登陆注册
3337600000008

第8章 作物育种技术的发展(6)

第一步,目标基因的精确定位,要求目标基因两侧各有一个与其紧密连锁的分子标记,并且目标基因座位与分子标记座位之间的遗传距离小于5厘摩。

第二步,将RFLP分子标记转换为PCR为基础的分子标记,增强检测手段的自动化程度。

第三步,采用SCAR、STS等基于PCR扩增的途径检测亲本间的多态性。

第四步,应用SCAR、STS等标记针对育种群体进行分子标记辅助选择。

1.7.4分子标记辅助选择在作物育种上的应用

由于作物新品种选育中涉及质量性状及数量性状等两个方面,从而分子标记辅助选择在作物育种上的应用主要包括如下几个方面。

(1)分子标记辅助选择在回交育种中的应用

回交是指以具有许多优良性状而个别性状欠缺的待改良品种为轮回亲本,以具有轮回亲本欠缺的优良性状的品种为非轮回亲本,两者的杂交后代又与轮回亲本进行系列的回交和选择,在回交结束时还需要1~2次的自交,以便使基因纯合,形成具有轮回亲本一系列的优良性状而少数欠缺性状得到改进的新品种的选育方式。回交选育方法适宜于对带有个别不良性状的品种改良,分子标记辅助选择应用于回交育种可以提高选择效率,加快育种进程。

1)快速有效地选择出带有目标基因的单株。分子标记辅助选择利用与目标基因紧密连锁的分子标记对是否带有目标基因的单株进行选择,大大加快了育种进程。主要表现在:

A.分子标记辅助选择不受环境条件及植株生长发育阶段的影响,因而在植株的苗期或低世代就可进行选择。

B.当目标基因为隐性基因时,利用呈现共显性遗传的分子标记可直接对其进行选择,无需进行测交或自交的检验。

C.如果目标性状不能在当代进行选择,例如玉米的淀粉含量等,采用分子标记辅助选择可直接在当代确定目标基因是否存在,而无需进行后代的品质检验。汉逊等利用4个RAPD标记,在10个BC1F2家系的4605个单株中快速选出了CMS恢复位点纯合的906个单株。此法大大节省了测交的工作量及时间,充分展现了分子标记辅助选择的优越性。

2)快速选出以轮回亲本基因组为遗传背景的单株。在回交育种中,非轮回亲本为轮回亲本导入优良性状的同时也带来了与之连锁的不良基因,这种连锁累赘现象常常使得经过改良的新品种与最初的育种目标不一致。因而在回交育种中不仅要考虑优良性状的导入,还必须考虑保持其整个基因组的遗传背景基本不变。

孟金陵等认为,通过分子标记辅助选择技术,借助于饱和的分子标记连锁图,对各选择单株进行整个基因组的组成分析,进而可以选出带有多个目标性状而且遗传背景良好的理想个体。汤斯勒等通过计算机模拟分析,结果表明,如果从每个回交世代含有目标基因的30个单株中,通过分子标记辅助选择出1株带有轮回亲本基因组比率最高的个体作为下一次回交的亲本,则完全恢复到轮回亲本基因组的基因型只需3代。在传统的育种方法中,要达到99%的轮回亲本比率则需要(6.5±1.7)代。

3)可以有效地选择目标基因附近发生重组交换的个体。在回交育种中,连锁累赘现象是影响回交育种的一个主要限制因素。传统的解决方法是通过扩大选择群体或增加回交次数来解决。斯塔尔等研究表明,即使回交20代后,还能发现相当大的与目标基因连锁的供体染色体片段,而在大多数植物基因组中10厘摩的DNA序列足够包含数百个基因。通过分子标记辅助选择可以快速减轻连锁累赘。汤斯勒等研究表明,用位于目标基因两侧1厘摩的两个分子标记进行辅助选择,通过两个世代就可获得含目标基因长度不大于2厘摩的个体。这样的结果采用传统的育种方法则需要100代才能达到。因此,分子标记辅助选择可以对目标基因附近发生了重组的个体进行鉴定。

(2)分子标记辅助选择在基因聚合中的应用

基因聚合是将多个有利基因通过选育途径聚合到一个品种中,这些基因可以控制相同的性状也可控制不同的性状,基因聚合突破了回交育种改良个别性状的局限,使品种在多个性状上同时得到改良,产生更具有实用价值的育种材料。基因聚合常在抗性育种中得到应用,育种专家将多个控制垂直抗性的基因聚合在同一个品种中可以提高作物抗病的持久性。在传统的抗病性检测中,通过接种鉴定不仅程序复杂,而且常常影响植株的生长发育,而且一些抗性基因很难找到相应的鉴定小种。采用与抗性基因紧密连锁的分子标记或相应基因的特异引物进行分子标记辅助选择,可加速抗源筛选和抗性基因的鉴定,提高育种选择效率,缩短育种周期。

