回交的遺傳學效應

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回交的遺傳學效應范文第1篇

關(guān)鍵詞：水稻；耐鹽性；QTL；克隆；分子育種

中圖分類號 S511 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）05-0050-03

Abstract：Salt stress is one of the main environmental constraints for the losses of rice yield. In this paper，we introduced the mechanisms of rice salt-tolerance by the following three aspects. We also briefly presented the three methods for identifying rice salt-tolerance，which specifically refer to biological and agronomic salt resistance，as well as the response of in vitro cells to salt stress. Then we summarized the progresses of mining salt-resistance rice germplasm resources，mapping the QTLs conferring salt-tolerance，cloning slat-tolerant genes of importance and breeding salt-tolerant rice varieties. Finally，we discussed the prospects of rice salt-tolerant mechanism research and their applications in practice，which might provide an important reference for further studies of salt-tolerance in rice.

Key words：Rice；Salt-tolerance；QTL；Genetics and breeding

土壤鹽堿化是特定區(qū)域影響水稻生產(chǎn)穩(wěn)定發(fā)展的主要限制因素[1]，水稻在鹽堿地種植一般都會減產(chǎn)，嚴重時甚至不能正常生長。我國鹽堿土地約有2 000萬hm2[2]，通過合理的水土管理和化學改良措施可以減輕鹽害對水稻的影響，但其見效慢且難以實現(xiàn)。因此，培育耐鹽水稻品種，深入開展水稻耐鹽性遺傳研究，進一步改良水稻的耐鹽性，是確保我國鹽堿稻作區(qū)糧食安全生產(chǎn)的有效途徑之一。本文對水稻耐鹽的遺傳基礎(chǔ)、遺傳機制、耐鹽性QTL鑒定和重要基因的克隆以及耐鹽水稻的選育進行了綜述和展望，為進一步深入開展水稻耐鹽性相關(guān)研究提供參考。

1 水稻耐鹽性遺傳基礎(chǔ)

水稻的耐鹽性遺傳基礎(chǔ)十分復雜，是受多基因控制的，為典型的數(shù)量性狀遺傳，且受環(huán)境影響很大[3]。Jones等[4]研究表明水稻苗期耐鹽性是受少數(shù)幾個基因控制的，以加性效應為主，沒有發(fā)現(xiàn)上位性互作。Albar等[5]研究表明水稻根長等性狀主要表現(xiàn)為顯性效應，且遺傳力較低，而水稻莖葉干重、根部干重和苗期苗高等主要表現(xiàn)為加性效應為主，遺傳力較高。前期研究均認為，水稻耐鹽性主要由加性效應和顯性效應決定，遺傳力較低，受環(huán)境影響較大。一般情況，雙親雜交后F1耐鹽性介于雙親之間，幾乎不發(fā)生超親分離現(xiàn)象。Guo等研究發(fā)現(xiàn)，在突變體中存在單基因控制耐鹽性遺傳的現(xiàn)象[6]。

2 水稻耐鹽性遺傳機理

耐鹽性是指水稻在田間鹽分脅迫條件下正常生長和發(fā)育的能力。當植物處于高鹽條件時，植物不能正常攝取外界的水分，導致植物的生長緩慢，稱為滲透效應。同時，當鹽離子進入呼吸鏈，鹽離子在葉片細胞中大量積累時，從而導致植物的生長延緩，稱謂鹽脅迫的離子效應[7]。水稻對鹽脅迫時反應主要包括：保護細胞膜、積累大分子蛋白、滲透調(diào)節(jié)和離子的區(qū)隔化等。

3 水稻耐鹽性的分子基礎(chǔ)

3.1 水稻耐鹽性的QTL鑒定 近年來，隨著生物技術(shù)的的快速發(fā)展，為水稻耐鹽性基因的挖掘和研究提供了良好的契機。利用分子標記技術(shù)，目前鑒定的水稻耐鹽QTL已有70多個，分布于水稻12條染色體上，定位耐鹽性較多QTL的位于水稻第1、2、6和7號染色體上。Zang等利用回交導入系群體共鑒定了13個影響水稻耐鹽性的QTL[8]。汪斌等鑒定了1個耐鹽突變體，通過分子標記技術(shù)，將該基因定位在遺傳距離約2.3cM區(qū)域內(nèi)[9]。Zhang等利用分離群體將1個耐鹽相關(guān)QTL定位在水稻第7染色體上[10]。林鴻宣等將一個與幼苗存活天數(shù)相關(guān)的QTL定位在水稻第5染色體上[11]。龔繼明利用構(gòu)建的DH群體檢測到1個主效QTL和7個微效QTL[12]。Lin等利用F2∶3群體，鑒定11個影響8個耐鹽相關(guān)性狀的QTL[13]。顧興友等通過構(gòu)建的BC1群體，鑒定了12個影響成熟期耐鹽性QTL，4個苗期耐鹽性QTL[14]。Prasad等鑒定了7個耐鹽性的QTL[15]。汪斌等利用構(gòu)建的重組自交系群體鑒定了13個耐鹽相關(guān)的QTL[16]。Koyama等鑒定了11個與耐鹽性有關(guān)的QTL[17]。孫勇等利用構(gòu)建的回交導入系群體鑒定了23個水稻苗期耐鹽相關(guān)性狀QTL[18]。Lee等利鑒定了2個耐鹽性的QTL[19]。

3.2 水稻耐鹽性基因的分離和功能解析 水稻耐鹽性的性狀遺傳基礎(chǔ)比較復雜，目前分離的耐鹽性相關(guān)的基因還相對較少。Huang等從通過圖位克隆的技術(shù)分離了一個水稻耐鹽基因DST，基因作為抗逆性的負調(diào)控因子，它編碼含一個C2H2類型鋅指結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)，是一個新型的核轉(zhuǎn)錄因子。研究表明，DST作為抗逆性的負調(diào)控因子，當其功能缺失時可直接下調(diào)過氧化氫代謝相關(guān)基因（如過氧化物酶基因）的表達，使清除過氧化氫的能力下降從而增加過氧化氫在保衛(wèi)細胞中的累積，促使葉片氣孔關(guān)閉，減少了干旱脅迫下水分的流失和鹽脅迫下Na+進入植株體內(nèi)，從而提高水稻的耐旱性和耐鹽性[20]。Hu等從cDNA文庫中分離了1個耐鹽基因SNAC1，該基因編碼一個NAC（NAM，ATAF and CUC）轉(zhuǎn)錄因子，它的過表達可以上調(diào)與脅迫相關(guān)多個基因的表達。過量表達SNAC1的轉(zhuǎn)基因水稻，耐旱性顯著提高，同時在營養(yǎng)生長時期水稻的耐旱性和耐鹽性顯著提高[21]。Cheng等通過反向遺傳學的方法克隆了一個耐鹽基OsNAP，該基因?qū)儆贜AC家族成員，過表達該基因后，許多逆境相關(guān)基因表達均上調(diào)[22]。

4 耐鹽水稻的選育

研究者利用常規(guī)育種技術(shù)，篩選了一些具有耐鹽性的種質(zhì)資源[23]。通過雜交和回交相結(jié)合的方法，育成了一系列耐鹽性不同的水稻品種，有的已在生產(chǎn)上得到了應用，如特三矮2號和綏粳5號等耐鹽品種[24-25]。

5 分析與展望

5.1 開展水稻耐鹽性遺傳機制研究 植物耐鹽機制的研究已開展了數(shù)十年，并取得了許多有價值的成果，為植物耐鹽分子育種帶來了曙光，也為水稻常規(guī)育種與分子育種的有機結(jié)合提供了可能[23]。雖然有學者認為，水稻的耐鹽能力受滲透調(diào)節(jié)和無機離子的吸收調(diào)節(jié)，但具體調(diào)節(jié)遺傳機制還不清楚。如在鹽分脅迫下，哪些調(diào)節(jié)因子參與滲透調(diào)節(jié)中物質(zhì)的積累？在鹽脅迫下，哪些因子參與滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累？最初的信號感受和傳遞過程是怎么樣的？多個耐鹽基因之間是如何互作和調(diào)控網(wǎng)絡的？[23]。

5.2 加強水稻耐鹽基因的鑒定和分離研究 近年來，盡管分離了不少水稻耐鹽性QTL，單由于遺傳背景的不同和鑒定的QTL之間存在互作，分離的耐鹽性狀QTL很難直接的應用于水稻品種遺傳改良。隨著生物信息學和分子生物學的不斷發(fā)展，將會分離和鑒定更多的水稻耐鹽QTL，再通過聚合育種技術(shù)，將會培育具有多個耐鹽基因的水稻新品種。

5.3 積極開展水稻耐鹽堿種質(zhì)的創(chuàng)新 b定和分離具有強耐鹽堿能力的水稻種質(zhì)顯得尤為重要，尤其是野生稻中可能含有優(yōu)異的抗逆基因，通過分子技術(shù)鑒定和分離水稻耐鹽相關(guān)的基因，再將耐鹽基因轉(zhuǎn)入綜合性狀優(yōu)良的水稻品種之中，進而培育耐鹽性水稻新品種。雖然水稻耐鹽性育種研究還面臨不少問題，如目前已克隆的水稻內(nèi)源耐鹽基因還相對較少。但隨著生物技術(shù)的快速發(fā)展和分子生物學研究的不斷深入，水稻耐鹽育種必將不斷取得進步。相信在不久的將來，將會有一系列耐鹽水稻新品種應用到生產(chǎn)實踐當中，這將對緩解中國乃至全球糧食安全問題具有重要意義[23]。

參考文獻

[1]李彬，王志春，孫志高，等.中國鹽堿地資源與可持續(xù)利用研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2005，23（2）：154-158.

