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分子育种技术在草莓中的应用进展

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中国园艺文摘2017年第1期 分子育种技术在草莓中的应用进展 董 辉 ,杨 莉 ,李 莉 ,张建军。,范婧芳 ,杨 雷 (1.河北省农林科学院石家庄果树研究所,河北石家庄050061; 2.河北省农林科学院,河北石家庄050051;3.河北省植保植检站,河北石家庄050035) 摘要:随着生物技术的飞速发展,分子育种技术在植物遗传育种领域应用越来越广泛。文章综述分 子育种相关技术在草莓研究领域中的应用情况与进展,分析讨论存在的问题及今后的发展方向。 关键词:草莓;分子育种;基因工程 分子育种技术是将现代生物技术手段整合到常规 遗传育种方法中,结合表现型和基因型筛选,设计培 育优良新品种。草莓(Fragaria ananassa Duch.)味道 鲜美、营养丰富,是我国重要的浆果树种,在果品生 产中占有重要地位。近年来,草莓分子育种技术取得 较大进展,主要包括分子标记辅助育种和基因工程育 种,为草莓优质新品种的获得奠定了良好的基础。 1草莓分子标记辅助育种 分子标记技术是以生物大分子尤其是生物体遗传 物质的多态性为基础的遗传标记,广泛应用干作物育 种研究。分子标记在草莓遗传育种研究中的应用,为 其遗传育种提供了新途径,它直接以DNA的形式表 现,不受组织类型、发育时期和环境条件等因素的干 扰,与传统遗传育种的表型性状标记方法相比较具有 明显的优势,是草莓品种改良和优良品种繁育的重要 途径,有利于草莓产业的发展[1-31。 目前,在草莓遗传育种研究中所应用的分子标记 技术主要有RFLP[41(Restriction Fragment Length Polymorphism),RAPDt51(Random Amplified Polymorphism DNA),AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism),SSR (Simple Sequence Repeat)和ISSR181(Inter—simple Sequence Repeats)。 1.1 草莓品种鉴定和亲缘关系的研究 草莓品种高度杂合,运用分子标记技术鉴定能弥 补传统鉴定方法的不足。王志刚等 利用具有多态性 第一作者简介:董辉(1985一),男,博士,助理研究 员;主要从事草莓新品种选育及草莓种质资源评价等研究。 通讯作者:杨雷,硕士,研究员。E-real1:caomeizu@ 126.tom 项目来源:国家科技支撑项目(20i3BAD02B04—02—03); 河北省科技支撑计划项目(16226313D一4);河北省财政专 项项目(F16R01);河北省省级科技计划专项(16226803D)。 的RAPD标记,对28份草莓试材的亲缘关系进行分 析,初步鉴定出同名异物和同物异名品种,两个RAPD 标记被转化为片段长度分别为378 bp和214 bp的显 性SCAR标记,利用这两个SCAR标记对草莓品种 进行初步鉴定。王壮伟等 驯以38个欧美草莓栽培品 种为试材,进行SSR扩增产物检测,最终确定4对 SSR引物作为核心引物对38个草莓品种进行分子图 谱的构建,29个草莓品种可以完全与其他品种区分 开。花秀凤 从96条ISSR引物中筛选出具有多态 性、条带清晰的引物1 1条用于34份草莓品种资源的 DNA多态性检测,构建了遗传聚类树状图,聚类分 析将34份草莓供试品种在简单相似系数为0.75处分 成7个类群,并分析各品种材料之间的亲缘关系。韩 柏明等“引用20对SSR引物对草莓属83份资源进行 SSR—PCR扩增,分析表明自然五倍体草莓可能起源 于森林草莓或东北草莓与东方草莓或麝香草莓的自然 杂交。 1.2分子遗传图谱的构建 遗传图谱是利用遗传重组交换结果进行连锁分析 所得到的基因在染色体上相对位置的排列图。分子遗 传图谱的构建是基因组研究中十分重要的环节,可为 基因定位及基因功能分析奠定基础,高密度的遗传图 谱有助于克隆基因和精确解析数量性状基因[13,141。分 子标记技术的发展,促进草莓遗传连锁图谱的构建和 应用。Sargent等 以野生草莓种间杂种为材料构建 含有182个标记的遗传图谱,总覆盖长度为424 cm, 平均遗传图距2.3 em。李静等“ 为获得与草莓炭疽 病密切相关的分子标记,构建包含34个AFLP标记 和109个SSR标记的分子遗传图谱,并对抗草莓炭 疽病相关因素进行QTL分析。刘建成等 以易感草 莓白粉病品种达赛莱克特和高抗品种甜查理杂交的 220个杂种F 代群体材料为作图群体,利用146个 SSR标记构建包含两个连锁群和7个SSR标记的分 子遗传连锁图谱,平均遗传图距8.85 cm,其中2个 -73- CHINESE HORTICULTURE ABSTRACTS SSR标记FSS50和FSS121与抗性相关基因连锁比较 紧密。 2草莓基因工程育种 基因工程技术是指克隆特定性状基因,并通过生 物、物理和化学等方法,将目的基因导入植物细胞受 体并得到表达,最终达到改变植物性状以及快速培育 植物新品种的目的。