分子标记辅助育种.

分子标记辅助育种技术分子标记辅助育种技术第一节分子标记的类型和作用原理遗传标记是指可以明确反映遗传多态性的生物特征。

在经典遗传学中，遗传多态性是指等位基因的变异。

在现代遗传学中，遗传多态性是指基因组中任何座位上的相对差异。

在遗传学研究中，遗传标记主要应用于连锁分析、基因定位、遗传作图及基因转移等。

在作物育种中，通常将与育种目标性状紧密连锁的遗传标记用来对目标性状进行追踪选择。

在现代分子育种研究中，遗传标记主要用来进行基因定位和辅助选择。

1、形态标记形态标记是指那些能够明确显示遗传多态性的外观性状。

如、株高、穗型、粒色等的相对差异。

形态标记数量少，可鉴别标记基因有限，难以建立饱和的遗传图谱。

有些形态标记受环境的影响，使之在育种的应用中受到限制。

2、细胞学标记细胞学标记是指能够明确显示遗传多态性的细胞学特征。

如染色体的结构特征和数量特征。

核型：染色体的长度、着丝粒位置、随体有无。

可以反映染色体的缺失、重复、倒位、易位。

染色体结构特征带型：染色体经特殊染色显带后，带的颜色深浅、宽窄和位置顺序,可以反映染色体上常染色质和异染色质的分布差异。

染色体数量特征—是指细胞中染色体数目的多少。

染色体数量上的遗传多态性包括整倍体和非整倍体变异。

细胞学标记优点：克服了形态标记易受环境影响的缺点。

缺点：（1）培养这种标记材料需花费大量的人力物力；（2）有些物种对对染色体结构和数目变异的耐受性差，难以获得相应的标记材料；（3）这种标记常常伴有对生物有害的表型效应；（4）观察鉴定比较困难。

3、蛋白质标记用作遗传标记的蛋白质分为酶蛋白质和非酶蛋白质两种。

非酶蛋白质：用种子储藏蛋白质经一维或二维聚丙烯酰胺凝胶电泳，根据显示的蛋白质谱带或点，确定其分子结构和组成的差异。

酶蛋白质：利用非变性淀粉凝胶或聚丙烯酰胺凝胶电泳及特异性染色检测，根据电泳谱带的不同来显示酶蛋白在遗传上的多态性。

蛋白质标记的不足之处：（1）每一种同工酶标记都需特殊的显色方法和技术；（2）某些酶的活性具有发育和组织特异性；（3）标记的数量有限。

分子标记辅助的遗传育种实践分子标记辅助的遗传育种实践遗传育种是农作物改良中的重要手段，为了提高育种效率和准确性，科学家们通过分子标记技术的应用，开展了分子标记辅助的遗传育种实践。