[2]姚立生，何沖霄，孫明法，等.沿海灘涂耐鹽水稻高效篩選[J].大麥與谷類科學，2012（4）：10-12.

[3]祁祖白，李寶健，楊文廣，等.水稻耐鹽性遺傳初步研究[J].廣東農(nóng)業(yè)科學，1991（1）：18-21.

[4]Jones M P.Genetic analysis of salt tolerance in mangrove swamp rice[A]//Jones M P.Rice genetics proceeding of international rice genetics symposium[C].IRRI，Philippines，1985，5：41-122.

[5]Akbar M，Khush G S，Hille RisLanbers D.Genetics of salt tolerance in rice[A]//Jones M P.Rice genetics proceeding of international rice genetics Symposium[C].IRRI，Philippines，1985，5：399-409.

[6]Guo Y，Chen S L，Zhang G Y，et al.Salt-tolerance rice mutant lines controlled by a major effect gene were obtained by cell engineering technique[J].Acta Genetica Sinica，1997，24：122-126.

[7]楊曉華，彭曉玨，楊國華，等.水稻OsRab7 耐鹽功能的初步鑒定及其表達載體的構(gòu)建[J].武漢植物學研究，2008，26（1）：1-6.

[8]CHENG L R，WANG Y MENG L J，et a1.Identification of salt tolerance QTLs with strong genetic background effect using two sets of reciprocal lines in rice[J].Genemo，2012，55：1-11.

[9]汪斌，劉婷婷，張淑君，等.水稻苗期耐鹽突變體的遺傳分析及基因定位[J].遺傳，2013，35（9）：1101-1105.

[10]ZhANG G Y，GUO Y，ChEN S Y，et a1.RFLP tagging of a salt tolerance gene in rice[J].Plant Sci.，1995，110：227-234.

[11]LIN H X，YANAGIHARA S，ZHUANG J Y，et a1.Identification of QTL for salt tolerance in rice via molecular markers[J].Chinese Journal of Rice Science，1998，12（2）：72-78.

[12]龔繼明，何平，錢前，等.水稻耐鹽性QTL的定位[J].科學通報，1998，43（17）：1847-1850.

[13]LIN H X.ZhU M Z.YANO M，et a1.QTLs for Na and K up? take of the shoots and roots controlling rice salt tolerance[J].Theor.Appl.Genet，2004，108（2）：253-260.

[14]顧興友，梅曼彤，嚴小龍，等.水稻耐鹽數(shù)量性狀位點的初步檢測[J].中國水稻科學，2000，14（2）：65-70.

[15]PRASAD S R，BAGALIi P G，HITTALMANI S.et a1.Molecular mapping of quantitative trait loci associated with seedling tolerance to saIt stress in rice（Oryza sativa L）[J].Curr Sci，.2000，78：162-164.

[16]汪斌，蘭濤，吳為人.鹽脅迫下水稻苗期Na+含量的QTL定位[J].中國水稻科學，2007，21（6）：585-590.

[17]KOYAMA M L，LEVESLEY A，KOEBNER R M D.et a1.Quantitative trait loci for component physiological traits determining salt toler.ance in rice[J].Plant Physiol，2001，125：406-422.

[18]O勇，臧金萍，王韻，等.利用回交導入系群體發(fā)掘水稻種質(zhì)資源中的有利耐鹽QTL[J].作物學報，2007，33（10）：1611-1617.

[19]LEE S Y，AHN J H，CHA Y S，et a1.Mapping QTLs related to salinity tolerance of rice at the young seedling stage[J].Plant Breeding，2007，126：43-46.

[20]HUANG X Y，CHAO D Y，GAO J P，et a1.A previously unknown zinc finger protein，DST，regulates drought and salt tolerance in rice via stomatal aperture control[J].Genes Dev.，2009，23（15）：1805-1817.

[21]HU H H，YOU J，F(xiàn)ANG Y，et a1.Characterization of transcription factor gene SNAC2 conferring cold and salt tolerance in rice[J].Plant Mol Biol.，2008，67：169-181.

[22]CHEN X，WANG Y F，LV B，et al.The NAC family transcription factor OsNAPconfers abiotic stress response through the ABA pathway[J].Plant Cell Physiol，2014，55：604-619.

[23]胡時開，陶紅劍，錢前，等.水稻耐鹽性的遺傳和分子育種的研究進展[J].分子植物育種，2010，8（4）：629-640.

回交的遺傳學效應范文第2篇

（湖北省農(nóng)業(yè)科學院糧食作物研究所，武漢 430064）

摘要：在雜交水稻制種中，高柱頭外露率不育系可有效提高雜交種產(chǎn)量，降低生產(chǎn)的單位成本，受到廣大種業(yè)公司的歡迎。因此，對水稻（Oryza sativa L．）柱頭外露率進行研究具有重要的意義和廣泛的市場需求。對近年來發(fā)表的在水稻柱頭外露率的遺傳和環(huán)境因子，以及高柱頭外露率水稻品系育種實踐的探索進行了綜述。

關(guān)鍵詞 ：水稻（Oryza sativa L．）；柱頭外露率；QTL

中圖分類號：S511；Q75 文獻標識碼：A 文章編號：0439－8114（2015）16－3841-03

DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.16.001

收稿日期：2014－12－29

基金項目：湖北省農(nóng)業(yè)科學院青年基金資助項目（2014NKYJJ27）

作者簡介：杜雪樹（1983－），男，湖北武漢人，助理研究員，碩士，主要從事水稻遺傳育種研究，（電話）027－87389224（電子信箱）duxueshu＠163．com。

在雜交水稻制種的長期生產(chǎn)實踐中人們發(fā)現(xiàn)，使用高柱頭外露率的不育系作為母本可以得到更高的雜交種產(chǎn)量。這是因為一方面柱頭外露率高的親本可以克服穎殼對花粉的遮蔽，使柱頭獲得更大的與花粉接觸的面積；另一方面，柱頭即使在開花當天沒有授粉，但因為柱頭外露，其在第二天甚至在以后若干天內(nèi)仍有授粉的機會，并可能受精結(jié)實。田大成［1］的研究表明，柱頭外露的穎花其結(jié)實率平均為64．0％，而柱頭不外露的穎花其結(jié)實率平均僅為15．7％，是前者的1／4。而且水稻（Oryza sativa L．）總結(jié)實率的55.0％是依靠柱頭外露穎花在開花后的幾天授粉結(jié)實的。此外還有研究認為，柱頭外露率高的品種具有更高的柱頭活力［2］。因此，越來越多的水稻育種家把高柱頭外露率不育系的選育作為重要的研究目標之一。

1 水稻柱頭外露率的影響因子

1．1 花器性狀

柱頭外露與否取決于柱頭與穎花其他器官之間的相對關(guān)系。李陶等［3］研究認為，柱頭外露率與柱頭長、粒長、柱頭角度及子房長呈顯著正相關(guān)，與粒寬呈顯著負相關(guān)；各花器性狀對柱頭外露率直接效應的大小依次為柱頭角度、子房長、柱頭長、粒長、粒寬。Uga等［4］利用亞洲栽培稻Pei－kuh和野生稻W(wǎng)1944構(gòu)建了一個重組自交系群體，研究發(fā)現(xiàn)柱頭外露率與柱頭長度、花柱長度、花藥長度、穎殼的最大張角及內(nèi)外稃的長厚比呈顯著正相關(guān)，而與內(nèi)外稃的厚度則呈顯著負相關(guān)。其在第5和第10染色體上各定位了一個柱頭外露率QTL，即qRES－5和qRES－10。其中與qRES－5相鄰的區(qū)間同時影響花藥長度、內(nèi)外稃厚度和內(nèi)外稃的長厚比，而qRES－10所在區(qū)間影響著內(nèi)稃長度。其后Uga等［5］又利用5個遺傳群體對花器官的10個性狀進行了比較作圖，結(jié)果表明穎殼的主要性狀由少數(shù)幾個主效QTLs控制，而雌蕊和雄蕊的長度則由多個微效QTLs控制。