基因工程育种有利于打破种间的 生殖隔离,实现异源基因重组,进而创造新种质。 2.1 基因克隆 目的基因的分离与克隆是基因工程的第一步,它 是利用分子克隆技术获取用于转化、控制目的性状 相关的基因。刘建成等 利用同源克隆结合RACE 技术从久香草莓茎尖cDNA中分离到1个抗病相 关TIR—NBS—LRR类基因FaNBS1,解析了该基因 及其编码蛋白的组织结构和同源特征,并采用RT— PCR技术分析该基因在不同组织中的表达差异和外 源植物生长物质处理下的表达变化。张勇等 纠以‘丰 香’草莓为试材,通过SON—PCR结合RT—PCR技 术获得1个冷诱导转录因子CBF/DREB家族基因编 码区全长cDNA序列,命名为FaCBF1。该基因被低 温、干旱和高盐胁迫诱导,但对ABA诱导不敏感, 在同一诱导时期在根中的表达量高于叶和茎中的表达 量。周鹤莹等 。。克隆了森林草莓‘Ruegen’的果胶 裂解酶基因 、PLB和PLC,采用荧光定量PCR 的方法结合进化树以及果实发育过程中果胶裂解酶活 性变化,推测果胶裂解酶基因对草莓果实发育后期的 软化具有调节作用。 2.2遗传转化 遗传转化直接关系到基因工程的成果能否运用于 生产中。目前,植物遗传转化的方法有很多,包括农 杆菌介导法、病毒介导法、电激法、电注射法等。在 草莓遗传转化方面应用最为广泛的方法是农杆菌介导 的叶盘转化法。朱海生等口 利用带有内含子gus基 因的瞬时表达,研究影响根癌农杆菌介导“鬼露甘” 草莓遗传转化的若干因素;金万梅等 副利用PCR技 术从黑曲霉(Aspergillus niger)中扩增并克隆葡萄糖 氧化酶(glucose oxidase,简称GO)基因,并将马铃 薯病原诱导型启动子(Prpl—J基因启动子)与其融合 构建植物表达载体pCAMGO,经农杆菌介导转化获 得转基因草莓,在病原物灰霉菌孢子诱导后,由淀 粉一KI的显色反应证实,转基因草莓中GO基因的 表达引起H O 的生成,草莓灰霉病病原侵染结果表 明转基因草莓抗灰霉病的能力较对照明显提高。张红 梅等 到采用根癌农杆菌介导法进行npt II基因对全 明星草莓叶片的遗传转化研究,初步鉴定抗卡那霉素 一74一 的抗性芽是转化芽,为草莓的遗传转化奠定基础。 3问题与展望 综上所述,分子育种技术在草莓遗传育种研究中 得到广泛应用并取得一定进展,将逐渐成为植物遗传 育种与品种改良的一种重要手段。但与其他果树和农 作物相比,草莓的分子育种研究仍然处于起步阶段, 分子标记在草莓上的应用仍落后于其他果树,大多集 中在质量性状研究,研究方向不够全面,并且草莓还 存在遗传转化效率低、稳定性差等问题。 总体来看,基于草莓分子育种技术的研究现状, 其未来发展可能主要集中在以下几个方面:丰富分子 标记的种类,加强分子标记辅助选择在常规育种中的 应用;构建高度饱和的遗传图谱,注重质量性状的同 时,应当更全面的考虑经济性状和观赏性状;开展草 莓的高效遗传转化及重要性状的基因定位与克隆,建 立优良品种的再生和转化体系,为草莓产业的发展注 入新的活力。 参考文献: [1]高清华,叶正文,张学英等.草莓生物技术育种研究进展 [J].分子植物育种,2006,4(3):123—129. 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[1O]王壮伟,赵密珍,袁骥等.38个欧美草莓栽培品种ss时旨 纹图谱的构建[J].果树学报,20l1,(6):1032—1037. (下转98页) CHINESE H0RTlCULTURE ABSTRACTS 保护、保养,并辅以资金跟进,解决维修问题。 3结语 不同区域、不同文化、不同气候条件下生活的人们 (3)发挥社会资源参与公园管理,体现公园的公 共属性,加强公园社会管理能力,制定公园社会管理 办法,公众参与是将来公园管理的方向。 日常行为往往存在较大的差异,上海是国际化大都市, 提倡“海纳百川,追求卓越,开明睿智,大气谦和”,公 (4)适当投入健身设施的使用,丰富居民活动内容。 (5)在公园管理中提倡观察和预测,将管理者的 身份置于公园游客之中,设身处地地设想和观察剖析 所处的环境与人们的行为,努力创造一个好的环境, 营造有活力的空间环境。 园管理和人们的行为之间需要和谐统一,从而增加了该 课题的复杂性。因此,对使用者的行为与公园管理的研 究是一件漫长的、持之以叵的工作,而这又是做好公园 管理所必需的。以人为本、精细化管理是公园管理的方 向,人性化管理始终是管理者的天职。 