分子标记技术在甜瓜上的应用有哪些?
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发布时间：2022-04-30 17:56
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时间：2022-06-29 23:42
分子标记是以生物体的遗传物质——DNA的多态性为基础的遗传标记。目前，广泛应用的分子标记技术主要有RFLP、RAPD、AFLP、SSR、SCAR、ISSR等。这些标记已广泛应用于甜瓜遗传育种研究的诸多领域，包括遗传图谱构建、遗传多样性分析、种和品种起源、分类和进化、基因定位、构建品种指纹图谱、品种或杂种纯度的鉴定、辅助育种、追踪遗传物质在杂种后代中的遗传动态，质量和数量性状基因位点分析等多个方面，显示了巨大的应用潜力。
（一）品种亲缘关系分析与分类
长期以来，甜瓜品种亲缘关系分析与分类的依据主要采用形态指标，而形态指标易受环境影响发生变异，进而影响亲缘关系判断与分类地位确定的准确性。对于一些形态指标相近或形态标记很少的品种（类型）则难以区分。应用分子标记技术可以在大范围内对甜瓜的遗传物质进行较全面的比较，包括对DNA非编码区域出现变异的检测与鉴定，比传统方法能更全面地反应其遗传多样性，为分类提供分子水平的客观依据。Neuhausen等（1992）利用RFLP技术进行甜瓜种（Cucumis melo L.）的遗传多样性研究。在分子水平上对44份材料进行分类，但在muskmelon与honeydew两个类型中的多态性分子标记较少。许勇（1999）利用RAPD技术进行了甜瓜的起源和分类研究，结果支持“多源论”，同时分子标记的聚类结果也支持了网纹甜瓜可单独划分为厚皮甜瓜的一个变种的结论。刘万勃等（2002）用ISSR和RAPD两种分子标记技术对37份甜瓜（Cucumis melo L.）的遗传多样性进行了研究，根据两种标记的结果，将供试材料分为两大类：野生甜瓜和栽培甜瓜。两种分子标记的分析结果均呈极显著正相关（r=0.62＞r=0.01）。各野生甜瓜种质之间的遗传距离较大，这与其分类地位基本一致。从已有的甜瓜分子标记研究来看，甜瓜品种间的分子标记的多态性高于西瓜，这与甜瓜复杂的遗传基础是一致的。金基石（2001）等用RAPD技术对22份薄皮甜瓜材料分析结果与这一结果一致。
必须指出，分子标记技术对甜瓜品种亲缘关系分析与分类的准确性和可靠性，依赖于使用材料的代表性和分子标记对基因组探测的深入程度，同时，还必须与形态分析相结合。只有这样才能获得更全面、更科学的结果。
（二）一代杂种纯度的鉴定
用DNA标记技术鉴定一代杂种纯度的基本原理，就是以目标品种DNA图谱中某一DNA特异谱带的出现与否加以判断。即要求选择目标品种的DNA图谱中出现而其他品种中不出现的DNA谱带作为鉴定其纯度的特异谱带，通过比较F1代与双亲的特征谱带，就可能实现杂种纯度的室内快速鉴定。陆璐等（2005）用SSR标记技术对2个甜瓜杂交品种（系）东方蜜1号和01-31及其亲本进行了鉴定，从23对SSR引物中筛选出8对引物能分别在2个甜瓜杂交种和其双亲之间扩增出多态性。表现为每个杂交组合的父本和母本分别扩增出一条各自的特征带，而其杂交种则出现双亲的两条特征带，表现为双亲的互补带型，因此可以准确区分真假杂种。其后分别用SSR引物M6和M18对东方蜜1号和01-31进行了各100粒种子的纯度鉴定，所测得的杂交率与田间种植鉴定结果完全相符。表明SSR标记技术可以应用于甜瓜一代杂种纯度的室内快速检测。
分子标记技术在作物品种鉴定中的应用研究，无论从理论上或实践上都很有价值。根据各品种指纹图谱的差异程度，可判断品种间亲缘关系的远近。测量品种间遗传距离的远近并进行系谱分析，能指导科学的配制杂交组合，减少育种的盲目性。同时，品种指纹图谱高度的个体特异性，甚至可以检测到基因组中的微小变异，符合品种鉴别技术应具备的环境的稳定性，品种间变异的可识别性，最小的品种内变异及实验结果的可靠性的基本准则，相对于早期的形态学标记鉴定具有简便迅速等优点。此外，对于保护名、优、特种质及育成品种的知识产权和维护育种工作者的权益等均有重要意义。但从总体上来讲，这些研究成果还处于积累阶段，离实际应用还有距离，因此仍有待更深入细致地研究。