Yan等［6］研究了來自USDA水稻核心種質(zhì)資源庫的90份微核心種質(zhì)，發(fā)現(xiàn)柱頭單外露率、柱頭雙外露率和柱頭總外露率之間呈顯著正相關(guān)，且柱頭總外露率、柱頭單外露率與穎殼長度的相關(guān)性分別達到顯著和極顯著水平。賀立偉［7］以7個兩系不育系和7個三系不育系為材料，對它們的花器性狀和柱頭外露率進行了相關(guān)性和通徑分析。結(jié)果表明，柱頭外露率與柱頭跨度、穎花長、穎花長寬比和子房長度之間顯著相關(guān)，其他性狀對柱頭外露率有影響，但不顯著。

1．2 種間差異

栽培稻是由野生稻經(jīng)過人工馴化而來。在馴化過程中，野生稻的天然異交結(jié)實率由100％降至栽培稻的2％～4％。Ying等［8］對2 065份非洲稻種資源的柱頭外露情況進行了考察，發(fā)現(xiàn)柱頭外露率由低到高依次為亞洲栽培稻（1．0％）、雜草型野生稻（20．0％）、巴蒂野生稻（34．8％）、非洲野生稻（54．9％）、長藥野生稻（85．7％）、斑點野生稻（100．0％）。李晨等［9］使用栽培稻桂朝2號和江西東鄉(xiāng)普通野生稻作為親本材料，構(gòu)建了一個BC1群體，從中定位得到2個QTL，分別位于第5和第8染色體上，命名為qPEST－5和qPEST－8，其綜合貢獻率達到20％以上，增效基因來源于野生稻。

秈稻（Indiea）和粳稻（Japoniea）作為亞洲栽培稻（Oryza sativa L．）的2個主要類型，其在許多形態(tài)和生理性狀之間存在著顯著的差異。許克農(nóng)等［10］對兩用核不育系進行了研究，發(fā)現(xiàn)總體上粳型不育系柱頭外露率要比秈型高。張戟等［11］為選育一定柱頭外露率的粳型不育系，使用秈型廣親和不育系培矮64和一個不具備柱頭外露性狀的單季晚粳品種雜交，卻發(fā)現(xiàn)在F2分離群體中粳型群體的柱頭外露率低于秈型群體。李文宏等［12］利用極低外露率的粳稻京系17和高柱頭外露率的秈稻窄葉青8號作為親本，構(gòu)建了一個加倍單倍體群體，在該群體中對控制柱頭外露率的QTL進行分析，分別在第2、3染色體上檢測到2個控制水稻柱頭外露率的QTLs（qPES－2、qPES－3），其增效基因均來源于秈稻窄葉青8號。

1．3 環(huán)境因子

在雜交水稻制種過程中，水稻的柱頭外露率受外界環(huán)境影響較大，可通過合理施肥以及激素處理提高不育系的柱頭外露率，從而提高雜種產(chǎn)量。

呂凱等［13］用協(xié)早青A、珍汕97A等材料研究了肥料、激素及花調(diào)靈等不同施用水平對柱頭外露率的影響，發(fā)現(xiàn)即使在不缺肥的情況下于水稻幼穗分化五期前使用一定量的氮肥仍可大大提高水稻柱頭外露率。在始穗期施用較高濃度的赤霉素，也可使柱頭外露率得到一定程度的提高。田大成等［14］的研究表明，通過在水稻抽穗1％后1 d噴施赤霉素可顯著提高柱頭外露率，但噴施時機不當反而會造成柱頭外露率的下降。田大成［15］、朱英國［16］研究認為，赤霉素并不是直接提高柱頭外露率，而是通過使不育系莖稈伸長，減輕包頸程度，甚至恢復正常，以增強植株生長勢而實現(xiàn)的。噴施赤霉素后，不育系的柱頭外露率可以提高15％～20％。

Yu等［17］使用一個包含有186個株系的重組自交系群體在干旱脅迫和非干旱脅迫兩個不同條件下進行了2年的研究，通過一個包含有203個SSR標記的連鎖圖譜，在非干旱脅迫下發(fā)現(xiàn)了4個QTLs，干旱脅迫下發(fā)現(xiàn)了3個柱頭單外露率相關(guān)QTLs，分別位于第1、10、12染色體上；發(fā)現(xiàn)了4個雙柱頭外露率相關(guān)QTLs。研究發(fā)現(xiàn)，在干旱脅迫下水稻的柱頭外露率更低。

2 水稻柱頭外露的遺傳機理研究

2．1 水稻柱頭外露的遺傳調(diào)控

李陶等［3］利用8個不同的親本進行組合分析柱頭外露率，發(fā)現(xiàn)不同組合下的基因效應不同。在綜合分析了各個組合的遺傳效應后，指出水稻柱頭外露率是數(shù)量性狀，親本雜交后代都呈現(xiàn)出連續(xù)變異特征，且柱頭外露率主要受顯性效應影響，其次是加性效應，上位性效應影響較小。

雖然一般認為水稻柱頭外露率僅受核基因控制，不受胞質(zhì)的影響，但王文明等［18］以珍秈97A（W型）、D汕A（D型）、K青A（K型）為胞質(zhì)供體構(gòu)建了3套同核異質(zhì)系，對影響水稻異交性能的9個性狀的質(zhì)核互作關(guān)系進行了分析。結(jié)果表明，胞質(zhì)對柱頭總外露率、雙外露率同樣存在影響；不育胞質(zhì)比正常胞質(zhì)提高柱頭外露率效果顯著；在不育胞質(zhì)中，K型胞質(zhì)和D型胞質(zhì)優(yōu)于W型胞質(zhì)。

可以看出，水稻的柱頭外露率是典型的數(shù)量性狀，由多個微效基因共同控制，存在胞質(zhì)效應，受外界環(huán)境影響較大。

2．2 水稻柱頭外露率的QTL定位

作為一種重要的數(shù)量性狀，研究人員利用不同的分離群體，對水稻柱頭外露率進行了大量的QTL定位研究。截至2014年4月20日，Gramene網(wǎng)站上共登記柱頭外露率相關(guān)QTL 7個，分別位于第2、3、5、8染色體上。但從發(fā)表的文獻來看，實際已定位的QTL不止7個。

李文宏等［12］秈稻窄葉青8號和粳稻京系17構(gòu)建的加倍單倍體（DH）群體在第2、3染色體上分別定位到控制水稻柱頭外露率的QTL：qPES－2和qPES－3；并發(fā)現(xiàn)柱頭外露率與單柱頭外露率的QTL在染色體上的位置相同，控制雙柱頭外露率的QTL只在第2染色體上檢測到。鄧應德等［19］用高柱頭外露率品種優(yōu)ⅠB（秈稻）和低柱頭外露率品種糯5號（粳稻）構(gòu)建F2群體，利用該群體檢測到了分別位于第2、5、8號染色體上的3個QTLs：qPES－2、qPES－5、qPES－8，其分別解釋了表型變異的10．1％、11．1％和9．0％。增效基因均來自于高柱頭外露率親本優(yōu)ⅠB。馮玲玲等［20］在以高柱頭外露率的50S作為母本，低柱頭外露率的三系粳稻保持系連B作為父本構(gòu)建的F2群體中，在第3、9、12染色體上分別檢測到qPES－3、qPES－9和qPES－12 3個控制柱頭外露率的QTL，其增效基因均來自50S。鄧應德等［21］使用柱頭外露率差異極顯著的Ⅱ－32B和岡46B構(gòu)建定位群體，利用極端群體法篩選多態(tài)性標記，通過單標記分析法分析發(fā)現(xiàn)，位于第1染色體上的RM5310、第2染色體上的RM3188、第5染色體上的RM3437和RM31，以及第8染色體上的RM3395，這5個標記與柱頭外露率極顯著連鎖，對該群體柱頭外露率的貢獻率分別為4．63％、7．09％、13．65％、13．62％和4．83％。其中，位于第5染色體上的RM3437、RM31可能與同一個主效QTL連鎖，可用于分子標記輔助選擇水稻高柱頭外露率的不育系。尹成等［22］利用岳早秈6號和Ⅱ－32B構(gòu)建的重組自交系，在第1、3、5、6、7、9染色體上共檢測到16個控制柱頭外露率的QTLs。其中，位于第1染色體RM472－RM12276和第9染色體RM278－RM107兩個區(qū)段中的QTLs，在2種表型的兩年重復數(shù)據(jù)中均能穩(wěn)定地檢測到。這兩個區(qū)間中的QTLs對單株頭外露率和雙柱頭外露率的表型變異解釋為10．65％～35．72％和6．71％～21．99％ 。截至目前，水稻的12條染色體上均發(fā)現(xiàn)了控制柱頭外露率的QTL，但都不是主效QTL。