这项技术的出现，极大地促进了农作物育种的进程。

分子标记是一种通过DNA序列检测和分析的方法，可以确定特定基因位点的遗传信息。

借助这项技术，育种者可以更加准确地筛选和选择具有优良基因的个体，从而加速了育种过程中的杂交和选择。

与传统育种相比，分子标记辅助的育种具有更高的效率和准确性。

在实践中，科学家们首先通过分析物种的基因组，发现了与目标性状相关的分子标记。

这些标记可以是单核苷酸多态性（SNP）或简单重复序列（SSR）等。

然后，他们利用这些标记开展杂交和选择。

通过对大量杂交个体进行分子标记的检测，科学家可以快速筛选出携带目标基因的个体，并将其作为亲本进行后续的杂交。

这种方式避免了传统育种中的大量试验和大规模筛选的工作，提高了育种效率。

此外，在分子标记辅助的育种中，科学家还可以利用分子标记数据进行定位和图谱构建。

通过分析标记位点的位置和分布，可以预测携带目标基因的染色体区域，从而缩小育种目标的范围。

同时，构建遗传图谱可以帮助科学家更好地理解物种的遗传结构和基因座位间的连锁关系，为育种的进一步研究提供了基础。

分子标记辅助的遗传育种实践已经在多个农作物中得到了成功应用。

例如，在水稻育种中，通过分子标记技术可以筛选出高产、抗病、抗虫等多种优良性状的基因，从而加速了新品种的培育。

此外，分子标记还可以用于小麦、玉米、大豆等农作物的育种中。

总之，分子标记辅助的遗传育种实践为农作物改良提供了一种高效、准确的方法。

通过利用分子标记技术，育种者可以更加精确地选择优良基因，加速杂交和选择的过程，并为育种研究提供基础。

随着技术的不断发展，分子标记辅助的遗传育种将在农业生产中发挥愈加重要的作用。

分子标记辅助选择育种传统的育种主要依赖于植株的表现型选择(Phenotypieal selection) 。

环境条件、基因间互作、基因型与环境互作等多种因素会影响表型选择效率。

例如抗病性的鉴定就受发病的条件、植株生理状况、评价标准等影响；品质、产量等数量性状的选择、鉴定工作更困难。

一个优良品种的培育往往需花费7〜8年甚至十几年时间。

如何提高选择效率，是育种工作的关键。

育种家在长期的育种实践中不断探索运用遗传标记来提高育种的选择效率与育种预见性。

遗传标记包括形态学标记、细胞学标记、生化标记与分子标记。

棉花的芽黄、番茄的叶型、抗TMV的矮黄标记、水稻的紫色叶鞘等形态性状标记，在育种工作中曾得到一定的应用。

以非整倍体、缺失、倒位、易位等染色体数目、结构变异为基础的细胞学标记，在小麦等作物的基因定位、连锁图谱构建、染色体工程以及外缘基因鉴定中起到重要的作用，但许多作物难以获得这类标记。

生化标记主要是利用基因的表达产物如同工酶与贮藏蛋白，在一定程度上反映基因型差异。

它们在小麦、玉米等作物遗传育种中得到应用。

但是它们多态性低，且受植株发育阶段与环境条件及温度、电泳条件等影响，难以满足遗传育种工作需要。

以DNA多态性为基础的分子标记，目前已在作物遗传图谱构建、重要农艺性状基因的标记定位、种质资源的遗传多样性分析与品种指纹图谱及纯度鉴定等方面得到广泛应用，尤其是分子标记辅助选择（molecular marker-as —sisted selection , MAS育种更受到人们的重视。

第一节分子标记的类型和作用原理一、分子标记的类型和特点按技术特性，分子标记可分为三大类。

第一类是以分子杂交为基础的DNA标记技术，主要有限制性片段长度多态性标记(Restriction fragment length polymorphisms，RFLP标记)；第二类是以聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction ，PCR反应)为基础的各种DNA指纹技术。

分子标记辅助育种技术分子标记辅助育种技术是在水稻、小麦、玉米、大豆、油菜等重要作物上，通过利用与目标性状紧密连锁的DNA分子标记对目标性状进行间接选择，以在早代就能够对目标基因的转移进行准确、稳定的选择，而且克服隐性基因再度利用时识别的困难，从而加速育种进程，提高育种效率，选育抗病、优质、高产的品种。

（一）发展回顾我国的农作物分子标记辅助育种的研究始于90年代初，在过去的近十年时间里，取得了重要的研究进展：1.构建了水稻等作物的染色体遗传图谱；2.构建了水稻染色体物理图谱；3.利用分子标记对我国作物种质资源遗传多样性进行了初步的研究；4.对一些重要的农艺性状进行了定位、作图与标记，相应的基因克隆已在进行。

在基因组计划开展以来的短短的几年时间内，主要农作物的遗传连锁图的绘制均已完成。

1996年我国用RFLP标记对水稻进行作图，构建了水稻12条染色体的完整连锁图。

此后，又构成了有612个标记的水稻遗传连锁图，较好地满足水稻遗传育种工作的需要。

除水稻之外，还绘制了谷子的RFLP连锁图。

构建了大豆分子标记遗传框架图、小麦野生近缘植物小伞山羊草的连锁图以及小麦的第1、第5、第6染色体部分同源群RFLP连锁图等。

1997年，利用广陆矮4号水稻品种构建的BAC文库，建立了631个长度不同的跨叠群。

用水稻遗传图谱上的RFLP标记及STS标记确定了631个跨叠群在水稻12条染色体上的位置，绘制出了水稻的染色体物理图。

该物理图长为352284Kb，覆盖了水稻基因组的92%。

我国近年来对作物的重要性状，如育性基因、抗性基因及产量性状基因的作图与标记方面开展了大量研究工作。

在育性方面，找到了与光敏核不育水稻的光敏不育基因位点连锁的RFLP标记。

定位了水稻不育系5460F的育性隐性单基因tms1，并找到与之紧密连锁（1.2cM）的RFLP标记。

定位水稻野败不育系恢复基因的两个主效基因Rfi3和Rfi4，初步确定了与其中Rfi3基因紧密连锁(2.7cM)的RFLP标记，并已转化为STS标记。

分子标记的发展及分子标记辅助育种分子标记辅助选择育种(Marker Assisted Selection (MAS)或Marker Assisted Breeding)是利用与目标基因紧密连锁的分子标记或功能标记），在杂交后代中准确地对不同个体的基因型进行鉴别，并据此进行辅助选择的育种技术。