Study on the relation between user behavior and city community park management ——A case study of the Yijing Garden in Baoshandistrict.Shanghai WANGFei Abstract:In the last two decades,China witnessed great development with urbanization process accelerated,and thestandard of living and lifestyle of citizen also underwent great change.The link between community park and citizenis strengthening daily,hence the management of community park should be based on the precise analysis of citizenmindedness and social trend.It is urgent for garden manager to investigate the close relation between user behavior and citycommunity park management to meet the real environment need of citizens for community garden.At present,how peopleuse community garden,which type of garden administration is more attracting for citizen,how garden managers improvetheir performance and make management decision to meet the users demand?This article is a ease study of such problemsbased on data from Yijing Garden in Baoshan district,Shanghai. Key words:user behavior;community garden;garden managers;Yijing Garden (上接74页) [11]花秀凤.草莓种质资源鉴定和种质创新研究[D].福州: 福建农林大学,2012. [12]韩柏明,赵密珍,王静等.草莓属种质资源亲缘关系的 [17]刘建成,段可,张庆雨等.草莓抗白粉病遗传图谱及其 SSR标记初分析[J].江西农业学报,2012,24(1 1):49—52. [18]刘建成,段可,李静等.草莓NBS—LRR家族基因FaNBS1的 克隆与表达分析[J].果树学报,2011,(6):1025—1031. SSR标记分析[J].园艺学报,2012,39(12):2352—2360. [13]徐崇志,廖胜刚.分子标记技术在果树种质资源及遗传 [19]张勇,汤浩茹,罗娅等.草莓FaCBF1基因的克隆及表达 分析[J].园艺学报,2014,(2):76. 育种研究中的应用[J].塔里木大学学报,2006,9(18): 39—45. [2O]周鹤莹,张玮,张卿等.森林草莓 Ruegen’果胶裂解 酶基因的克隆及荧光定量表达分析[J].园艺学报, 2015,34(3):455—461. [21]朱海生,潘东明,林义章等.根癌农杆菌介导草莓遗传 转化研究[J].核农学报,2008,22(1):36—40. [14]从春生,李永祥,李春辉等.分子标记辅助选择玉米杂 种后代创新种质方法研究[J].中国农业科学,20l6, (20):3874—3885. [15]Sargent D A genetic linkage map of microsatellite, genespecific and morphological markers in diploid [22]金万梅,尹淑萍,鲁韧强等.GO基因对草莓遗传转化及 抗病性鉴定[J].分子植物育种,2005,3(6):797 800. [23]张红梅,王俊丽.“全明星”草莓叶片遗传转化体系的 建立[J].生物技术,2005,5(3):68—70. Fragaria[J].Theor Appl Genet,2004,109:1385—1391. [16]李静,高志红,段可等.草莓抗炭疽病遗传图谱及其QTL 初分析[J].核农学报,2012,26(2):250—256. Application progress of molecular breeding in strawberry DONG Hui,YANG Li,LI Li,ZHANG Jian-jun,FAN Jing-fang,YANG Lei Abstract:With the rapid development of biotechnology,there are more and more application of molecular breeding in strawberry.Thepaper summarized the application situation and progress of molecular breeding in strawberry,and analyzed the existed problems at present and the future development trend. Key words:strawberry;molecular breeding;genetic engineering -98- 

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