SSR标记技术在水稻抗稻瘟病研究中的应用

余垚颖，刘金丹，郭应菊，杨 雪，王明富*

(1.四川省农业科学院植物保护研究所，四川 成都 610066；2.四川省农业技术推广总站，四川 成都 610041)

SSR标记技术在水稻抗稻瘟病研究中的应用

余垚颖1，刘金丹2，郭应菊1，杨 雪1，王明富1*

(1.四川省农业科学院植物保护研究所，四川 成都 610066；2.四川省农业技术推广总站，四川 成都 610041)

稻瘟病是水稻生产上最具毁灭性的世界三大病害之一。微卫星 DNA分子标记为辅助选育抗稻瘟病水稻新品种和抗性鉴定提供了新的方法和手段。本文阐述SSR对稻瘟病研究的作用，介绍 SSR的机理和方法。

稻瘟病；SSR分子标记；微卫星DNA序列；基因

水稻是我国最重要的粮食作物，我国水稻面积约占粮食作物总面积的30 % ，产量占粮食总产的40%，我国50%以上的人口以稻米为主食。但是，随着水稻高产栽培措施的推广，稻瘟病已成为水稻生产的主要障碍，是水稻生产中最严重的病害。水稻稻瘟病的爆发严重影响我国的水稻产量，在流行年份重病地区每年都会造成水稻减产10%～20%，严重的地区损失达40%～50%，局部田块甚至颗粒无收[1]。SSR标记是近年来发展起来的建立在PCR基础上的DNA分子标记，由于其具有多态性高、易于检测及结果稳定可靠等优点，在水稻抗稻瘟病育种方面得到了广泛的应用。本研究对SSR标记的原理和方法及其对水稻抗稻瘟病研究的作用进行了综述，以期为选育出抗稻瘟病的水稻新品种提供科学依据。

1 SSR分子标记原理及特点

遗传标记是指可以追踪染色体的某一节段、某个基因或某一特定DNA序列在家系中传递轨迹的任何一种遗传特性。微卫星DNA序列[2,3]又称简单重复序列(simple sequence repeat，SSR)，也是DNA分子标记的一种，是一类由几个(多为1～5个)碱基组成的基序串联重复而成的DNA串联重复序列，其长度一般较短，大约在300bp以内，且广泛布于基因组的不同位置，如(CA)n，(AT)n，(GG C)n等重复。目前微卫星已经广泛应用于植物图谱构建、基因定位、物种进化与分类、品种遗传多样性、品种保护、亲子分析与纯度鉴定、杂种优势机理及预测、分子标记辅助育种等研究领域[4，5]。总的来说，SSR标记之所以为当前研究者青睐，主要在于它具备以下特点及优点[6，7]：①数量丰富，覆盖整个基因组。对水稻基因组文库的研究表明，水稻基因组中估计有5700～10000个微卫星[8]。②多态性高，等位位点多，信息含量丰富。③通常为共显性遗传，可以很好的解决杂合体带来的假阳性问题。④试验操作简单，对DNA数量和质量要求不高。⑤重复性、稳定性较好，微卫星位点的突变率小于10-4，在多态性与稳定性间有了一个很好的平衡。

近年来SSR标记已经成为植物遗传图谱构建、基因定位、物种进化与分类、品种遗传多样性、品种保护、亲子分析与纯度鉴定、杂种优势机理及预测、分子标记辅助育种等研究领域中重要的分子标记[9，10]。目前，在大麦[11]、水稻[12]、玉米[13]、拟南芥[14]等植物中有较多应用。但是在病原菌中，尤其在稻瘟病菌中，SSR引物的开发相对较晚，有关SSR应用的报道也较少。

