RAP(靶位区域
扩增多态性 , Ta rg et region amplified po lymo rphism )
的诞生也将为梨属植物的研究拓宽新的道路 [ 25]。此
外 ,应加强国际国内交流合作 ,充分利用已有的数据
资源 ,使梨遗传多样性与亲缘关系逐步走向系统化、
规范化和国际化。
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