SSR在玉米種質(zhì)資源分析及評價中的應(yīng)用

朱祥芬　王黎明

摘要介紹SSR分子標(biāo)記在玉米遺傳圖譜構(gòu)建、親緣關(guān)系及雜種優(yōu)勢群劃分、孤雌生殖單倍體鑒定等方面的應(yīng)用，并對SSR標(biāo)記技術(shù)在玉米研究中的應(yīng)用進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞SSR；分子標(biāo)記；玉米

中圖分類號S513文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2015）16-055-02

Application of SSR Marker in Analysis and Evaluation of Maize Germplasm Resources

ZHU Xiangfen， WANG Liming*

（Enshi Autonomous Prefecture Academy of Agricultural Sciences， Enshi， Hubei 445000）

Abstract The application of SSR molecular marker in construction of maize genetic map， the genetic relationship and the heterotic groups division， identification of parthenogenesis haploid were introduced， the application of SSR molecular marker in maize research was forecasted.

Key words SSR； Molecular marker； Maize

在玉米新品種選育及生產(chǎn)過程中已得到證明，玉米品種的更新?lián)Q代，首先需要獲得突破性自交系，而突破性自交系來源于突破性種質(zhì)，種質(zhì)資源是玉米新品種選育的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，新品種的獲得即是新優(yōu)良種質(zhì)資源利用的結(jié)果[1]。但我國優(yōu)良種質(zhì)資源越來越狹窄，嚴(yán)重影響我國玉米育種研究和生產(chǎn)，難以獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)多抗的突破性玉米新品種[2-3]。研究表明，廣泛外引優(yōu)良種質(zhì)、開展玉米種質(zhì)的創(chuàng)新及對引進(jìn)和創(chuàng)新的種質(zhì)進(jìn)行分析和評價研究是十分必要的，才能從根本上解決我國育種工作中種質(zhì)資源不足的問題。因此，對已有種質(zhì)及外引種質(zhì)的篩選、鑒定、分析和評價是利用種質(zhì)的一個重要環(huán)節(jié)。研究者們主要利用常規(guī)的表型、生理和生化指標(biāo)鑒定等方法對種質(zhì)進(jìn)行分類、評價，具有很大的局限性，目前，隨著分子標(biāo)記技術(shù)的日益成熟，該技術(shù)廣泛應(yīng)用于玉米種質(zhì)資源的創(chuàng)新與評價中，為創(chuàng)新和評價玉米種質(zhì)提供了新手段[4]。

1構(gòu)建玉米種質(zhì)的遺傳圖譜

玉米種質(zhì)的遺傳圖譜既是對玉米遺傳研究的重要內(nèi)容，又是進(jìn)行種質(zhì)資源評價、分析和利用的理論基礎(chǔ)和依據(jù)。過去遺傳圖譜的構(gòu)建幾乎都是根據(jù)玉米自交系的形態(tài)、生理和生化等常規(guī)標(biāo)記進(jìn)行的，這些遺傳標(biāo)記的數(shù)量在構(gòu)成作圖群體中極為有限，因此，遺傳圖譜的發(fā)展極為緩慢，導(dǎo)致對玉米種質(zhì)的分析、評價相對滯后。近年來，隨著生物技術(shù)的快速發(fā)展，DNA重組技術(shù)的問世將分子生物學(xué)帶進(jìn)了大部分生物學(xué)科，基于DNA重組技術(shù)的SSR分子標(biāo)記可以迅速尋找材料DNA分子間多態(tài)性差異，進(jìn)而獲得與此差異相連鎖的標(biāo)記，SSR標(biāo)記技術(shù)快速用于作物遺傳圖譜構(gòu)建中，該技術(shù)的應(yīng)用加快了遺傳連鎖圖譜的構(gòu)建和應(yīng)用。在玉米中比較容易建立和維持較大的后代分離群體，分子圖譜的構(gòu)建進(jìn)展就更容易。1993年后，許多玉米科研工作者利用SSR分子標(biāo)記作玉米基因組連鎖圖并取得了顯著成果[5]。向道權(quán)等[6]以中國農(nóng)大培育的農(nóng)大3138的F2-3家系為材料，構(gòu)建了具有80對SSR標(biāo)記的玉米遺傳連鎖圖譜。趙茂俊等[7]以玉米自交系R15（抗）×478（感）F2分離群體為作圖群體，構(gòu)建包含146個SSR標(biāo)記位點的遺傳連鎖圖譜。路明等[8]以掖478×丹340的500個F2單株為作圖群體，構(gòu)建了具有138個位點的SSR標(biāo)記遺傳連鎖圖譜。這說明SSR標(biāo)記能夠建立非常密集及高分辨分子標(biāo)記遺傳連鎖圖譜。