Yan等［6］利用108個SSR標記和1個Indel標記結(jié)合田間性狀，對USDA的90份微核心種質(zhì)使用分子標記進行分型及連鎖分析，發(fā)現(xiàn)4個標記同單柱頭外露率相關(guān)，6個標記同雙柱頭外露率相聯(lián)，5個標記同總柱頭外露率有關(guān)。其中，位于第1染色體上標記RM5的位點在單柱頭外露率和雙柱頭外露率上均具有重要作用。

3 高柱頭外露率不育系的選育

在高柱頭外露率不育系的選育實踐中，水稻育種家們主要在兩個方面進行了嘗試。一是利用高柱頭外露率種質(zhì)資源作為供體，通過回交將優(yōu)良的目標性狀轉(zhuǎn)入受體親本中；二是通過將與有利于提高柱頭外露率相關(guān)的花器性狀聚合，從而獲得高柱頭外露率的品系。但從多年實踐來看，上述兩種途徑效果均不理想。武小金等［23］研究了不同群體改良方法對水稻柱頭外露率的改良效果，認為隨機多交有利于微效基因的累加和多個優(yōu)良性狀的聚合，效果較為理想；而單純的混合選擇無法達到上述效果，且效果最差。

分子標記輔助選擇是提高選育高柱頭外露率品系的有效手段。Miyata等［24］以IR24為供體親本，Hoshinohikari和Koshihikari為輪回親本，通過分子標記輔助選擇將高柱頭外露率QTL qES3導入至Koshihikari背景中。獲得的近等基因系與Koshihikari相比，柱頭外露率提高了36％。

4 小結(jié)

從當前來看，定位的控制水稻柱頭外露率的QTL雖然較多，但都是初步定位，且一般對表型的貢獻率不超過15％。若要在育種實踐中較好地應用這些定位的QTL，一方面要進一步精細定位控制柱頭外露率的QTL，另一方面要將多個QTLs聚合在一起，才能產(chǎn)生較為理想的效果。此外，在全球氣候變暖的趨勢下，水稻抽穗揚花時的高溫對柱頭外露率的影響愈發(fā)顯著。所以在今后的工作中，更應重視高溫脅迫下柱頭外露性狀的研究。

參考文獻：

［1］ 田大成．水稻異交栽培學：雜交水稻高產(chǎn)制種原理與技術(shù)［M］．成都：四川科學技術(shù)出版社，1991．

［2］ 袁隆平．雜交水稻學［M］．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2002．37－40．

［3］ 李 陶，陳一吾．水稻柱頭外露率的遺傳研究［J］．作物學報，1987，13（4）：314－321．

［4］ UGA Y，F(xiàn)UKUTA Y，OHSAWA R，et al．Variations of floral traits in Asian cultivated rice （Oryza sativa L．） and its wild relatives （O． rufipogon Griff．）［J］．Breeding Science，2003，53（4）：345－352．

［5］ UGA Y，SIANGLIW M，NAGAMINE T，et al． Comparative mapping of QTLs determining glume， pistil and stamen sizes in cultivated rice （Oryza sativa L．）［J］． Plant Breeding，2010，129（6）：657－669．

［6］ YAN W G，LI Y，AGRAMA H A，et al． Association mapping of stigma and spikelet characteristics in rice （Oryza sativa L．）［J］． Molecular Breeding，2009，24（3）：277－292．

［7］ 賀立偉．水稻雄性不育系柱頭外露特性及其與花器性狀的關(guān)系研究［D］．長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學，2008．

［8］ YING C，ZHANG S． Studies on the character of stigma exsertion among some of Oryza species［J］． Chinese J Rice Sci， 1989，3（2）：62－66．

［9］ 李 晨，孫傳清，穆 平，等．栽培稻與普通野生稻兩個重要分類性狀花藥長度和柱頭外露率的QTL分析［J］．遺傳學報，2001， 28（8）：746－751．

［10］ 許克農(nóng)，李澤炳，李成荃．光（溫）敏核不育水稻的育性和開花習性研究［J］．安徽農(nóng)業(yè)科學，1992，20（4）：293－301．

［11］ 張 戟，陸建國，盛金元，等．秈粳交后代柱頭外露率的遺傳表現(xiàn)與選擇［J］．江蘇農(nóng)業(yè)科學，2000（2）：6－9．

［12］ 李文宏，董國軍，胡新民，等．水稻柱頭外露率的QTL分析［J］．遺傳學報，2003，30（7）：637－640．

［13］ 呂 凱，魏鳳娟，吳永輝，等．施肥和激素對水稻不育系柱頭外露率和結(jié)實率的影響［J］．安徽農(nóng)業(yè)科學，2003，31（4）：641－642．

［14］ 田大成，張素英，秦春林．雜交稻制種噴施“九二〇”增產(chǎn)機理及其衡量指標的探討［J］．雜交水稻，1990（6）：20－23．

［15］ 田大成．雜交水稻制種中異交結(jié)實影響因素及控制技術(shù)的研究［D］．南京：南京農(nóng)業(yè)大學，1993．

［16］ 朱英國．水稻雄性不育生物學［M］．武漢：武漢大學出版社，2000．

［17］ YU X Q，MEI H W，LUO L J，et al． Dissection of additive， epistatic effect and Q×E interaction of quantitative trait loci influencing stigma exsertion under water stress in rice［J］． Acta Genetica Sinica，2006，33（6）：542－550．

［18］ 王文明，周開達，文宏燦，等．水稻異交性狀的質(zhì)核互作分析［J］．四川農(nóng)業(yè)大學學報，1995，13（4）：451－455．

［19］ 鄧應德，應杰政，石媛媛，等．控制水稻柱頭外露率的數(shù)量性狀基因座初步分析［J］．湖南農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學版），2010， 36（4）：373－376．

［20］ 馮玲玲，荊彥輝，黃 成，等．水稻柱頭外露率的QTL分析［J］．北方水稻，2010，40（3）：20－22．

［21］ 鄧應德，肖層林，鄧化冰，等．用近等基因池法定位與水稻柱頭外露率相關(guān)的QTL［J］．農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2011，32（2）：230－233．

［22］ 尹 成，李平波，高冠軍，等．水稻柱頭外露率QTL定位［J］．分子植物育種，2014，12（1）：43－49．

回交的遺傳學效應范文第3篇

生物技術(shù)是分子遺傳學、生物化學、微生物學等基礎(chǔ)學科發(fā)展的產(chǎn)物。作為一種高新技術(shù),生物技術(shù)在整個科學領(lǐng)域中占據(jù)了越來越顯著的地位。作為世界新技術(shù)革命的重要組成部分,生物技術(shù)已經(jīng)成為人類徹底認識和改造自然界,克服人類自身所面臨的人口膨脹、糧食短缺、環(huán)境污染、疾病危害、能源資源匱乏等一系列重大問題的有效手段和工具[1]。

目前在黃瓜育種中,廣大科研工作者利用生物技術(shù)結(jié)合常規(guī)育種方法,創(chuàng)新了一大批含有優(yōu)異基因的黃瓜育種材料,培育出多個豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗品種。生物技術(shù)在黃瓜遺傳育種上的應用非常廣泛,下面介紹在這方面已取得的一些重要進展。

2分子標記技術(shù)在黃瓜遺傳育種中的應用

2.1黃瓜基因的分子標記

開展基因分子標記研究是進行分子標記輔助選擇育種、分離和克隆基因的基礎(chǔ)。“十五”期間,我國科研工作者建立了適合黃瓜的RAPD、AFLP和SSR標記的優(yōu)化反應體系,并對黃瓜的多個基因進行了分子標記。

錢忠英等[2]優(yōu)化的黃瓜RAPD反應體系為:PCR程序94 ℃預變性3 min,94 ℃變性30 s,37 ℃復性30 s,72 ℃延伸2 min,循環(huán)40周,最后72 ℃延伸7 min為佳;模板DNA的適宜濃度為2.5～5 ng/μL,引物濃度為0.6 mol/μL,dNTPs濃度為0.25 mmol/L,Mg2+濃度為1.875 mmol/L。張桂華等[3]建立了適合黃瓜的AFLP反應體系:在50μL酶切連接體系中,取300 ng基因組DNA進行雙酶切和接頭連接,然后取4μL酶切連接產(chǎn)物進行預擴增,預擴增產(chǎn)物稀釋30倍后,采用“2+3”選擇性擴增引物組合用于選擇性擴增可以得到很好的擴增效果。葛風偉[4]等摸索了適宜黃瓜的SSR反應體系,認為在25Μl PCR反應體系中,Mg2+的最適濃度為0.2 mmol/L;dNTP最適濃度為0.2 mmol/L;反應體系中Taq聚合酶宜加入1U,引物應加入30 ng;DNA最適濃度為5 ng/μL。另外,劉殿林[5]、張正奇[6]、孫敏[7]等也對黃瓜基因組DNA提取方法和RAPD反應體系進行了探索。

