分子标记技术在月季育种中的应用

郑萍 徐厚刚 康丽云 王先亮 郑坤

[摘 要] 随着我国生物科技的快速发展，分子标记技术发展迅猛，且被广泛应用于各个领域，尤其在植物研究中发挥了重要作用。分子标记技术不仅能辅助植物选择育种，提高有效育种率，还能有效提升植物或农作物生产率。基于此，本文探究分子标记技术在月季育种中的应用，以期推动我国月季育种工作取得良好进展，充分发挥分子标记技术在作物育种方面的优势，不断扩大分子标记技术的应用范围。

[关键词] 分子标记;月季;育种

[中图分类号] S685.12 [文献标识码] A [文章编号] 1674-7909（2020）20-83-2

月季是一种蔷薇科蔷薇属植物，分布广泛，在长期进化演变过程中，受环境和基因型变异影响，形成了许多基因变型、变种和种间杂种种类，这就给月季的育种工作带来了较大难度。以往，在不明了月季基因背景的条件下，育种人员多采用杂交等育种技术进行育种，育种效率较低。随着分子标记技术的出现及在遗传育种或辅助选择育种方面的广泛应用，为月季育种工作提供了巨大的便利条件。将分子标记技术应用于月季育种工作中，不仅能帮助育种人员了解月季基因DNA多态性，简化性状基因型鉴定，而且能提高有效育种率，节省育种所需的人力、物力和时间。

1 分子标记技术概述

1.1 分子标记技术的概念与分类

分子标记技术指的是以个体间遗传物质内核苷酸序列变异为基础的遗传标记，来直接反映DNA水平遗传多态性，从而揭示来自DNA的变异，根据分子标記技术检测DNA多态性的方法。其可以分为四类：①基于DNA—DNA杂交的标记，包含限制性片段长度多态性（Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP）标记技术和数目可变串联重复多态性（Variable Number of Tandem Repeats，VNTR）标记技术，其中以RFLP标记技术应用最为广泛，其主要是利用特定的限制性内切酶识别并切割不同生物个体的基因组DNA，将DNA分子上不同酶切位点的分布情况反映出来[1];②基于PCR的标记，主要是采用随机引物PCR扩增的DNA区段产生多态性，将DNA扩增区段上引物结合位点的碱基序列的突变反映出来，主要包含随机扩增多态性DNA（Random Amplified Polymorphism DNA，RAPD）、任意引物PCR（Arbitrarily Primed Polymerase Chain Reaction，AP—PCR）等标记技术：③基于PCR与限制性酶切技术结合的DNA标记技术，包含扩增片段长度多态性（Amplified Fragment Length Polymorphism，AFLP）标记技术和酶切扩增多态性序列（Cleaved Amplified Polymorphism Sequences，CAPS）标记技术：④基于单核苷酸的DNA标记技术，如核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphism，SNP）标记技术，主要是根据同一位点的不同等位基因之间仅有个别核苷酸的差异，对单个核苷酸分子水平的差异进行检测[2]。

1.2 分子标记技术在辅助选择育种中应用的优势

目前，分子标记技术被广泛应用于物种亲缘关系鉴别、遗传育种或辅助选择育种、基因定位、基因组作图、基因克隆及基因库构建等方面，且优势显著。其在辅助选择育种中的应用具有以下优势。一是简化性状基因型鉴定。在进行作物育种前需进行基因型鉴定，受等位基因为隐性等位基因、等位基因外在表现不显著、等位基因与其他基因存在相互作用等因素的影响，常会导致基因型鉴定存在一定困难，而采用分子标记技术则能有效简化性状基因型鉴定。主要原因在于分子标记技术的第一代遗传标记限制性片段长度多态性（RFLP）技术的等位基因具有共显性特点，可标记多个标记位点，检测1～4个基因座位数，能有效降低基因型鉴定难度[3]。二是提高有效育种率。在传统的育种过程中，为获得优良性状作物，常需早期选择优秀植株进行回交，但在实际育种时存在较多限制因素，而利用分子标记技术，可在播种后短时间内进行检测和选择，不仅能提高有效育种率，而且能节省育种所需人力、物力和时间。