2 確定種質(zhì)親緣關(guān)系及劃分雜種優(yōu)勢群

育種家們充分認(rèn)識到種質(zhì)基礎(chǔ)狹窄的嚴(yán)重性后，開始大量創(chuàng)新和外引玉米種質(zhì)， 近年來種質(zhì)資源得到了豐富和充實，卻發(fā)現(xiàn)種質(zhì)的鑒定、分析、評價成為合理有效利用種質(zhì)的難題，僅采用過去常用的形態(tài)標(biāo)記、系譜分析、雜種表現(xiàn)以及同工酶等常規(guī)育種方法選擇親本和選配組合難度很大，需要進(jìn)行大量的測交和田間評價，費工費力，且易受環(huán)境因素的影響，在很大程度上依賴于育種者的經(jīng)驗，缺少預(yù)見性。近年來，在玉米中成功開發(fā)出大量SSR引物，迅速出現(xiàn)了用SSR標(biāo)記進(jìn)行雜種優(yōu)勢的研究[9]，利用該技術(shù)快速確定親本之間的遺傳差異和親緣關(guān)系，然后通過相關(guān)分析、聚類分析等數(shù)量遺傳分析手段，對不同親緣物種的分類、遺傳距離、系統(tǒng)發(fā)育、親緣關(guān)系等進(jìn)行分析，劃分出雜交優(yōu)勢群，這可以更加有效地選配雜交親本，提高雜交種選育的效率。國內(nèi)外研究者開展了廣泛研究，Bantte等[10]利用SSR標(biāo)記技術(shù)把l3個印度自交系和10個CIMMYT自交系劃分為2個雜種優(yōu)勢群。Senior等[11]利用70對SSR引物對94份自交系的遺傳多態(tài)性進(jìn)行了分析，將94份供試材料劃分為9個類群。吳渝生等[12]利用SSR標(biāo)記對代表云南不同生態(tài)地區(qū)的16份糯玉米和14份爆裂玉米地方種質(zhì)進(jìn)行遺傳多樣性分析，將16份糯玉米種質(zhì)劃分為3個類群和5個亞群，將14份爆裂玉米種質(zhì)劃分為3個類群和4個亞群。杜金友等[13]利用SSR方法將23份玉米種質(zhì)劃分為5組，所得結(jié)果與系譜法分析結(jié)果基本一致。王鐵固等[14]以6個玉米群體為材料，利用SSR標(biāo)記將供試材料分為四大類。聶永心等[15]利用SSR標(biāo)記研究了33個玉米自交系的遺傳變異，初步進(jìn)行了雜種優(yōu)勢群劃分。肖木輯等[16]利用SSR標(biāo)記技術(shù)將遼寧省37份玉米自交系劃分為6個類群。李新海等[17]、李曉輝等[18]先后多次利用SSR標(biāo)記研究玉米自交系的遺傳變異，并進(jìn)行了雜種優(yōu)勢群劃分，結(jié)果表明，劃群結(jié)果與田間產(chǎn)量配合力劃分及系譜分析基本一致。袁力行等[19]利用SSR標(biāo)記將29份供試材料劃分為四平頭、旅大紅骨、LSC、BSSS和PA 5個類群，并把系譜來源不明的種質(zhì)劃分到相應(yīng)的雜種優(yōu)勢群中。劉?；鄣萚20]利用SSR分子標(biāo)記技術(shù)對廣泛應(yīng)用的12個玉米骨干自交系進(jìn)行遺傳多樣性分析，并劃分了雜種優(yōu)勢群。王鳳格等[21]將38個系譜來源明確且來源復(fù)雜的玉米自交系分為瑞德、蘭卡斯特、旅大紅骨、塘四平頭、Pl、P2和熱帶素灣7個類群。肖木輯等[22]應(yīng)用SSR對66份東北地區(qū)主要玉米自交系的遺傳多樣性進(jìn)行了分析，并分成5個類群。劉世建等[23]利用SSR標(biāo)記將28個自交系劃分到現(xiàn)有的幾大雜種優(yōu)勢群中，僅有少數(shù)地方玉米自交系可形成單獨的大類群。番興明等[24]利用SSR標(biāo)記將18個優(yōu)質(zhì)蛋白玉米（QPM） 自交系劃分為五大群，且發(fā)現(xiàn)SSR標(biāo)記劃群與田間產(chǎn)量配合力劃分結(jié)果及系譜分析結(jié)果基本一致。這證明SSR能較真實地反映自交系間的遺傳多樣性，在估測遺傳多樣性、劃分雜種優(yōu)勢群等方面的應(yīng)用效果好，鑒定效率高，為玉米育種程序的制定提供有力的技術(shù)支撐。