基因分子標記方面,陳勁楓等[8]利用RAPD技術(shù)獲得了黃瓜全雌性特異的片段B111000。婁群峰等[9]篩選得到了與黃瓜全雌性F基因連鎖距離為6.7 cM的AFLP標記TG/CAC234,并將該標記轉(zhuǎn)化為SCAR標記SA166。張桂華等[10]找到2個與白粉病抗病相關(guān)基因連鎖距離為5.56 cM的AFLP標記,目標片段的大小分別為238 bp和236 bp。張素勤等[11]研究并獲得了與控制黃瓜霜霉病和白粉病的感病QTLs均緊密連鎖的顯性AFLP標記:E25M632-103。該標記從分子水平說明黃瓜霜霉病和白粉病的某個感病QTLs是連鎖的。丁國華[12]篩選得到與抗霜霉病基因dm連鎖不十分密切的CsRGA3標記。在dm和CsRGA3之間還檢測到黃瓜白粉病抗病基因pm的存在,顯示了dm和pm存在連鎖關(guān)系。國艷梅[13]篩選到的AFLP標記E4M6和E5M5,分別與黃瓜營養(yǎng)部分苦味基因Bi連鎖,距離15.0 cM;和不苦基因bi連鎖,距離18.8 cM。顧興芳等[14]找到了與黃瓜果實苦味基因Bt緊密連鎖的兩個顯性AFLP標記E23M662-101和E25M652-213,與Bt的遺傳距離分別為5 cM和4 cM,且位于Bt兩側(cè)。Thomas等[15]以WⅡ983G×Strait8的55個F2+代個體和Iudm1×Strait8的90個F2+代為研究群體,從960對RAPD引物產(chǎn)生的135個多態(tài)性標記中篩選出5個與黃瓜霜霉病基因(dm)緊密連鎖的標記:G14-800、X15-1100、AS5-800、BC519-1100和BC526-1000。

2.2黃瓜遺傳圖譜的構(gòu)建與基因定位

1994年,Kennard等[16]以G421×H-19獲得的F2+群體為材料,構(gòu)建了一張總長為766 cM的遺傳圖譜,該圖譜由10個連鎖群組成,包含了58個位點標記,2個位點之間的平均距離為(21±8)cM。同時利用種間雜交GY14×PⅡ83967獲得F2+群體構(gòu)建了含有70個位點,10個連鎖組群,總長480 cM的連鎖圖譜。1997年,Serquen等[17]以G421×H219雜交的100個F2+株系為試材利用RAPD技術(shù)構(gòu)建了一個含有80個位點的連鎖圖譜,包含了77個RAPD標記,3個形態(tài)標記,分為9個連鎖組群,整合長度628 cM,平均標記間隔7.8 cM。

2000年,Danin-Poleg等[18]以GY14×PⅡ83967為材料,用SSR標記技術(shù)構(gòu)建了黃瓜的遺傳圖譜,將14個SSR標記定位到8個連鎖組群中,整合圖譜總長為783.2 cM,并發(fā)現(xiàn)其中有9個標記與甜瓜相同。Bradeen等[19]利用Joinmap軟件,以G421×H219的雜交后代群體為研究對象,整合出含有10個連鎖群,255個標記,總長為538.6 cM的遺傳圖譜,平均標記間隔為2.3 cM。又以GY14×PⅡ83967為材料,構(gòu)建了一張包括了15個連鎖組群,197個標記,整合圖譜長度為450.1 cM的黃瓜遺傳圖譜。Park等[20]利用對番木瓜環(huán)斑病毒(PRSV-W)和南瓜花葉病毒(ZYMV)敏感的“Straight8”和對PRSV-W、ZYMV有抗性的TMG1(TaichungMouGua)的F6代重組自交系(RLs)為材料,構(gòu)建了包含353個位點,12個連鎖組群的連鎖圖譜。Fazio等[21]采用G421×H219獲得的171個RLs和216個F2+單株構(gòu)建了包含14個SSR標記、24個SCAR標記、27個AFLP標記、62個RAPD標記、1個SNP標記和3個重要形態(tài)學標記(雌性,有限生長和小葉),分為7個連鎖組群,總長為706 cM的遺傳圖譜。Young等[22]以黃瓜抗病毒和感病毒的親本組成的重組自交系進行AFLP、RAPD、RFLP標記,并構(gòu)建了353個位點的黃瓜圖譜。

“十五”期間,我國科研工作者構(gòu)建了2張黃瓜遺傳圖譜,其一是張海英等[23]利用黃瓜重組自交系為作圖群體,構(gòu)建的包含9個連鎖組群,共有234個分子標記的連鎖圖譜,其中包括141個AFLP標記、4個SSR標記和89個RAPD標記,覆蓋基因組長度727.5 cM,平均圖距3.1 cM。應用該圖譜對控制黃瓜耐弱光的數(shù)量性狀基因(QTL)進行了研究,將影響葉面積增長量的5個QTL分別定位在LG1、LG7和LG9連鎖群[24]。其二為李效尊等[25]利用F2+代群體,構(gòu)建的包含77個SRAP標記和79個RAPD標記的遺傳圖譜,分屬4個大的連鎖群和5個小的連鎖群,總長度1110.0 cM,平均間距為13.7 cM。并將側(cè)枝基因(lb)定位在一個大的連鎖群上,其兩側(cè)標記是OP-Q5-1和OP-M-2-2,與lb的間距分別是9.3 cM和15.9 cM;將全雌性基因(f)定位在一個小的連鎖群上,其兩側(cè)標記是OP-Q5-2和BC151,與f的間距分別是13.8 cM和13.6 cM。

2.3分子標記在黃瓜親緣關(guān)系和遺傳多樣性上的研究

分子標記技術(shù)以其準確性高、速度快、周期短而較多地應用于黃瓜種質(zhì)親緣關(guān)系分析和種質(zhì)資源多樣性檢測方面。利用RAPD標記進行研究的報道有:張海英等[26]分析了華北型與歐洲溫室型品種的雜交后代的遺傳漂移情況,進行了初步的遺傳分析以及F2+個體的基因型分析。劉殿林等[27]分析了39份黃瓜材料的遺傳差異,不同材料間的遺傳距離(D)在0.0642～0.592之間,并根據(jù)遺傳距離,按UWPGA法進行了聚類分析。夏立新等[28]計算出黃瓜親本間分子遺傳距離,研究了田間園藝性狀與分子遺傳距離間各種相關(guān)曲線的相關(guān)系數(shù)。陳勁楓等[29]對黃瓜屬的22份材料的親緣關(guān)系進行了研究,聚類分析為2群:CS群(黃瓜、西南野黃瓜及野黃瓜)和CM群(甜瓜、菜瓜、野生小黃瓜及非洲角黃瓜)。莊飛云等[30]也將23份材料按親緣關(guān)系聚類為黃瓜、近緣野生種、種間雜交種和甜瓜亞屬種4類。李錫香等[31]分析了66份黃瓜種質(zhì)基因組DNA,將供試種質(zhì)分為8個組群。另外,利用RAPD標記可以從分子水平上探測黃瓜親本自交系與其雜種F1代的遺傳差異[32]。

AFLP技術(shù)也經(jīng)常用在親緣關(guān)系和遺傳多樣性研究上面。王志峰等[33]利用AFLP技術(shù)對包括80份山東黃瓜地方品種和24份其他地區(qū)品種的遺傳親緣關(guān)系進行了研究,聚類分析結(jié)果顯示:山東黃瓜地方品種與日本品種和歐美品種分屬不同類群或亞類群,山東地方品種分為8組,各組內(nèi)生態(tài)類型基本一致。AFLP分析計算出15份密刺類黃瓜品種的遺傳距離在0.033～0.686之間,聚類分析分為8類,新泰密刺和山東密刺遺傳差異較小,與長春密刺遺傳差異較大[34]。李錫香等[35]以8對引物對70份不同來源的野生和栽培黃瓜種質(zhì)基因組DNA進行AFLP分析,將供試種質(zhì)聚類為3大種群:西雙版納黃瓜組群、印度野生黃瓜組群和栽培黃瓜組群。Zhuang等[36]用RAPD和SSR分析黃瓜野生種、半野生種的親緣關(guān)系,二者的遺傳分析結(jié)果具有很高的協(xié)調(diào)性,二者遺傳距離的相關(guān)系數(shù)為0.94。

另外,李俊英等[37]發(fā)現(xiàn)在不同黃瓜品種的線粒體中存在類質(zhì)粒分布的差異,其存在有一定隨機性,不同品種中的同一種類質(zhì)粒間具有同源性。

