水稻分子育种研究进展

黄 迪，黄延胜，王静蕾，董谢薇

（浙江省宁波市五乡中学，浙江 宁波 315111）

基于分子标记的选择育种和转基因育种是分子水稻育种的主要内容，基因编辑技术的发展赋予分子水稻育种新的生命力。本文从产量、品质和抗逆性等方面解释了分子刺激育种的生物学基础，对分子刺激育种的研究成果和基因组加工技术在分子刺激育种中的应用进展进行了综述。

杂交水稻种植为确保中国的粮食安全做出了重要贡献，但是随着时间的推移，随着多样化市场的需求，难以有效地发挥其发展潜力，环境变化也日益复杂。水稻的分子繁殖基于分子生物学和经典遗传学的理论基础。通过分子标记技术、转基因技术和生物信息学来实施新育种，克服了水稻育种周期长、效率低的弊端，已成为现代水稻育种发展的主要趋势，是我国粮食安全的重要技术保障。此外，近年来基因编辑技术的飞速发展已经证明了水稻分子复制的广阔潜力。以下是有关水稻功能基因的研究成果，分子基因领域的最新进展以及在分子培养中开发基因编辑技术的可能性。

1 多重PCR方法

为了提高标记物的分类效率，当同时检查与两个或多个目标特征相关的多个不同分子标记物时，如果这些分子标记物的扩增产物具有不同的长度，那么在同一条件下，一对以上的引物可以同时相互作用PCR条件，这称为多重扩增。使用这种方法时，在设计或选择点火材料时，应考虑刺的改装温度是否相同，并且扩增产物的大小没有重叠。研究表明，多次扩增使用与单个引物相同数量的Taq酶。这大大降低了检查成本和扫描时间。

2 用相斥相分子标记进行育种选择

所谓交替分子相标记是指与排斥的目标性状相关的分子标记，即具有分子标记，并且植物不显示目标性状；没有分子标记，则植物显示目标性状。这些选项对于诸如RAPD标签的主要标签特别有效。

Haley等(1994)发现了两个与bc-3隐性耐药基因的普通药丸花叶病抗性病毒相关的RAPD标记。其中，标记1和bc-3的距离为1.9厘米；标记2与bc-3的距离为7.1厘米。对纯合性，杂合抗性菌株和标记为1%的特异纯合菌株的抗性分别为26.3%，得分为2的特定结局分别为81.8%，18.2%。当同时使用两个标签时，这等效于可待因符号。选择效果与单独标记2的选择效果相同。通常认为，在选择早期育种时，相互排斥的RAPD标签的使用与编码RFLP标签具有类似的选择效果。

3 克服连锁累赘

回交育种是一种常见的农作物生长方法，但是回交育种的长期问题是在回交过程中，靶基因与附近的非靶基因相关，从而一起导入受体称为连锁累赘(Linkage drag)。

与附加选择的靶性状密切相关的分子标记的使用可以显着降低结合的负担。例如，在约150个重叠的后代中，至少有一种植物有95%的机会在感兴趣的基因的左或右1厘米范围内交换，使用RFLP标签准确识别这些个体；在300株植物中，有95种可能它们中的30%必须在指定基因的另一侧的1厘米范围内交换，从而产生感兴趣基因的大于2厘米的部分。通过仅在两代中选择RFLP即可获得此结果；传统方法可能平均需要100代。随着分子标记图变得更密集，重组个体的选择效率将提高。因此，建立高密度分子遗传图谱对于加速作物种植是必要的。

4 降低MAS育种的成本

对于M A S，第一步样品DNA样品提取。体积在PCR相互作用期间减小体积。例如，在反应过程中，体积从25μL减小到15μL甚至10μL。

琼脂糖（Agrose）凝胶：实验表明，相同的Agrose凝胶可多次加载样品，而不会引起样品之间的干扰。

扩增产物的检测：PCR扩增产物通常用EB染色，通过LTV观察，并使用宝丽来胶片相机系统。通过这种监视方法，不仅刺激了致癌物，而且紫外线对眼睛造成了很大的损害，并且照相机系统的成本也很高。通过修饰染色系统，可在可见光下直接检测到的琼脂糖凝胶用亚甲基蓝染色。即使只有一种PCR扩增产物，也不需要电泳，只需要在反应管中加入EB，就可以根据紫外线灯下的反应直接确定目标基因型，这在粘贴的帮助下大大降低了选择成本这对于大规模育种非常有用。

随着环境变化的不断增长和人类需求的多样化，中国稻米种植的重点不仅限于生产单一产品。在新时代的新形势下，研究人员还将关注新概念，例如水稻、水稻品种，对环境的严格适应以及减少资源的使用，包括增强谷物中的微量元素，发展无菌性和抵抗压力。水稻品种以及实现环境友好和环境可持续的水稻生产对分子刺激育种提出了更高的要求。不仅需要不断了解水稻的重要农业特性以及与多发性硬化相关的生长发育的分子机制，还需要改进有关分子育种的现有遗传资源信息系统，并将基于分子标记的育种与分子水稻设计相结合，以培育高产、优质、抗逆，异质性疾病和具有水稻新品种的理想植物。近年来，TALENs和CRISPR/Cas9系统代表的基因组位点的编辑技术发展迅速，并已成功地用于编辑现场水稻基因。未来的遗传图谱和衍生技术，再加上转基因水稻技术和分子标记辅助技术，可以加速水稻和分子培养的功能基因组研究，将水稻从传统育种转变为有效而精确的分子水稻，旨在为设计育种注入新的活力。