2 分子标记技术在月季育种中的具体应用

月季是一种蔷薇科蔷薇属植物，在世界范围内均有广泛种植。月季基因组杂合度较高，存在大量多态性，导致月季种类繁多，形态各异。另外，月季同工酶和形态特征易受发育阶段和环境影响，这些因素均给传统月季育种工作带来了较大难度。分子标记技术在月季育种中的应用，极大促进了月季育种工作的有序开展，提高了育种工作效率。目前，分子标记技术在月季育种中的应用主要有以下几方面。

2.1 分子标记技术在月季育种品种鉴定中的应用

品种鉴定是月季育种过程中的重要环节之一，以往育种人员多是根据月季农艺形状、形态学和生理学等方法对月季品种进行鉴定分类，但受环境和基因型变异的影响，会导致月季形态发生一定改变，从而限制传统月季育种品种鉴定方法的应用。而分子标记技术不受环境变化影响，可确保月季品种鉴定质量。目前，可用于月季育种品种鉴定的分子标记技术有多种，如采用RFLP标记技术可确定月季品种间的亲缘关系，采用基于PCR的标记技术中的随机引物可把所有供试月季品种区别开，达到快速、准确的品种鉴定效果[4]。

2.2 分子标记技术在月季育种亲本选配中的应用

亲本选配也是月季育种中的关键环节，对提高月季育种成效率具有直接影响。借助于分子标记技术进行亲本选配，可了解育种品种DNA水平上的多态性信息，评判其遗传多样性及与选配亲本的亲缘关系，能选出最为有效的亲本。研究表明，分析月季品种和品种亲缘关系远近最有效的方法为RAPD技术，采用该标记技术选配月季育种亲本，主要是对月季野生种进行RAPD标记分析，扩增得到RAPD带，再将其归类到与其遗传背景分类相同的群类中。另外，由于部分月季存在无融合生殖现象，对这些无融合植株与其母本遗传的相似性判定需采用AFLP标记技术进行。

2.3 分子标记技术在辅助月季育种中的应用

国内外学者对月季的遗传分子标记研究起步较晚，但经过近年来的努力探究，取得了一定成效。研究指出，利用分子标记技术构建一个月季的高密度遗传图谱，利用该遗传图谱对基因之间的相互关系和明确染色体上基因间的距离，可帮助育种人员选择最佳的育种基因，从而提高育种质量和效率。具体应用为，可先采用RAPD、AFLP技术对二倍体月季杂交分离群体进行标记;采用二倍体月季杂交分离群体构建月季基因组连锁图，利用标记结果对基因组连锁图进行补充;利用基因组连锁图找到与重要的园艺性状相连锁的分子标记，如桃红色花色形状基因、双倍花性状基因、花瓣数形状基因和黑斑病抗性形状基因等，再采用图位克隆法分离这些基因，构建月季BAC文库。该文库不仅建立了黑斑病抗性基因Rdrl附近的重叠克隆群，而且包含2.5倍个基因组、15 000个克隆，能有效帮助育种人员进行育种[5]。

3 结语

我国月季分子标记研究刚刚起步，由于RAPD技术具有简单、方便、成本低等优点，非常适合分析大量群体。因此，目前应以RAPD技术为主通过与国外交流，获得最新月季SSR引物序列后，开展SSR技术研究，在此基础上开展AFLP与RFLP技术的应用研究。在研究方向上，应首先选择在生产上急需解决的新品种鉴定，知识产权保护等问题。然后应开展月季种质亲缘遗传关系、起源、抗性遗传等特异性状基因分子标记的研究，并最终建立转育特异性状的分子标记辅助选擇（MAS）系统。我国作为月季的起源国，应发展自己特色成果，并在世界月季分子育种领域中占有一席之地。

参考文献

[1]孙玥，苏京平，王胜军，等.ISSR分子标记技术在作物遗传育种中的应用[J].种子科技，2019（12）：26-27，30.

[2]林文磊，吕美琴，李明松，等.RAPD分子标记技术在大豆育种中的应用[J].福建农业科技，2018（9）：45-49.

[3]魏倩倩.分子标记技术在家禽育种中的应用[J].农民致富之友，2017（17）：71.

[4]杨海平，李继生，于国强，等.分子标记技术在林木育种中的应用[J].山东林业科技，2017（3）：111-114.

[5]于春雷，苏胜举，候忠.分子标记技术在月季育种中的应用[J].辽宁农业职业技术学院学报，2008（3）：23-24.