(3)分子标记辅助选择在数量性状改良中的应用作物中大部分的农艺性状是由多基因控制的数量性状,在这样一个多基因体系中,每个基因对目标性状只表现微效作用,没有明显的显性,而且表现型受环境条件影响很大。因而采用传统的育种方式对这些性状进行选择有很大的难度。

分子标记辅助选择为数量性状改良提供了新的研究思路。帕特逊等认为高密度分子遗传图谱的建立,使覆盖全基因组的分子标记将控制数量性状的微效多基因分解成孟德尔遗传因子,并定位到分子标记所在的染色体上,进而按照经典的遗传模式进行研究。这就使得利用与QTL紧密连锁的分子标记对这些QTL进行转移以达到对这些数量性状的改良成为可能。但是由于数量性状遗传的复杂性,与由单基因或寡基因控制的质量性状相比,采用分子标记辅助选择对数量性状的改良仍存在以下问题:

1)QTL与环境之间的互作降低了对数量性状基因定位的准确性。

2)由于单个QTL呈微效作用,所以必须同时操作多个QTL才能使性状发生显著改变。

3)QTL之间存在互作关系,使得对QTL的效应估计发生偏差。

4)在对QTL进行转移时,如果没有转移互作QTL,则不会达到预期的效果。

岚德等研究了分子标记辅助选择在数量性状上的实用性,结果表明分子标记辅助选择可以大大提高选择的效率,另有一些研究人员也得到了相似的研究结果。

分子标记辅助选择技术是现代生物技术在作物遗传改良领域中应用的一个重要方面。实践证明,分子标记辅助选择为传统的育种提供了一种有力的辅助手段。我国利用分子标记辅助选择进行新品种选育工作已取得可喜的进展。

例如,刘金元等利用RLFP标记对小麦白粉病基因Pm2和Pm4a进行了标记辅助选择。薛庆中等应用分子标记辅助选择培育出了抗白叶枯病水稻恢复系并筛选出抗病杂交稻新组合协优T71、协优T81和汕优8548。王心宇等利用与Pm2、Pm4a、Pm8、Pm21紧密连锁或共分离的RFLP标记和PCR标记(SCAR标记),对含有这些基因的优良品系间配置的杂交组合的F2代进行了分子标记辅助选择育种,并结合抗性鉴定,筛选到14株Pm4a+Pm21的植株,16株Pro2+Pm4a的植株,6株Pm8+Pm21的植株。

同类推荐
  • 茄果类蔬菜病虫防治原色图谱

    茄果类蔬菜病虫防治原色图谱

    本书系以作者长期在教学、科研、生产实践中积累的有关蔬菜病虫害方面的彩色照片和第一手资料为基础,介绍了各种蔬菜常见重大病虫的田间症状及危害特点、发生规律,重点介绍了病虫治理技术,使读者能够参照生动形象的病理图谱,对病虫害作出正确诊断,及时制定科学合理的防治方案,提高病虫防治的技术水平,避免错、乱、盲目用药,生产优质蔬菜。
  • 肉羊高效养殖技术

    肉羊高效养殖技术

    本系列图书涵盖了种植业、养殖业、加工和服务业,门类齐全,技术方法先进,专业知识权威,既有种植、养殖新技术,又有致富新门路、职业技能训练等方方面面,科学性与实用性相结合,可操作性强,图文并茂,让农民朋友们轻轻松松地奔向致富路;同时培养造就有文化、懂技术、会经营的新型农民,增加农民收入,提升农民综合素质,推进社会主义新农村建设。
  • 特色杂豆

    特色杂豆

    特粮特经作物主要指具有特殊性状和用途的农作物,种类很多,在我国具有悠久的种植历史,是特色农产品的重要组成部分,在高效农业规模化发展中具有举足轻重的作用。近年来,特粮特经高效种植技术得到了长足发展,各地涌现出了许多新典型、新经验、新技术,值得借鉴和推广。《“金阳光”新农村丛书》中的“特粮特经作物高效种植技术系列”图书。面向广大农村基层农技人员和广大农民,包括鲜食玉米、特色甘薯、特色花生、芝麻和向日葵、优质小杂粮(谷子、高粱、荞麦)、特色杂豆、特色大豆、香料和糖料、特色莲藕、特色南瓜、优质马铃薯、优质食用菌等作物的新品种、新技术、新加工方法及产业化开发途径等内容,浅显易懂,实用性强。
  • 无公害甜樱桃丰产栽培技术

    无公害甜樱桃丰产栽培技术

    本系列图书内容丰富、技术先进, 着重介绍了种植、养殖、职业技能中的主要管理环节、关键性技术和经验方法。本系列图书贴近农业生产、贴近农村生活、贴近农民需要, 全面、系统、分类阐述农业先进实用技术,是广大农民朋友脱贫致富的好帮手!
热门推荐
  • 都市小花农