3鑒定玉米孤雌生殖單倍體

孤雌生殖產(chǎn)生的單倍體是種質(zhì)資源的前身，通過孤雌生殖單倍體加倍獲得DH系，是快速獲得優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源的途徑之一，但通過人工肉眼對孤雌生殖單倍體的鑒定是一個高成本、低效率的工作，隨著分子標(biāo)記技術(shù)的產(chǎn)生，該技術(shù)被應(yīng)用于孤雌生殖單倍體鑒定中，湯飛宇等[25]利用SSR標(biāo)記技術(shù)結(jié)合農(nóng)藝性狀調(diào)查對孤雌生殖來源的雙單倍體進(jìn)行鑒定，準(zhǔn)確性較高，但費工費時，成本較高。該技術(shù)在此方面的應(yīng)用還需要進(jìn)一步研究。

4構(gòu)建DNA指紋庫和分辨作物品種的派生來源

目前，玉米育種界常應(yīng)用少數(shù)骨干種質(zhì)選育新品種，這導(dǎo)致玉米新品種間的遺傳差異越來越小，僅依據(jù)形態(tài)學(xué)進(jìn)行玉米品種的鑒別難度越來越大，同時也不利于收集、整理、篩選品種資源及選育、保護(hù)新品種，也不利于玉米開發(fā)中生產(chǎn)、經(jīng)營、管理種子。譚君等[26]對西南地區(qū)生產(chǎn)上使用的73份玉米種質(zhì)材料進(jìn)行SSR分析，構(gòu)建了西南地區(qū)常用玉米自交系的DNA指紋庫。李曉輝等[27]采用79對SSR引物分析了86個玉米雜交種的72份親本自交系的遺傳多態(tài)性，構(gòu)建86個雜交種的DNA指紋圖譜數(shù)據(jù)庫，進(jìn)而確定10對核心引物和判別標(biāo)準(zhǔn)用于親子鑒定研究。郭景倫等[28]僅用6個SSR引物的指紋組合即可將46個自交系相互區(qū)分開。研究表明，在玉米上，分子標(biāo)記尤其SSR是構(gòu)建DNA指紋庫和分辨品種派生來源的一個有效手段。

5展望

SSR標(biāo)記技術(shù)具有明顯的優(yōu)越性，它可以用于構(gòu)建玉米種質(zhì)的遺傳圖譜、確定種質(zhì)親緣關(guān)系及劃分雜種優(yōu)勢群、鑒定玉米孤雌生殖單倍體、構(gòu)建DNA指紋庫和分辨作物品種的派生來源等方面，為分析、鑒定和評價玉米種質(zhì)資源提供了簡便、快捷、高效的分析方法。在玉米遺傳育種中，將SSR標(biāo)記技術(shù)同常規(guī)育種相結(jié)合，能快速拓寬和評價玉米種質(zhì)資源，提高選育突破新品種機(jī)率，加快育種進(jìn)程，減少育種的盲目性，該技術(shù)將具有廣闊的應(yīng)用前景。

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