2.4黃瓜基因的克隆與表達

黃瓜基因克隆有多篇報道。康國斌等[38]克隆得到了在黃瓜冷敏型品種低溫鍛煉異表達基因的cDN段(ccr18),大小為639 bp。在基因組中以單拷貝或低拷貝形式存在。ccr18基因與黃瓜低溫鍛煉相關(guān),與擬南芥染色體IIIBAC庫中的F14P3基因組序列具有88 %的同源性。白吉剛等[39]擴增出黃瓜生長素結(jié)合蛋白基因(ABPl)cDN段,大小約為800 bp,該基因在開花前1 d的子房中表達信號較弱,在授粉后2 d、4 d和6 d的幼果中表達增強。丁國華等[40]利用簡并引物從黃瓜基因組DNA中分離得到15條同時具有特征保守域結(jié)構(gòu)的NBS類型抗病基因同源序列(RGA),翻譯產(chǎn)物與許多抗病蛋白有較高的同源性。

牛林海[41]克隆了黃瓜HMG(high mobility group proteins)基因,并認為該基因是單拷貝,具有組織特異性表達,在根中表達最強。葉青靜[42]測定了黃瓜果實組織中的與細胞分裂相關(guān)的精氨酸脫羧酶(ADC)基因cDNA序列(約1.83 kb)、與細胞膨大有關(guān)的擴張蛋白基因cDNA序列(約786 bp)以及一條酸性轉(zhuǎn)化酶的cDNA全長序列(約2.25 kb)。李志英[43]獲得了正常和“花打頂”黃瓜之間的2個差異片段所在基因的全長cDNA序列,分別定名為CUATP和CuADC。“花打頂”植株中CUATP的表達明顯減少,而CuADC表達量增加。梅茜[44]構(gòu)建了黃瓜幼果的cDNA文庫,得到139個表達序列標簽(ESTs),其中有97條與已知基因高度相似,36條為低度相似序列,在GenBank中未找到匹配同源序列的ESTs為6個。婁群峰[45]從中國弱雌性黃瓜中克隆出了全長為1024 bp的ACC合酶基因,包含6個開放閱讀框,不同生態(tài)型黃瓜中ACC合酶基因序列保守性很強。不具有性型特異性,但在植株不同部位表達程度存在明顯差異。

2.5黃瓜雜種純度及品種指紋圖譜分析

黃瓜種子純度鑒定的常規(guī)方法是根據(jù)田間表現(xiàn)性狀進行鑒定,后來發(fā)展為利用同工酶的方法,但二者都有一定的缺陷。利用分子標記技術(shù)鑒定黃瓜種子純度,可以在苗期甚至種子階段進行,高效快速、穩(wěn)定可靠。克服了傳統(tǒng)田間檢驗要根據(jù)植株園藝性狀進行而導致的費時、費力等缺點。但相關(guān)報道比較少。

王和勇[46]研究表明,黃瓜不同組織器官的DNA對RAPD擴增無影響,均可獲得一致的指紋圖譜,并建立了種子純度鑒定的RAPD的反應體系。孫敏[47]等通過RAPD標記鑒定和分析了黃瓜品種真實性,也建立了適宜黃瓜種子純度鑒定的RAPD指紋圖譜。金紅等[48]研究了抗除草劑基因在黃瓜雜種純度快速鑒定上的應用,摸索出田間抗性鑒定和室內(nèi)種子抗性鑒定的除草劑臨界濃度,建立了一套在種子發(fā)芽階段或2片真葉期進行黃瓜雜交種純度鑒定的新技術(shù)。

2.6分子技術(shù)鑒定黃瓜病害

王惠哲等[49]以感病組織和健康組織總RNA為模板,進行cDNA合成和PCR擴增,對75份黃瓜病毒病樣本進行了檢測,結(jié)果從感病組織中擴增出與預期的425 bp大小一致的目標片段,而健康組織無此擴增產(chǎn)物;29份材料檢測到TMV,檢出率達38.67 %。同樣的方法,也檢測到黃瓜上的西瓜花葉病毒2號(WMV22)[50]。李淑菊等[51]利用RT-PCR對黃瓜病毒毒原種類進行檢測。陳潔云等[52]用同樣技術(shù)明確了ZYMV和CMV是浙江及其周邊地區(qū)侵染葫蘆科植物最主要的病毒種類,夏季CMV普遍發(fā)生,ZYMV主要發(fā)生在秋季。

3黃瓜組培技術(shù)與單倍體和三倍體培養(yǎng)

利用對黃瓜離體組織的培養(yǎng),通過愈傷組織和胚狀體兩條途徑均可獲得再生植株。何曉明等[53]建立了子葉及下胚軸離體培養(yǎng)體系,通過愈傷組織分化出的不定芽獲得再生植株。郭德章等[54]將分離純化的黃瓜子葉原生質(zhì)體,培養(yǎng)于mKM8p液體培養(yǎng)基中,原生質(zhì)體可持續(xù)分裂至愈傷組織形成。當再生的愈傷組織直徑達0.5～1.5 cm時,及時轉(zhuǎn)入改良的MS附加不同生長激素的培養(yǎng)基上誘導分化及再生,結(jié)果產(chǎn)生大量體胚并再生成植株。

不少報道對黃瓜組織培養(yǎng)的影響因素做了探討。侯愛菊等[55]認為外植體類型、基因型及植物生長調(diào)節(jié)劑對誘導黃瓜直接器官發(fā)生有顯著影響,子葉節(jié)是最佳的外植體類型。楊愛馥等[56]研究認為愈傷組織誘導階段和胚胎發(fā)生階段分別采用9 %和6 %的蔗糖濃度,可促進體細胞胚胎發(fā)生;胚誘導培養(yǎng)基中添加6-BA 0.5 mg/L,以及愈傷組織誘導階段甘露醇與蔗糖配合使用,可提高體細胞胚胎發(fā)生率。梅茜等[57]研究表明,苗齡和ABA是影響子葉分化形成不定芽的顯著因素;加入適量的AgNO3可改善黃瓜愈傷組織的質(zhì)地、促進芽的形成。與曹利仙等[58]試驗結(jié)果相同。郭德章等[54]認為Ca2+濃度對黃瓜原生質(zhì)體的穩(wěn)定和細胞分裂有重要影響。李云等[59]研究后認為赤霉素處理離體黃瓜子葉不能誘導花芽分化,萘乙酸的促進作用不明顯,激動素KT1.0誘導花芽分化的頻率最高。但周俊輝等[60]認為l/2 MS培養(yǎng)基中附加0.10 mg/L 6-BA能顯著提高離體黃瓜子葉的開花率,White培養(yǎng)基中附加2.00 mg/L的KT開花率也有明顯提高。相同濃度的L-丙氨酸和L-酪氨酸均明顯促進黃瓜子葉開花,而甘氨酸對黃瓜子葉開花則有一定的抑制。

在黃瓜單倍體和多倍體培養(yǎng)方面,杜勝利等[61]在國內(nèi)首次建立了一整套通過未受房離體培養(yǎng)產(chǎn)生黃瓜單倍體植株的技術(shù)體系,再生頻率達25 %。雷春等[62]通過射線輻射花粉授粉并結(jié)合胚培養(yǎng)從3個基因型中獲得了單倍體植株。陳勁楓等[63]研究了異源三倍體黃瓜的離體繁殖的培養(yǎng)基配方最佳的不定芽誘導培養(yǎng)基為:MS + 6-BA 2.2 mg/L和MS + 3.0 mg/L KT + 0.2 mg/L NAA,然后叢生芽在MS + 0.2 mg/L 6-BA的培養(yǎng)基上伸長大約10 d后取整齊一致的芽在1/2 MS + 0.2 mg/L 6-BA培養(yǎng)基上生根。

4黃瓜遺傳轉(zhuǎn)化體系建立及基因工程改良

基因工程技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)改良作物品種的關(guān)鍵技術(shù)之一,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應用前景。可應用于黃瓜上的轉(zhuǎn)基因方法有農(nóng)桿菌介導法、基因槍法、花粉管通道法和電激法等,目前以農(nóng)桿菌介導法為主要方法。近幾年來,廣大科研工作者研究和建立了黃瓜高效遺傳轉(zhuǎn)化體系,并通過農(nóng)桿菌介導將CMV-CP、CBF3、Cor15A、Chi、Glu、CTB/CS3、RS等基因?qū)朦S瓜基因組。