（三）甜瓜遗传图谱构建与相关基因的标记与定位
构建甜瓜分子遗传图谱，极大地方便了甜瓜育种研究工作，也为相关基因的分离克隆奠定了基础。目前，利用分子标记已经构建了一些甜瓜品种的遗传图谱，对一些抗病基因或与其紧密连锁的分子标记在相应的图谱中进行了定位。1996年，Baudracco-Arnas 和Pitrat运用AFLP、RAPD技术建立了甜瓜遗传图谱。2002年Anin-Poleg等构建了甜瓜P1414723的遗传图谱，并将西葫芦黄化花叶病毒ZYMV的抗性基因定位于该图谱中。2003年Silberstein等用RAPD、SSRs、AFLP技术建立了甜瓜（P1414723）基因连锁图谱，该图谱包含了蚜虫抗性表型、性别性状表型及种皮顔色表型的相关基因的分子标记。Wechter等（1995）在甜瓜抗病材料MR-1上获得了与抗枯萎病生理小种1连锁的RAPD标记，并成功地将其转化为SCAR标记。2000年Wang等用MR-1和感病品种AY杂交建立了F2代分离群体，利用AFLP和RAPD技术，得到了与甜瓜抗枯萎病生理小种0和1的抗性基因Fom-2连锁的15个分子标记，并将Fom-2基因定位于MR-1K。Zheng等（2001）也报道了与甜瓜枯萎病抗性基因Fom-2位点连锁的3个RAPD标记E07、G17和G596。其中E07和G17是感病状态连锁标记，而且存在于很多感病品种中。最近，Yael等（2002）找到与甜瓜抗ZYMV病毒基因Zym-1紧密连锁的SSR标记CMAG36，遗传距离为9.1cM；与甜瓜抗枯萎病生理小种0和2抗性基因Fom-1连锁的SSR标记CMTC47，遗传距离为17.0cM。
除了对甜瓜抗病基因标记外，也开展了对其他一些控制甜瓜重要性状基因标记的研究。李秀秀（2004）通过对甜瓜雄花两性花同株与雌雄异花同株材料间杂交后代，及回交后代的花性型分离研究表明：F2群体中单性花性状呈现单显性基因控制，按照3：1比例分离，进而证明供试材料雄花两性花同株与雌雄异花同株的基因型分别为aaGG和AAGG，并运用RAPD 技术，在F2群体中采用混合分组分析法对A基因进行了分子标记筛选，找到一个与A基因连锁的大小约为500bp的RAPD标记。
虽然已经在甜瓜上找到了不少和主效基因相连锁的分子标记，这将使通过分子标记辅助技术，选择培育更多的甜瓜新品种成为可能。但实际上绝大多数的研究仍停留在标记鉴定、定位、作图等基础环节上；通过分子标记进行辅助选择、提高育种效率、大规模培育优良品系或品种的期望还远未实现。目前所建立的甜瓜遗传图谱中的部分分子标记在不同的遗传图谱中不能通用，且尚未建立起比较完善的、具有普遍参考意义的甜瓜遗传图谱。
（四）分子标记辅助选择
分子标记辅助选择（marker-assisted selection，MAS）主效基因抗性方法越来越受到重视。MAS指的是通过选择一个和目标基因紧密连锁的标记物（或者是两个两端区域的标记物）对一个或更多个抗性基因进行选择。标记辅助选择（MAS）不受环境条件的*，能实现早期选择，可省去接种试验和田间大批量试验，缩短育种周期，从而提高选择的有效性。然而分子标记辅助育种在甜瓜上并没有取得大的发展，究其原因，主要是以往的研究，没有把分子标记鉴定与辅助育种这两个重要环节融为一体，绝大多数的研究者只把工作目标定位在鉴定重要的标记上，而未把标记辅助育种纳入自己的工作目标。因而，他们在设计寻找标记的研究方案时，选材上往往只考虑鉴定标记的可行性，而没有从直接培育新的优良品系，或品种的目标去考虑选择起始亲本，因而在获得标记的时候，只能提供育种的中间种质材料。另一方面，分子标记的鉴定技术及辅助选择技术体系也还有待于进一步提高与完善。对于控制质量性状的单个或少数几个基因的标记鉴定，在技术上是可行的，但由于大多数重要的园艺性状如产量、品质等都属于多基因控制的数量性状，对其进行标记鉴定和准确定位不仅耗资巨大，周期长，而且技术难度也很大，因此仍有待于深入研究。