2 分子标记在水稻抗稻瘟病研究中的应用

2.1 抗稻瘟病基因SSR标记的方法

寻找与抗稻瘟病基因紧密连锁的SSR标记主要有2种方法：分离群体分组分析法(Bulked Segregant Analysis , BSA)和利用近等基因系分析法(Near-isogenic Lines)。目前，已鉴定出40多个稻瘟病抗性主效基因位点[15,16]，并分别被定位到水稻除第3条染色体外的11条染色体上，而以SSR标记为基础的水稻遗传连锁图基本上已经覆盖了水稻基因组的所有区域。因此，利用SSR标记筛选和定位抗稻瘟病基因，具有其独特的优势。福建农林大学作物科学学院的陈志伟等[17]在广谱的抗稻瘟病基因Pi-2(t)的附近筛选到了1个新的SSR标记SRM24，并利用该标记成功地将Pi-2(t)从供体材料“5173”导入到迄今为止广泛使用的雄性不育保持系“珍汕97B”中，获得了Pi-2(t)的“珍汕97B”近等基因系。

2.2 分子标记在抗稻瘟病研究中的作用

稻瘟病是植物-病原物相互作用的模式系统，其抗病性不单与水稻品种本身的基因型有关，亦与病原菌的基因型相关。稻瘟病菌的易变性和群体结构的复杂性是水稻品种稻瘟病抗性易丧失的根本原因之一，因此全面准确地掌握育种地区稻瘟病病原菌的结构及其演化变异规律，是开展水稻稻瘟病持久抗性育种必不可少的工作内容。已有的初步研究结果表明，病原真菌中的SSR一般都有2～5个等位位点，不但可用于种群遗传多样性、近缘种的比较及系谱研究[17]，而且还可用于不同寄主分离物之间的比较[18]，或是菌株、小种之间的比较[19]。因此，利用稻瘟病菌基因组中数量丰富、分布广泛的SSR标记，能够为群体研究提供大量遗传信息。

水稻品种的抗病性之所以容易丧失，关键在于品种或抗源的单一化。通过聚合杂交，累积多个抗病基因于同一材料，培育出多抗品种，是避免或减缓水稻品种抗性丧失的一种有效途径。SSR标记对抗稻瘟病研究起到十分重要的作用，为抗病基因的聚合提供了一种有效的工具。陈志伟等[19]利用与抗病基因紧密连锁的序标位STS及SSR标记OSR20、OSR32、RM213、RM207、RM262，跟踪筛选了抗稻瘟病基因，将Pi-d(t)1、Pi-b、Pi-ta2聚合于G46中，在相对较短的时间内，培育出了抗多个生理小种的相对持久的抗病品系，对利用分子标记进行多个抗病基因的辅助选择提供了有实用价值的实证。

3 展望

分子生物学的发展，大大推进了水稻抗瘟性遗传研究的进程。迄今已定位出了50多个主效抗瘟基因和一批抗性QTL位点，开发出大量与抗性基因紧密连锁的分子标记，利用稻瘟病菌基因组中数量丰富、分布广泛的SSR标记，能够为群体研究提供大量遗传信息。历来稻瘟病病菌的变异机制、品种抗性“丧失”机理和品种抗性持久化问题一直是困绕抗瘟育种工作者的3大难题。水稻品种的抗病性之所以容易丧失，关键在于品种或抗源的单一化。通过聚合杂交，累积多个抗病基因于同一材料，培育出多抗品种，是避免或减缓水稻品种抗性丧失的一种有效途径。SSR标记对抗稻瘟病研究起到十分重要的作用，为抗病基因的聚合提供了一种有效的工具。随着人们对SSR标记技术的不断完善，将会筛选出更多的与抗稻瘟病基因紧密连锁的SSR标记。新的抗性基因标记的出现，可为水稻抗稻瘟病遗传育种工作提供更有利的辅助工具，将大大加快抗稻瘟病水稻品种辅助选育的进程。

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2017-02-27

四川省科技支撑(2014NZ0097)

余垚颖(1985-)，女，四川米易人，助理研究员，硕士，主要从事植物病害与营养研究。E-mail：kellyyyzsj@163.com。*为通讯作者。