陳崢等[64]的研究表明,在共培養(yǎng)的菌液中添加乙酰丁香酮,明顯提高外植體的愈傷組織誘導率;延長農(nóng)桿菌與外植體的共浸染時間至40 min,外植體的存活率和出芽率顯著提高。姚春娜等[65]試驗表明,超聲波處理可以明顯提高農(nóng)桿菌對外植體的轉(zhuǎn)化頻率。侯愛菊等[66]建立了一套黃瓜遺傳轉(zhuǎn)化體系,適宜的選擇壓力為卡那霉素30 mg/L。金紅等[67]也對影響遺傳轉(zhuǎn)化體系的因素進行了摸索。于靜[68]、孫蘭英[69]、趙雋等[70]均認為子葉節(jié)是黃瓜遺傳轉(zhuǎn)化體系的最佳外植體,最適宜的芽誘導培養(yǎng)基為MS + 6-BA 0.5 mg/L;子葉節(jié)預培養(yǎng)1～2 d,在添加6-BA 0.5 mg/L、乙酰丁香酮100μmo1/L,pH 5.2的MS培養(yǎng)基上進行培養(yǎng),遺傳轉(zhuǎn)化效率最高。利用TDZ從子葉節(jié)上誘導出再生芽,效果優(yōu)于BA。

金紅等[67]將抗除草劑基因bar導入到黃瓜子葉中,獲得落地轉(zhuǎn)化株系。鄧小燕等[71]構(gòu)建成植物表達載體Pbinp-35S-CBF3。通過農(nóng)桿菌介導轉(zhuǎn)化黃瓜子葉,獲得了具有卡那霉素抗性的黃瓜再生植株。張興國[72]等也將冷cbf3基因和corl5a抗寒基因?qū)朦S瓜基因組,創(chuàng)制出耐寒黃瓜新材料。白吉剛等[73,74]將擬南芥生長素結(jié)合蛋白基因轉(zhuǎn)化黃瓜,獲得的轉(zhuǎn)基因植株單性結(jié)實能力增強。通過黃瓜離體子葉不定芽再生體系,陳麗梅[75]和林建麗[76]已分別將熒光素基因(luc)、ATT1基因和花生白黎蘆醇合酶(RS)基因?qū)朦S瓜,獲得了陽性轉(zhuǎn)基因植株。柏錫[77]獲得了轉(zhuǎn)組織型纖溶酶原激活劑基因的黃瓜植株。張國廣[78]將來源于菜豆的幾丁質(zhì)酶(Chi)基因和克隆自煙草的β-1,3-葡聚糖酶(Glu)基因?qū)?個基因型的黃瓜基因組中。侯愛菊[66]、孫蘭英[69]和楊成德[79]也利用農(nóng)桿菌介導法將菜豆幾丁質(zhì)酶基因?qū)朦S瓜。

5存在問題及展望

黃瓜有7對染色體,染色體組總長度750～1 000 cM,高飽和的分子連鎖圖應具有7個連鎖群。目前構(gòu)建的遺傳圖譜相對不飽和,整合后的連鎖圖譜雖然密度增加,但是不能覆蓋整個基因組。被定位到圖譜上的分子標記不多,與重要性狀緊密連鎖的標記就更少。因此,仍需對黃瓜分子標記進行研究,找到與性狀緊密連鎖的標記,為分子標記輔助育種和基因的定位克隆奠定基礎(chǔ)。黃瓜組織培養(yǎng)以二倍體的研究居多,單倍體和多倍體的研究較少,黃瓜單倍體組織培養(yǎng)的技術(shù)在國內(nèi)仍未成熟,黃瓜轉(zhuǎn)基因技術(shù)也還停留在研究階段,與實際應用還有相當差距,今后尚需進一步研究。

參考文獻

[1] 姜健.生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應用[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù),1999,19(3):8-11.

[2] 錢忠英,蔡潤,潘俊松,等.黃瓜RAPD體系的優(yōu)化與應用[J].上海交通大學學報(農(nóng)業(yè)科學版),2003,21(3):208-213.

[3] 張桂華,杜勝利,鞠秀芝,等.黃瓜AFLP反應體系的建立[J].華北農(nóng)學報,2004,19(2):10-12.

[4] 葛風偉,張海英,陳青君,等.黃瓜SSR反應體系的建立[J].華北農(nóng)學報,2004,19(2):5-9.

[5] 劉殿林,楊瑞環(huán),哈玉潔,等.黃瓜基因組DNA提取與RAPD分析[J].華北農(nóng)學報,2002,17(4):9-12.

[6] 張正奇,鄒敏芬,熊勁芳,等.黃瓜DNA的提取研究[J].湖南大學學報(自然科學版),2003,30(6):31-33.

[7] 孫敏,喬愛民,王和勇,等.黃瓜DNA提取及其RAPD-PCR反應體系的優(yōu)化[J].種子,2004,23(6):9-14.

[8] 陳勁楓,婁群峰,余紀柱,等.黃瓜性別基因連鎖的分子標記篩選[J].上海農(nóng)業(yè)學報,2003,19(4):11-14.

[9] 婁群峰,陳勁楓,MollyJahn,等.黃瓜全雌性基因連鎖的AFLP和SCAR分子標記[J].園藝學報,2005,32(2):256-261.

[10] 張桂華,杜勝利,王鳴,等.與黃瓜抗白粉病相關(guān)基因連鎖的AFLP標記的獲得[J].園藝學報,2004,31(2):189-192.

[11] 張素勤.黃瓜霜霉病和白粉病抗性遺傳機制及其分子標記研究(博士畢業(yè)論文).2005.

[12] 丁國華.黃瓜抗病基因同源序列的克隆及其對霜霉病抗病基因標記的研究(博士畢業(yè)論文).2004.

[13] 國艷梅.黃瓜苦味遺傳規(guī)律研究及AFLP分子標記(碩士畢業(yè)論文).2003.

[14] 顧興芳,張素勤,張圣平,等.黃瓜果實苦味Bt基因的AFLP分子標記[J].園藝學報,2006,33(1):140-142.

[15] Thomas H,Staub J E,Claude Thomas.Linkage of random amplified polymorphic DNA marker stodowny mildew resistance in cucumber (CucumissativusL.)[J].Euphytica,2000,115:105-113.

[16] Kennard W K,Poetter K,DIjkhuIzen A,et al.Linkage samong RFLP,RAPD,isozyme,disease-resistance and morphological marker sinnarrow and wide crosses of cucumber[J].TheorAppl.Genet,1994,89:42-48.2.

[17] Serquen F C,Bacher J,Staub J E.Mapping and QTL analysis of horticultural trait sinanarrow cross in cucumber(CucumissativusL.)using random 2 amplified polymorphic DNA markers[J].MolecularBreeding,1997,3:257-268.

[18] Danin-Poleg Y,Reisn,Baudracco-Arnas S.Simples equecerepeats in Cucumism apping and mapmerging[J].Genome,2000,43:963-974.

[19] Bradeen J E,Staub C,Wye C.Toward sanexpande dandinte grated linkagemap of cucumber(CucumissativusL.)[J].Genome,2001,44:111-119.

[20] Park Y H,Swnsoy S,Wye C,etal.Agenetic map of cucumber composed of RAPDs,RFLPs,AFLPs, and lociconditioning resistance topapayaring spot and zucchini yellow mosaic viruses[J].Genome,2000,43(6):1003-1010.

[21] Fazd G,Staub J E,Srevensm R.Genetic mapping and QTL analysis of horticultural traits in cucumber(CucumissativusL.)[J].Theor.Appl.Genet.,2003,107(5):864-874.

[22] Young H P,Suat S,Cispin W,et al.Agenetic map of cucumber composed of RAPDs,RFLPs,AFLPs and locicondition[J].Genome,2000,43:1003-1010.

[23] 張海英,葛風偉,王永健,等.黃瓜分子遺傳圖譜的構(gòu)建[J].園藝學報,2004,31(5):617-622.

[24] 張海英,陳青君,王永健,等.黃瓜耐弱光性狀的QTL定位[J].分子植物育種,2004,2(6):795-799.

[25] 李效尊,潘俊松,王剛,等.黃瓜側(cè)枝基因(lb)和全雌基因(f)的定位及RAPD遺傳圖譜的構(gòu)建[J].自然科學選展,2004,14(11):1225-1229.

[26] 張海英,王永健,許勇,等.黃瓜育種中“血緣”遺傳關(guān)系分析研究[J].華北農(nóng)學報,2001,16(2):20-26.

[27] 劉殿林,楊瑞環(huán),哈玉潔,等.不同來源黃瓜遺傳親緣關(guān)系的RAPD分析[J].華北農(nóng)學報,2003,18(3):50-54.

[28] 夏立新,陳德富,等.黃瓜親本間分子遺傳距離與雜種優(yōu)勢的相關(guān)性[J].南開大學學報(自然科學),2001,34(2):91-94.

[29] 陳勁楓,莊飛云,逯明輝,等.采用SSR和RAPD標記研究黃瓜屬(葫蘆科)的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系[J].植物分類學報,2003,41(5):427-435.

