全 文 ：第19卷　第 3期 江 西 科 学 Vol.19　No.3
2001年 9月 JIANGXI　SCIENCE Sept ,2001
文章编号:1001_3679(2001)03_0162_04
分子标记技术在猕猴桃属植物中的研究进展
陈万秋 ,李思光 ,罗玉萍
(南昌大学 生物科学工程系 ,江西 南昌　330047)
摘要:介绍了猕猴桃属植物在分子水平方面的研究进展 , 主要概括了同工酶标记和 DNA 标记技术在猕猴桃
的遗传多样性 、染色体倍性及来源 、性别鉴定 、胞质遗传 、品种鉴定等方面的应用现状。
关键词:猕猴桃;分子标记
中图分类号:Q 75　　　文献标识码:A
Application of Molecular Markers on Actinidia
CHEN Wan_qiu , LI Si_guang , LUO Yu_ping
(Department of Biological Science and Technology , Nanchang University , Nanchang , 330047　PRC)
Abstract:This is a review on Actinidia studied at molecular level , which mainly summerized the appli-
cation of isozyme marker and DNA marker on genetic diversity , chromosome ploidy and derivation , gender
identification , cytoplasmic heredity and cultivar identification.
Key words:Actinidia , Molecular marker
　　猕猴桃属植物种类繁多 ,全世界有 66个种 ,
约118个种下分类单位(变种 、变型)。该属植物
的自然分布非常广泛 ,从北纬 50°到赤道附近 ,纵
跨泛北极和古热带植物区 ,在西伯利亚 、朝鲜 、日
本 、印度 、尼泊尔 、马来西亚和泰国等均有分布 。
我国有猕猴桃属 62种 ,是该属植物的优势主产
国 ,猕猴桃资源极其丰富 ,大多数种群集中分布
在秦岭以南和横断山脉以东的地域[ 1 , 2] 。
猕猴桃为多年生植物 ,生长周期长 ,用常规
方法对其进行遗传学研究效率不高 。它的品种
间和种内居群的形态差异并不清晰 ,而地理分布
的重叠和种群的自然杂交也使同一品种不同种
间产生各种不同变化 ,增加了猕猴桃品种鉴定的
难度。猕猴桃所有品种均为雌雄异体 ,且染色体
倍性水平变化很大 ,有二倍体(2n=58)、四倍体
(2n=4x =116)和六倍体(2n=6x=174)。有些
品种种内还具有倍性水平的变化[ 3] 。雌雄异体
和染色体倍性水平多样化在很大程度上阻碍了
猕猴桃一些重要经济性状的遗传学研究 。例如 ,
美味猕猴桃(6x)大部分重要性状的遗传性目前
仍是未知的 ,一些重要的经济品种 ,如中华猕猴
桃(2x ,4x),它们的遗传方式仍不清楚 。因此 ,用
简便易行 、高效快捷的分子标记技术对猕猴桃属
植物进行遗传学研究十分必要。
近年来随着分子生物学的发展 ,出现了越来
越多的遗传标记 。标记是指代表一个位于染色
体上已知位点的基因或一种清晰的表型性状 。
与传统的形态标记不同 ,新兴的分子标记以其独
特的优越性应用于生物学的各个领域 。广义的
分子标记是指可遗传的并可检验的 DNA 序列或
收稿日期:2001-04-09;修订日期:2001-05-14
基金项目:国家自然科学基金资助项目(39960007)和江西省自然科学基金资助项目(983027)
作者简介:陈万秋(1978-),女 ,江西瑞昌人 ,现为南昌大学生物科学工程系在读硕士研究生.
