分子標(biāo)記技術(shù)在植物種質(zhì)鑒定中的鑒別效率比較

朱巖芳，何洪兵，于莉莉 (山東省東營市林業(yè)局，山東東營257091)

具有種質(zhì)并能繁殖的植物體統(tǒng)稱為植物種質(zhì)資源或遺傳資源。植物種質(zhì)資源是人類賴以生存和發(fā)展的根本，也是人類最寶貴的自然財(cái)富?？焖贉?zhǔn)確的種質(zhì)鑒定技術(shù)對植物種質(zhì)資源的搜集、保存、研究、創(chuàng)新和利用具有重要意義。DNA分子標(biāo)記可以彌補(bǔ)和克服在種質(zhì)資源形態(tài)學(xué)鑒定及生理生化鑒定中的許多缺陷和難題。目前，隨著DNA分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種分子標(biāo)記技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用于植物種質(zhì)鑒定中。然而，不同分子標(biāo)記技術(shù)在種質(zhì)資源鑒定中的鑒別效率比較研究甚少。筆者對用于評估分子標(biāo)記鑒別效率比較的各種參數(shù)及其在種質(zhì)鑒定中的比較進(jìn)行了綜述，并提出了存在的問題。

1 DNA分子標(biāo)記技術(shù)

DNA分子標(biāo)記是指能夠反映生物個體或種群間基因組中某種差異的特異性DNA片段，是DNA水平上遺傳多態(tài)性的直接反映，大多數(shù)DNA分子標(biāo)記以電泳譜帶的形式表現(xiàn)個體之間的DNA差異，是生物分類學(xué)、育種學(xué)、遺傳學(xué)和物種起源與進(jìn)化等研究的重要技術(shù)指標(biāo)之一。自20世紀(jì)80年代尤其是PCR技術(shù)發(fā)明以后，DNA分子標(biāo)記技術(shù)迅速發(fā)展(圖1)。

第一代分子標(biāo)記技術(shù)是以Southern雜交為核心的分子標(biāo)記技術(shù)。最具代表性的是發(fā)現(xiàn)最早的RFLP標(biāo)記。第二代分子標(biāo)記技術(shù)主要分為兩類。第一類為基于PCR的DNA分子標(biāo)記，主要包括RAPD、ISSR、SSR和STS等標(biāo)記;第二類為基于PCR與限制性酶切技術(shù)結(jié)合的DNA標(biāo)記，主要包括AFLP和CAPS等標(biāo)記。第三代分子標(biāo)記是基于單核苷酸多態(tài)性的DNA分子標(biāo)記，如SNPs等標(biāo)記。此外，新型分子標(biāo)記不斷涌現(xiàn)，如 RGAs、RMAPD、SRAP、TRAP 等標(biāo)記。

2 分子標(biāo)記技術(shù)種質(zhì)鑒別效率的評價(jià)指標(biāo)及其應(yīng)用

分子標(biāo)記鑒別種質(zhì)的主要目的是為任一種質(zhì)尋找理想的特異指紋圖譜。因此，針對某一種種質(zhì)資源尋找高效的分子標(biāo)記技術(shù)進(jìn)行指紋圖譜構(gòu)建，對種質(zhì)資源尤其是遺傳多樣性有限的種質(zhì)鑒別及其保護(hù)具有重要意義。評價(jià)分子標(biāo)記技術(shù)鑒定效率的參數(shù)指標(biāo)主要分為兩類:一類用以評價(jià)遺傳多樣性信息檢測量，如 PIC(Polymorphic Information Content，多態(tài)性信息含量)，DI(Diversity Index，遺傳多樣性指數(shù))［1］，PPB(Percentage of Polymorphic Bands，多態(tài)性條帶比例)，EMR(Effective Multiplex Ratio，有效多元數(shù))［2］，Ibav(Average Band Informativeness，平均條帶信息含量)，MI(Marker Index，標(biāo)記指數(shù))［3］等，另一類用以評價(jià)標(biāo)記的鑒別能力，如Rp(Resolving Power，分辨率)和 Dp(Discriminating Power，鑒別力)［3-6］等。

高效的分子標(biāo)記技術(shù)不僅具有高的多態(tài)性信息檢測能力，還要有鑒別不同基因型的能力。不同報(bào)道中所選用的評價(jià)指標(biāo)不同。標(biāo)記指數(shù)(Marker Index，MI)最初由Powell等［7］提出并由 Milbourne等［8］首先用于比較 RAPD、AFLP 和SSR 3種分子標(biāo)記技術(shù)的品種鑒定效率。分辨率Rp是由Prevost等［9］提出的用于評價(jià)ISSR分子標(biāo)記技術(shù)用以馬鈴薯品種鑒定效率的指標(biāo)，結(jié)果表明Rp值與鑒定品種數(shù)成顯著的線性關(guān)系，可用于評價(jià)分子標(biāo)記的品種鑒定效率。Archak等［1］認(rèn)為分子標(biāo)記的鑒定效率取決于平均條帶信息含量(Ibav)和平均每條引物擴(kuò)增的條帶數(shù)，研究結(jié)果表明RAPD和AFLP 2種分子標(biāo)記技術(shù)具有相當(dāng)可比的平均條帶信息含量(Ibav)，但基于較高的標(biāo)記指數(shù)和有效多元數(shù)，研究認(rèn)為AFLP是腰果種質(zhì)資源指紋圖譜構(gòu)建的優(yōu)先標(biāo)記技術(shù)。Smykal等［5］以遺傳多樣性指數(shù)(DI)和鑒別力(Dp)作為評價(jià)指標(biāo)比較了SSR、IRAP、RBIP標(biāo)記技術(shù)鑒別豌豆(Pisum sativum L.)品種的能力，結(jié)果表明IRAP是效率最高的品種鑒定用分子標(biāo)記技術(shù)。Sarwat等［10］基于標(biāo)記指數(shù)(MI)比較了4種分子標(biāo)記技術(shù)(AFLP，SAMPL，ISSR和RAPD)在檢測Tribulus terrestris的多態(tài)性能力，結(jié)果顯示SAMPL具有最高的標(biāo)記效率。Biscas等［11］比較了 RAPD，ISSR，IRAP 和 REMAP 4種分子標(biāo)記技術(shù)鑒定Citrus品種的效率，結(jié)果顯示Dp值由高到低REMAP＞ISSR＞IRAP＞RAPD，研究選擇REMAP和ISSR用于Citrus品種鑒定。盡管不同研究中所選用的評價(jià)參數(shù)不同，且多態(tài)性信息含量高低與種質(zhì)鑒別能力高低存在不一致的情況，但多數(shù)研究認(rèn)為，在兩類參數(shù)值不同時(shí)，優(yōu)先選擇種質(zhì)鑒別能力高的分子標(biāo)記技術(shù)。

3 結(jié)語

不同分子標(biāo)記技術(shù)種質(zhì)鑒別效率的比較研究大都是基于小規(guī)模的待測種質(zhì)和引物，隨著引物數(shù)的增加和待測樣本的擴(kuò)大，研究難度相應(yīng)增大。因此，在比較不同分子標(biāo)記技術(shù)種質(zhì)鑒別效率的研究中，合理的有代表性種質(zhì)樣品數(shù)目和引物數(shù)目的確定將是一項(xiàng)首要的關(guān)鍵工作。此外，新的評價(jià)指標(biāo)以及現(xiàn)有不同指標(biāo)在種質(zhì)鑒定效率評價(jià)中的相關(guān)性研究甚少，也是進(jìn)一步研究的一個重要課題。

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