分子标记在DUS测试中的应用展望

周禹 曹慧慧 王岩 黄晓春 谷守国 付丽军

摘 要：DUS测试是目前世界通用的新品种鉴定方法。该文概述了分子标记的特点及其在DUS测试中的初步应用，重点从蔬菜、麦类、中药方面对分子标记在DUS测试中的发展和应用进行了展望。

关键词：DUS测试;分子标记;形态标记

中图分类号 S642.2  文献标识码 A文章编号 1007-7731（2020）17-0015-02

DUS测试是指对植物的品种进行特异性（Distinctness）、一致性（Uniformity）和稳定性（Stability）（可区别性）的种植鉴定试验[1]。依据新版种子法要求，无论是品种审定、品种登记还是品种权保护，都必须通过DUS测试。目前，DUS测试主要依据外部形态标记来确定，分子标记只作为辅助手段。形态标记是指植物的外部形态特征如叶片颜色、形状、种子结构等特征，而分子标记则是在DNA水平上标记不同生物个体之间的差异。由于生物遗传物质相对稳定且同一个体各个器官中遗传信息一致，因此，分子标记能对任何生育期的任何器官进行检测。相较于传统的形态标记，分子标记具有检测样本分布广（编布整个基因组）、检测时间短、检测手段简单、重复性好、成本低廉、数据兼容性好、技术不受专利限制等优点。随着分子技术的不断积累和发展，分子标记终将替代传统的形态标记成为测试主流方法。

1 分子标记技术概述

目前，主要的分子标记技术有RFLP、RAPD、AFLP、SSR、SNP等，每一种分子标记技术有自身的优缺点（见表1）。

SSR和SNP作为第3代分子标记，其应用也较为广泛，相比于RFLP、RAPD、AFLP技术具有位点清楚、技术简单、检测结果可靠性高等优点，相继被国际植物新品种保护联盟（UPOV）、国际种子联盟（ISF）和国际种子检验协会（ISTA）推荐作为作物品种鉴定和指纹数据库构建的优选标记。

2 分子标记在DUS测试中的应用

自1999年起，我国开展了小麦品种DNA指纹检测技术-SSR标记的研究与检测工作，在检测中不断完善技术[2]（垂直板电泳技术平台）。2011年，基于毛细管荧光电泳平台的研究与应用工作，使检测通量和效率提高了6～10倍。2014年，基于SNP标记技术的研发工作，筛选了小麦品种鉴定候选标记约16000个，建立了基于LGC公司-KASP技术样本高通量SNP分型平台。2016年，从国家冬小麦区试品种（84份）中筛查出的疑似品种22对（相似系数GS0.9以上），涉及参试品种12个（14.3%），审定品种12个。2017年，从参试品种（124份）中筛查出的疑似品种128对，涉及参试品种31个（25%），审定品种14个。2018年，从参试品种（117份）中筛查出的疑似品种58对，涉及参试品种22个（18.8%），审定品种21个。

3 分子标记在各种作物DUS测试中研究进展

3.1 蔬菜 2009年，我国率先完成了黄瓜全基因组的测序工作，并构建了世界上第一张蔬菜作物全基因组序列图谱[3]。随后番茄、大白菜、甜瓜等10多个蔬菜作物的基因组序列图谱和变异图谱相继被公布，并获得了海量的变异位点。有了这些基础研究，各研究单位开发了大量DNA分子标记并应用于实践当中，其中，北京市农林科学院蔬菜研究中心已牵头完成了基于SSR和SNP标记的西瓜、白菜、黄瓜等主要蔬菜作物的DNA指纹图谱。同时，大量控制重要农艺性状的关联基因已被克隆和鉴定[4]。如黄瓜苦味，西瓜糖含量[5]，大白菜抗根肿病，橘红心等，基于这些基因开发出的功能分子标记已大规模应用于分子标记辅助育种。以上2个方面的研究，为下一步采用DNA分子标记筛选近似品种奠定了良好的基础，采用DNA分子标记筛选近似品种将指日可待。同时主要蔬菜重要农艺性状功能基因的克隆及相应分子标记的不断应用，为DNA分子标记直接作为DUS测试指标提供理论了依据。

3.2 大麦 中国农科院作物所开发的55k SNP和功能基因芯片，包含近150个功能基因标记[6]。英国国家农业植物研究所做了一系列的研究，试图将分子标记与大麦的DUS的某些性状进行关联，取得了较好的进展[7]。无论国内国外，科学家正在寻找表型性状和分子标记相关性，并进行了大量的研究，技术的积累将进一步促进分子标记在DUS测试中的应用。

3.3 中药材 目前，DNA分子遗传标记技术主要应用于中药材种质资源鉴定、道地性研究，在DUS测试中的应用还鲜有报道。道地药材与非道地药材在形态、生药性状及化学成分等特征上表现出了较大的差异[8]，采用传统的分类学方法（外部形态）鉴定具有很大的局限性，无法区分不同地点种植的同一品种，而分子标记直接作用于基因的遗传多样性，具备快速检测区分的可能性，因此，从分子标记方面开展中药DUS测试具有广阔的前景。同时，不同分子标记还可以用于药用植物资源保护、遗传图谱构建及品质和抗性育种研究等方面。

4 展望

在当前的技术水平下，分子标记技术在DUS测试中仅作为辅助作用，国际组织不排斥分子标记的作用，肯定了分子标记的积极的方面，但外部形态标记仍是当前DUS测试的主流判定依据。从发展角度来看，由于全基因序列与其表达的性状的位点一一对应没有完全被破解，我们无法将基因位点和性状表现一一对应，但随着技术的积累和提高，总有一天我们能够全面解读各个基因位点相对应的形态标记，从而降低投入、减少田间种植面积，提高检测速率和判定效率。

参考文献

[1]陈龙江.开放环境下民族种业国内市场竞争力评估与提升对策[C].以玉米种业为例中国国外农业经济研究会，2016.

[2]李望鸿，李玉芳，庞斌双.甘肃小麦品种（系）HMW-GS遗传变异分析[J].麦类作物学报，2004，24（1）：44-46.

[3]Sanwen Huang，Zhonghua Zhang，XingfangGu，et al.The genome of the cucumber （Cucumis sativus L.）[J].Nature Genetics，2009，1：1275-1281.

[4]唐丁.作物基因組学研究进展[J].植物遗传资源学报，2018，03：383-389.

[5]Awais Rasheed，Yuanfeng Hao，Xianchun Xia，et al.Crop breeding chips and genotyping platforms： progress， challenges and perspectives[J].Molecular Plant Cell，2017，08：1047-1064.

[6]朱小茜.西瓜全雌基因连锁的SRAP分子标记[D].郑州：河南农业大学，2011.

[7]Huw Jones，Carol Norris，David Smith，et al. Evaluation of the use of high-density SNP genotyping to implement UPOV Model 2 for DUS testing in barley[J].Theor Appl Genet.，（2013） 126：901–911.

[8]段银妹.DNA分子标记在人参属植物研究中的应用[J].现代中药研究与实践，2018，06：74-76.

（责编：张宏民）