[30] 莊飛云,陳勁楓.黃瓜栽培種、近緣野生種、種間雜種及其回交后代的RAPD分析[J].園藝學報,2003,30(1):47-50.

[31] 李錫香,蔚,杜永臣,等.黃瓜種質(zhì)資源遺傳多樣性的RAPD鑒定與分類研究[J].植物遺傳資源學報.2004,5(2):147-152.

[32] 齊秀麗.黃瓜自交系及其F1代的RAPD分析(碩士畢業(yè)論文).2003.

[33] 王志峰,孫日飛,孫小鐳,等.山東省黃瓜地方品種資源親緣關(guān)系的AFLP分析[J].園藝學報,2004,31(1):103-105.

[34] 王志峰,孫小鐳,孫日飛,等.山東密刺類黃瓜親緣關(guān)系研究[J].中國蔬菜,2005(2):6-8.

[35] 李錫香,蔚,杜永臣,等.黃瓜種質(zhì)資源遺傳多樣性及其親緣關(guān)系的AFLP分析[J].園藝學報,2004,31(3):309-314.

[36] Zhuang F Y,Chen J F.Assessment of genetic relationship samong Cucumisspp.by SSR and RAPD marker analysis[J].Plant Breeding,2004,123:167-172.

[37] 李俊英,聞穎達.黃瓜線粒體類質(zhì)粒pC1,pC4在品種間的分布及同源性研究遺傳[J].科學通報,2001,28(4):367-371.

[38] 康國斌,許勇,雍偉東,等.低溫誘導的黃瓜ccr18基因的cDNA克隆及其表達特性分析[J].植物學報2001,43(9):955-959.

[39] 白吉剛,劉佩瑛,等.黃瓜生長素結(jié)合蛋白cDN段的克隆及其表達[J].植物生理與分子生物學學報,2002,28(3):200-204.

[40] 丁國華,秦智偉,劉宏宇,等.黃瓜NBS類型抗病基因同源序列的克隆與分析[J].園藝學報,2005,32(4):638-642.

[41] 牛林海.裂葉牽牛、玉米和黃瓜HMG基因的克隆及功能分析(碩士畢業(yè)論文).2002.

[42] 葉青靜.黃瓜果實發(fā)育相關(guān)基因的克隆及其表達調(diào)控的研究(碩士畢業(yè)論文).2003.

[43] 李志英.黃瓜“花打頂”形態(tài)、解剖、細胞學特征及相關(guān)基因的分離與鑒定(博士畢業(yè)論文).2003.

[44] 梅茜.黃瓜幼果cDNA文庫構(gòu)建與部分ESTs分析(碩士畢業(yè)論文).2004.

[45] 婁群峰.黃瓜全雌性基因分子標記及ACC合酶基因的克隆與表達研究(博士畢業(yè)論文).2004.

[46] 王和勇.黃瓜雜交種子純度的RAPD鑒定(碩士畢業(yè)論文).2001.

[47] 孫敏,喬愛民,王和勇,等.黃瓜雜交種子純度的RAPD鑒定[J].西南師范大學學報(自然科學版),2003,28(2):103-107.

[48] 金紅,杜勝利,陳崢,等.抗除草劑基因在黃瓜雜種純度快速鑒定上的應用研究[J].華北農(nóng)學報,2004,19(3):31-34.

[49] 王惠哲,李淑菊,龐金安,等.黃瓜上煙草花葉病毒的RT-PCR檢測[J].天津農(nóng)業(yè)科學,2004,10(2):11-13.

[50] 王惠哲,李淑菊,霍振榮,等.利用RT-PCR檢測黃瓜上的西瓜花葉病毒[J].天津農(nóng)學院學報,2004,11(4):20-22.

[51] 李淑菊,王惠哲,霍振榮,等.利用RT-PCR對黃瓜病毒病毒原種類進行檢測[J].華北農(nóng)學報,2004,19(3):100-102.

[52] 陳潔云.兩種葫蘆科病毒的分子檢測和致病性研究[J].植物病理學報,2003,33(5):449-455.

[53] 何曉明,林毓娥.黃瓜子葉和下胚軸的離體培養(yǎng)[J].植物生理學通訊,2001,37(5):423-424.

[54] 郭德章,鄢錚,賴鐘雄,等.‘翠秀’黃瓜子葉原生質(zhì)體的高效培養(yǎng)及植株再生[J].園藝學報,2003,30(2):227-228.

[55] 侯愛菊,朱延明,楊愛馥,等.誘導黃瓜直接器官發(fā)生主要影響因素的研究[J].園藝學報,2003,30(1):101-103.

[56] 楊愛馥,朱延明,侯愛菊.幾個影響黃瓜子葉體細胞胚胎發(fā)生的因素[J].植物生理學通訊,2003,39(3):206-208.

[57] 梅茜,張興國.黃瓜組織培養(yǎng)研究[J].西南農(nóng)業(yè)大學學報,2002,24(3):266-267.

[58] 曹利仙,趙鸝,唐宇力,等.硝酸銀對黃瓜離體子葉培養(yǎng)芽再生的促進效應[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學學報,2001,36(2):168-171.

[59] 李云,鄢洪強,李林,等.離體培養(yǎng)黃瓜子葉花芽分化研究[J].內(nèi)江師范學院學報,2004,19(6):86-88.

[60] 周俊輝,周家容,林畢成,等.6-BA和氨基酸對黃瓜子葉離體培養(yǎng)成花的影響[J].植物生理學通訊,2004,40(2):171-173.

[61] 杜勝利,魏愛民,魏惠軍,等.利用生物技術(shù)創(chuàng)造黃瓜育種新材料方法研究[J].天津科技,2001,(2):627.

[62] 雷春,陳勁楓,錢春桃,等.輻射花粉授粉和胚培養(yǎng)誘導產(chǎn)生黃瓜單倍體植株[J].西北植物學報,2004,24(9):1739-1743.

[63] 陳勁楓,羅向東,余紀柱,等.異源三倍體黃瓜的離體繁殖和鑒定[J].植物生理學通訊,2003,39(2):109-112.

[64] 陳崢,金紅,程奕,等.提高黃瓜農(nóng)桿菌遺傳轉(zhuǎn)化體系再生頻率的研究[J].天津農(nóng)業(yè)科學,2001,7(4):47-49.

[65] 姚春娜,王亞馥.超聲波輔助發(fā)根農(nóng)桿菌對黃瓜遺傳轉(zhuǎn)化的影響[J].園藝學報,2001,28(1):80-82.

[66] 侯愛菊.黃瓜抗真菌基因遺傳轉(zhuǎn)化體系的研究(碩士畢業(yè)論文).2001.

[67] 金紅,杜勝利,陳崢,等.抗除草劑轉(zhuǎn)基因黃瓜的獲得及T_1植株抗性鑒定[J].華北農(nóng)學報,2003,18(1):44-46.

[68] 于靜.CTB/CS3基因表達載體構(gòu)建及對黃瓜的轉(zhuǎn)化(碩士畢業(yè)論文).2003.

[69] 孫蘭英.幾丁質(zhì)酶基因?qū)S瓜遺傳轉(zhuǎn)化的研究(碩士畢業(yè)論文).2003

[70] 趙雋,王華,潘俊松,等.黃瓜子葉節(jié)離體再生體系的研究[J].上海交通大學學報(農(nóng)業(yè)科學版),2004,22(1):43-48.

[71] 鄧小燕,張興國,井鑫,等.冷誘導轉(zhuǎn)錄因子基因CBF3轉(zhuǎn)化黃瓜的研究[J].西南農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版),2004,26(5):603-605.

[72] 張興國,邵長文,等.基因Cor15A和CBF3導入黃瓜基因組[J].蔬菜分子育種研討會論文集,2004.

[73] 白吉剛,宋明,劉佩瑛,等.生長素結(jié)合蛋白cDNA的克隆及其在黃瓜中的表達[J].植物學通報,2002,19(6):705-709.

[74] 白吉剛,王秀娟,尹謙遜,等.生長素結(jié)合蛋白基因轉(zhuǎn)化黃瓜的研究[J].中國農(nóng)業(yè)科學,2004,37(2):263-267.

[75] 陳麗梅.黃瓜的高效再生和根癌農(nóng)桿菌介導的遺傳轉(zhuǎn)化(碩士畢業(yè)論文).2004.

[76] 林建麗.花生白黎蘆醇合酶基因表達載體構(gòu)建及黃瓜遺傳轉(zhuǎn)化體系的初步研究(碩士畢業(yè)論文).2004.

[77] 柏錫.t2PA基因?qū)S瓜的遺傳轉(zhuǎn)化及其在不同植物中的表達效率分析和密碼子改造(碩士畢業(yè)論文).2003.