DNA分子标记在小麦抗病育种中的应用

吴波

（鄂伦春自治旗农业经营管理站，内蒙古自治区 呼伦贝尔 165450）

1 DNA分子标记

电泳谱带是DNA分子标记使用最普遍的展现形式，并且根据技术选择使用的不同会出现两种不同的方式：第一种，核心技术是分子杂交的分子标记。这种分子标记的技术又分为两种，主要是根据标记方法不同而分类。一种是RFLP标记，另一种则是小卫星DNA的标记方式。第二种，核心技术为PCR的分子标记。这种方式的分子标记法则可以分成三大类。1、单引物的PCR标记，主要 有 DAFs、RAPDs、AP-PCR、SPARs、DAMD、ISSR2、具有选择性的3'端的双引物的PCR标记，主要有AFLP标记;3、双引物具有特异性的PCR标记，主要有STS、SCAR、STMS、微卫星 DNA、RAMP 、CAPS 。

2 分子标记技术的应用

2.1 建立抗病基因的分子标记

对于基因的性状以及数量等方面进行标记时，BSA集群式分离分析的方法是建立分子标记最行之有效的方式。通过BSA法将标记基因和抗病基因进行连锁时主要有以下两种情况。第一种是被标记物种具有遗传图谱，即已建立了相应的遗传图谱的。只需要将材料根据遗传图谱进行直接直接扩增标记。对于需要标记的材料在群体上必须保证足够大，且标记材料需要具有多态性，标记需要和目标的性状具有连锁性。对于小麦，遗传图谱已经建立，因此在对小麦的抗病基因进行标记选择的时候，就可以使用这种方式。第二种则是材料的遗传图谱还未建立，或者是建立的遗传图谱在密度上不能满足要求，则此时我们对于需要的标记则只能通筛选未知的标记进行材料的选择了。

2.2 辅助选择的分子标记

分子标记的辅助选择不会受到时空性的基因表达的影响，并且不会受到其他的基因效应以及环境的影响，是一种较为理想的育种方式，结果较为可靠，且育种的年限较之其他方式也较短。是通过对对分子标记的基因型性状机密连锁的目标基因或者是对标记的全基因组基因型进行分析得来的，利用阶段可以是早起的时代或者是早起的生长发育阶段，甚至半粒种子或者是胚乳都可以进行利的PCR分析技术。这种分析技术是对目的基因在苗前阶段的种子是否已经存在的鉴定方式，这种标记辅助的分子标记选中技术在育种领域内已经成为了遗传育种技术的领先技术研究，开始得到了育种和遗传界双方的关注。并且随着分子技术在现代的发展不断的加快，有关分子标记技术的研究实验费用越来越低，这种以分子标记为主要核心内容的选种工具会成为植物育种的最佳手段。

2.3 对抗病目的基因进行定位

在现代的生物遗传育种领域对于小麦的同源染色体进行构建的几种标记技术的应用越来越广泛，主要是有SSR技术、STS技术、RAPD技术以及RFLP技术，这几种对染色体群进行构建的技术在小麦抗病性状的定位和标记上得到了良好的应用，并且取得了良好的成效，且由于技术本身就具有的活力使得发展的空间也很大。分子标记在形状上和目标的抗病基因进行连锁，使得根据遗传图谱就很容易找到抗病基因的位置，并令其和相应需要结合的染色体进行结合，通过对分子标记同基因之间进行的距离计算，可以对基因位置进行更加准确的定位。另外除了上述方式之外，对于作为育种的基因定位还有缺体定位的方式，就是通过对对于染色体臂上的缺体进行标记用以确定物理位置的方式，主要就是对标记的染色体进行确定再通过其双端的一对体系对染色体臂上的标记进行确认进而进行定位的方式。

2.4 抗病基因的克隆

抗病基因的克隆是遗传标记和基因组作图最重要的应用之一。随着高密度遗传图谱和物理图谱的构建,基于图谱的基因克隆已成为可能。目前,研究者能够对目标基因精确定位,即能够在目标基因侧翼得到连锁非常紧密的分子标记鉴定出与其有关的克隆,继之以亚克隆和染色体步行或染色体登陆获得目的基因的染色体片段,最终在辅之以转化和互补测验加以验证。近年来,运用图谱克隆技术已分离到了一些与抗病有关的基因。抗病基因的克隆并不是研究的最终目的。基因克隆后能够加深对其基本功能的了解并可对其修饰以创造新的表型,还能实现在不同品种或物种间的转移,增加对基因的利用程度。

3 分子标记技术应用前景展望

小麦是世界最主要的粮食作物,长期以来其品种遗传改良在各国都受到高度重视,分子标记的应用也极大地促进了这一工作的进展。传统植物育种往往要创造分离群体,经过表型性状筛选,费时费力。DNA标记在数量上几乎无限,不受遗传背景和基因互作等因素的影响,操作也相对简便。近年来发展起来的分子标记技术,是开发利用作物种质资源的有力工具,预计在不久的将来可能在以下几个方面取得突破。

3.1 广泛开发利用种质资源,拓宽育种基础

利用分子标记技术,能够准确鉴定种质资源中的优异农艺性状基因的多样性,特别是能够从农艺性状不良的野生种中,鉴定出其中蕴藏着的优良农艺性状基因,这将发掘出大量的未被利用的优良农艺性状的基因,大大拓宽育种的物质基础。

3.2 标记目的基因,提高育种效率

进行种质资源中重要农艺性状基因的分子作图与标记,DNA分子标记可直接反映其DNA水平的遗传变异,借助DNA分子标记辅助选择,突破了传统选择的方法,在育种中可以不受环境条件的干涉与影响,做到准确地对育种目标进行选择,并可以对杂种在早代进行快速准确地选择,这将大大缩短育种周期,提高育种效率,加快育种的进程。

3.3 揭示物种亲缘关系,有效进行种质资源创新

野生近缘植物是一个巨大的基因宝库。通过远缘杂交进行种质创新,是育种工作取得突破的途径之一,在远缘杂交中,分子标记不仅可以精确检测外源染色体,而且可以广泛地揭示外源染色体与栽培物种染色体的部分同源关系,这对有效转移外源基因十分重要。

3.4 鉴定遗传多样性,确定杂优育种的亲本选配

杂优育种是粮食产量取得突破的另一条重要途径。分子标记可以揭示杂种优势的遗传基础,鉴定种质资源(亲本)的遗传多样性,对其进行分类,从而有效地选配亲本。

结语

建立于DNA基础上的分子标记技术对小麦抗病育种具有重要作用。文章阐述了DNA分子标记技术及其在小麦抗病育种上的应用,展望了分子标记技术在小麦抗病基因的定位、克隆、分子标记辅助选择和种质资源研究方面广阔的应用前景。

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