DOI :10.13990/j.issn1001-3679.2001.03.008
蛋白质 。对猕猴桃开展分子遗传标记技术的研
究 ,将为建立经济性状的连锁标记 ,克隆有价值
的目的基因 ,开展分子育种工作奠定基础。同
时 ,还可对各品种及其近缘种进行分子系统学研
究 ,探明主要品种的起源与进化 ,为常规杂交育
种工作和遗传育种计划提供基础资料。
1　同工酶标记在猕猴桃研究中的应用
同工酶标记是 60年代出现的分子标记 ,其
本质是具有同一底物专一性的不同分子形式 。
同工酶有组织 、发育及物种的特异性 ,反映了编
码这些酶的等位基因间的差异 。同工酶分析是
探讨种内遗传结构十分有效的方法 ,已被广泛应
用于遗传多样性分析 、植物系统分类 、亲缘关系
研究等各个方面 。在果树方面也已有许多报道 ,
如Degani等[ 4]对荔枝利用同工酶遗传标记进行
品种鉴定 ,Manganaris等[ 5]对苹果利用同工酶标
记辅助选择进行育种研究等。
1.1　遗传多样性研究
用同工酶标记分析猕猴桃属植物的研究还
进行的不多 ,但已有的结论表明 ,猕猴桃在同工
酶水平上具高度的遗传多样性。Testolin -R
等[ 6]采用 8个酶系统中 15 个同工酶位点 ,对猕
猴桃属 20种近 500株植物进行了遗传多样性研
究。通过种间和种内多态性分析 ,共检测到 82
个同工酶等位基因。他们对种群进行聚类分析 ,
结果与现有系统学分类不一致 ,表明一些猕猴桃
品种间的关系要重新考虑 。
1.2　染色体倍性研究及品种鉴定
由于猕猴桃品种的染色体数目很多 ,且体积
很小(2n =2 x=58 , 大小为 0.7 ～ 1.0 μm),具多
倍性 ,因此很难从细胞遗传学上研究其倍性关
系。等位分离分析法是从异源倍性中辨别同源
性的最确切的方法[ 7] 。Huang 等[ 8]对 10个同工
酶位点检测等位分离状况 ,得出确切证据证明美
味猕猴桃是异源六倍体 ,四倍体中华猕猴桃是同
源四倍体 ,且明显来源于同种的二倍体 ,这为猕
猴桃育种计划和系统发育学提供了有用的理论
基础 。同时 ,他们的实验结果表明同工酶表型还
可有效地进行品种鉴定 ,通过任何 3个酶位点的
结合 ,所有的培育种都可以特异地被鉴定。
2　DNA 分子标记在猕猴桃研究中
的应用
DNA分子标记是DNA水平遗传变异的直接
反映 。它直接以 DNA的形式出现 ,既不受环境
和其他因素的影响 ,也不受基因表达与否的限
制 ,数量丰富 ,遍及整个基因组 ,多态性高 ,遗传
稳定 。分子标记具有的这些优越性 ,奠定了它具
有广泛应用性的基础。
2.1　性别鉴定
猕猴桃是功能性雌雄异株植物。雌株的花
从结构上看虽然是具有雌雄两性器官的完全花 ,
但雄蕊败育不产生有活力的花粉;而雄株的花则
是雌蕊败育不形成胚珠 。猕猴桃性别鉴定的研
究在生产和遗传育种方面都有重要的意义 。猕
猴桃植株达到多产的成熟期需要 3 ～ 5年 ,而雄
株约占群落的 50%左右 。因此 ,在树苗成熟以前
就判定其性别 ,早期排除不需要的雄性植株 ,可
以减少生产上的消耗 ,在栽培中有效地控制雌雄
比例 ,以提高结实率和种质育种计划的效率 ,节
省大量的时间 、人力和财力。
然而 ,猕猴桃在细胞学或形态学上都没有可
辨别的性状来确定树苗的性别。Michelmore 等[ 9]
提出的群体分离分析法(Bulked segregant analy-
sis ,BSA)是一种有效的定位基因的方法。其原理
是将分离群体根据目标性状分为两组 ,构建两个
基因混合池(理论上这两个基因混合池应主要在
目标基因区段存在差异),提取基因池中 DNA作
为模板进行 RAPD分析 ,池间具多态性差异的标
记必定与目的基因连锁。依据此方法 ,有些雌雄
异株的植物已经得到了性别连锁 DNA 标记 ,如
Mulcahy等[ 10]在 Silene latifolia 中用 60 条随机引
物筛选到 4条与性别连锁的 RAPD标记 ,Hormaza
等[ 11]通过 700条引物的筛选在 Pistacia vera 中找
到了一条单独性别连锁的 RAPD 标记。现在也
有一些研究报道从分子水平对猕猴桃进行性别
鉴定。Gill G P.等[ 12] 在来自同代的雌雄两个
DNA池中 ,用 500个随机引物进行筛选 ,确定了
中华猕猴桃中两个性别连锁的 RAPD标记。一
条为 SmX , ,来自父本 ,被雌性后代遗传;另一条
为 SmY , 来自父本 ,被雄性后代遗传 。Harvey C
F.等[ 13]用 BSA法找到了性别连锁标记 ,并计算
了性别决定位点与标记间的遗传距离 ,对 SmX
和SmY分别为 3.3 cm和 2.86 cm 。同时 ,他们为
猕猴桃性别遗传性的假说提供了证据 ,即性别决
定基因定位于一对染色体上 ,雄体为异型配子 ,
性别控制符合 XX/XY染色体决定性别表达的方