    都市小花农

    诗云的新书《女配拒绝当炮灰》已经签约,希望小伙伴们多多支持,谢谢!洛桐在大三那年暑假出去旅游,无意中误入了一片原始森林,误打误撞地吞食了一颗碧绿色的果实,洛桐也因此拥有了木系异能。从此她不仅能看到植物的生命力,更拥有了与植物交流的能力。因此在毕业后,洛桐放弃了爸妈安排好的某学校的教师工作,转而不务正业的在她母校附近开了一家花店,闲时养花种草,撩猫逗狗,坐看云卷云舒,故事就从这儿开始了……诗云开读者群了,欢迎小伙伴们加入诗云的读者群,群聊号码:663990967
  • 夏有乔木:雅望天堂3

    夏有乔木:雅望天堂3

    十岁,单单母亲重病在床,父亲却带着私生子单依安堂而皇之地进入家门。单单出钱请人绑架单依安为母亲出气,却反被抢钱欺负,幸好被从学校逃课的唐小天所救。十四岁,单单在美国街头遇见满身仇恨的唐小天,原来此刻他青梅竹马的初恋舒雅望被人玷污。从此她开始了一场不可能的单恋:她十八岁表白被拒;二十四岁以为得到幸福,却亲眼看见刺骨的真相;二十六岁她因爱生恨,差点亲手将他最爱的女孩推下深渊……这是一个爱的疯狂,追的执着,恨的竭斯底里,毁的彻底的故事。
  • 天价萌宝:娇妻宠上天

    天价萌宝:娇妻宠上天

    十八线女星池安九最大的愿望就是潜了公司大Boss,翻身成为一线女星。在池安九跟大Boss传绯闻的时候,所有人都以为她死定了。结果腹黑Boss丢给她个一张契约,“签了她,你就是我孩子的妈。”说好俩不干涉,可某Boss夜夜潜入屋是怎么回事?婚后,池安久揉着酸疼的腰:“Boss,你违约了,契约无效。”“那就睡到有效为止。”言罢,某Boss再次将她扑倒。
  • 我家有个仙侠世界

    我家有个仙侠世界

    卧室里突然出现了一座通向仙侠世界的传送门!人们为了从门后泄漏的一点灵气而欢呼雀跃,张青已经走入传送门,去领略更为广阔的天地。地球上的人们为了偶尔诞生的一颗灵草而争夺时,张青已经一把一把的往兜里揣。当有人打破身体极限自得意满的时候,张青却开始朝着长生不老的方向前进。等到外星人在几万光年外发现灵气的来源赶到地球的时候,成仙的张青正在这里等待着他们。
  • 腹黑娇宠:清清河边有校草

    腹黑娇宠:清清河边有校草

    【一次幼稚的冲突,两个魔王的结缘,从此千山万水,与你同行】天赋异禀,骨骼清奇的关心在武林高手的道路上一去不返高贵优雅,身体孱弱的顾嘉黎为了成功致胜只得苦练心计当暴力老虎遇上腹黑狐狸,一文一武,谁输,谁赢“小爱心,无论何事,有我在,只要你想做,无需顾虑太多。”顾嘉黎一脸宠溺地拥住关心。“是啊,从小我就知道的”关心将头轻轻倚在他的肩上。正因如此,世事多艰,因为有你,我无所畏惧。
  • 重生之明慧

    重生之明慧

    前世,楚明慧看着慕锦毅妾室一个一个地纳进来,心中冷笑,“什么狗屁一生一世一双人!”今生,慕锦毅道,“你只看我以后会不会守着你一人……”
  • 荒凉的白纸

    荒凉的白纸

    《荒凉的白纸》收到高维生发来的10卷《独立文丛》电子版,我躲在峨眉山七里坪连续阅读了三天。三天的白天都是阴雨,三天的夜晚却是星光熠熠。我在山林散步,回想起散文和散文家们的缤纷意象,不是雾,而是山径一般的韵致。
  • 神龙接引使

    神龙接引使

    在这个世界上有异能者,有魔法师、有忍者……但在华复却还有一种人,他们不被世人所熟知,他们以龙之传脉者自居,古时称龙武,现时称为天圣师。这个名字不为外人所熟所,这样一群自称天圣师的人仿佛凭空出现在超凡者势力的目光下,让平静已久的超凡界,如同投入一颗深水炸弹。华夏与世界超凡势力的关系一下子紧张起来,超凡界的秩序即将被打破……
  • 混天大魔女

    混天大魔女

    什么!杀人夺宝!待我颜祈儿重归之时,必是你们丧命之日!什么!抢了我爹?抢了我夫君?休怪我颜祈儿辣手摧花!说我是魔界的魔女!你们是瞎了眼吗?我颜祈儿明明是人见人爱的小仙女……好吧,既然你们不分青红皂白……我就是魔女又怎样!欺我者,我必百倍偿还!且看我颜祈儿怎样逆天改命,搅浑这苍生天下!!!
  • 丽情集

    丽情集

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。