·163·第 3期　　　　　陈万秋等:分子标记技术在猕猴桃属植物中的研究进展
式。
2.2　染色体起源分析
猕猴桃属染色体倍性水平变化很大 ,不同倍
性在种间呈网状式分布 ,倍性鉴定和确定染色体
来源是猕猴桃常规育种的前提条件 。利用不同
倍性和不同基因组来源的杂交组合 ,可以培育出
品质优良的新品种 , 有助于育种计划的进行 。
Atkinson等[ 14]用来自多聚半乳糖醛酸酶基因的
DNA序列对猕猴桃遗传起源进行系统发育分析 ,
结果表明六倍体猕猴桃为异源多倍体 ,并起源于
二倍体品种。Yan G 等[ 15]用品种特异性重复序
列pkIWI516对美味猕猴桃(2n =6x =174)、中华
猕猴桃(2n=4x =116)和中华猕猴桃(2n =2 x=
58)进行 Southem 杂交分析 ,结果表明多倍体猕猴
桃品种的基因组间是相似的 , 并不是特异的 。
Huang 等[ 16]对 203 个中华猕猴桃微卫星位点进
行分析 ,证实了猕猴桃二倍体品种起源时在染色
体数目为 x =14/15的基础上多倍化 ,在种属演
化过程中 ,可能出现染色体复制。
2.3　品种鉴定
猕猴桃属植物种类繁多 ,且发展了许多人工
栽培品种 ,仅靠传统的形态特征来辨别品种十分
困难。然而 ,它在 DNA水平上有很高的多态性
和特异性 ,能清晰反映品种间的差异。使用 DNA
分子标记技术进行品种鉴别 ,比较直观准确 ,在
理论和实践上都很有意义。Guido 等[ 17]用 80条
随机引物对中华猕猴桃 、狗枣猕猴桃和 13个美
味猕猴桃栽培种进行检测 ,筛选品种特异性和基
因型特异性标记 ,每条引物得到的条带数为 4 ～
11条 ,所有品种均能被鉴别 。Kurt Weising 等[ 18]
用微卫星标记技术对猕猴桃基因组进行研究 ,其
中引物对 719和 722均能单独鉴别美味猕猴桃
的6种栽培种。
2.4　遗传多样性研究
多样性水平可反映出该居群的交配方式 ,并
在相当程度上制约着一个居群对环境的适应能
力 ,因而可用于预测其未来的发展趋势[ 19] 。遗
传多样性研究有助于正确制定植物遗传资源收
集和原位保存的策略 ,并鉴定植物遗传多样性中
心。猕猴桃属植物在 DNA水平上具有很高的遗
传多样性。Huang 等[ 16] 对中华猕猴桃 4种二倍
体和 6种四倍体进行研究 ,检测了每一种基因型
10个微卫星多态性。所有微卫星均为多态 ,每
个位点等位基因的数目为 9 ～ 17。Kurt Weising
等[ 18]设计了 18对引物分析 10个猕猴桃品种 30
个不同居群 ,发现在 8个中华猕猴桃居群中杂合
度最高达到 100%。每一个微卫星标记对所有品
种产生不同大小的条带 ,数目从 3 ～ 36变化 。用
GT 、GA重复序列作引物得到很高水平的多态性 。
2.5　细胞器 DNA遗传性研究
由于猕猴桃倍性多样 ,基因组构成复杂 ,使
得有关细胞核 DNA 的分子标记研究受到限制 ,
因此部分研究开始转向叶绿体和线粒体 DNA 。
Cipriani 等[ 20]通过分析软枣猕猴桃(A.arguta)和
美味猕猴桃(A.deliciosa)、狗枣猕猴桃(A.
kolomikta)和中华猕猴桃(A.chinensis)杂交后代
的叶绿体(cpDNA),用 PCR扩增的 RFLP 片段探
索猕猴桃属质体 DNA遗传模式 ,证实了猕猴桃
叶绿体 DNA是严格的父性遗传。Testolin 等[ 21]
的研究证明 ,猕猴桃线粒体DNA(mtDNA)是母性
遗传 。猕猴桃线粒体和叶绿体基因组的单亲互
补的遗传特征为研究该属品种父性 、母性遗传系
和分子系统学研究提供了新途径 。 cpDNA 进化
慢而差异小 ,适用于远缘比较;mtDNA 则很适于
居群水平研究:线粒体是单亲遗传的细胞器 ,因
而完全没有交换和重组发生[ 20] 。Cipriani 等从 5
个PCR扩增的叶绿体 DNA 序列中确定了 26个
限制位点 ,对 20个猕猴桃种群进行分析 ,数据清
楚表明一些种类 ,如狗枣猕猴桃的分类地位值得
质疑 。
3　结束语
总之 ,目前猕猴桃属植物分子水平上的遗传
学研究较少 ,有待于利用分子生物学的各种技术
广泛而深入地对其进行各方面的研究。例如 ,将
分子标记与植物育种学相结合 ,进行分子标记辅
助育种。克隆 、分离重要农艺性状基因 ,如高产 、
早熟 、抗病等 ,可以大大加快猕猴桃育种进程 ,缩
短育种年限 ,提高育种效率。对猕猴桃遗传结构
进行分析 ,有助于鉴别品种资源 ,推断种内亲缘
关系 ,寻找有益的生物学性状遗传标记 ,保存有
用的遗传基因 ,为持续利用猕猴桃属植物资源提
供科学依据。
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词下面加中图分类号 !
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