通过分子标记检测，将基因型与表现型相结合，应用于育种各个过程的选择和鉴定，可以显著提高育种选择工作的准确性，提高育种研究的效率。

分子标记辅助育种示意图DNA分子标记相对同类技术来说具有很强的优越性：因为大部分标记为共显性，对隐性性状的选择十分有利；数量极多，应对极其丰富的基因组变异；在生物发育的不同阶段，不同组织的DNA都可用标记分析；不影响目标性状的表达，与不良性状无必然的连锁等等。

随着分子生物学技术的发展，现在DNA分子标记技术也有数十种，广泛应用于遗传育种、基因组作图、基因定位、物种亲缘关系鉴定、基因库构建、基因克隆等方面。

分子标记的类型分子标记按技术特性可分为三大类。

第一类是以分子杂交为基础的DNA标记技术，主要有限制性片段长度多态性标记(Restriction fragment length polymorphisms，RFLP标记)；第二类是以聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction，PCR反应)为基础的各种DNA指纹技术；第三类是一些新型的分子标记，如单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism，SNP)，由基因组核苷酸水平上的变异引起的DNA序列多态性，包括单碱基的转换、颠换以及单碱基的插入／缺失等。

分子标记是以DNA多态性为基础，因而具有以下优点：①表现稳定，多态性直接以DNA 形式表现，无组织器官、发育时期特异性，不受环境条件、基因互作影响；②数量多，理论上遍及整个基因组；③多态性高，自然界存在许多等位变异，无需专门人为创造特殊遗传材料，这为大量重要性状基因紧密连锁的标记筛选创造了条件；④对目标性状表达无不良影响，与不良性状无必然连锁；⑤部分标记遗传方式为共显性，可鉴别纯合体与杂合体；⑥成本不高，一般实验室均可进行。

分子标记的发展及分子标记辅助育种分子标记是一种分子生物学技术，利用分子标记可以对生物体进行精确的鉴定和分类，从而为种质资源的收集、保存和利用提供了科学依据，也为育种研究提供了有力的工具。

在过去的几十年里，分子标记在植物和动物育种中的应用得到了快速的发展，并取得了显著的成果。

分子标记的发展始于20世纪80年代初，当时人们发现了一种短序列的DNA片段可以在不同个体之间显示出遗传多样性，这是由于这些DNA片段的序列差异引起的。

这些DNA片段被称为分子标记，通过对它们进行分析可以对个体之间的遗传关系和遗传多样性进行研究。

最早被应用的分子标记技术是限制性片段长度多态性（RFLP），它通过酶切基因组DNA并利用凝胶电泳分析鉴定目标DNA片段。

随着技术的不断进步，研究者们开发了更多的分子标记技术，如随机扩增多态性DNA（RAPD）、简单重复序列（SSR）、单核苷酸多态性（SNP）等。

这些技术的应用使得分子标记研究更加快速、精确和可行，并且具有较高的标记密度和遗传显著性。

分子标记辅助育种是一种利用分子标记技术辅助繁殖和选育目标生物种的育种方法。

通过对目标性状的分子标记进行检测和分析，可以提高育种效率和精确性。

分子标记可以用来鉴定和筛选出具有良好性状的亲本，进行遗传多样性分析，生成遗传地图，以及进行分子辅助选择等。

分子标记辅助育种可以节省时间和人力，并且提高了育种的预测能力和成功率。

在植物育种中，分子标记辅助育种已经取得了显著成果。

例如，通过利用分子标记鉴定具有抗病性的基因或性状，育种者可以选择更适应特定环境或具有更好品质的材料，从而加速育种进程。

此外，分子标记辅助选育还可以用于配制亲本材料，避免不受欢迎的亲缘关系交配，从而提高杂交育种的成功率。

在动物育种中，分子标记辅助育种也得到了广泛应用。

例如，通过对动物基因组进行分子标记分析，可以提高畜禽在繁殖、营养和抗病等方面的性能。

另外，分子标记辅助选择还可以用于肉用动物的品质评估和选育，对于提高畜禽产品的品质和市场竞争力具有重要意义。

农业科学专业农作物育种的分子标记辅助选择技术研究随着人口的增长和食品需求的不断增加，农业科学专业的研究者们面临着巨大的挑战，需要提高农作物的产量和品质。

在这个背景下，分子标记辅助选择技术成为了农作物育种的重要手段之一。

本文将探讨农业科学专业农作物育种的分子标记辅助选择技术的研究进展和应用前景。

一、分子标记辅助选择技术的概述分子标记辅助选择技术是一种利用分子标记对农作物进行选择和育种的方法。

通过分析农作物基因组中的特定位点，可以快速、准确地鉴定和选择具有优良性状的个体。

这种技术不仅可以提高育种效率，还可以减少传统育种中的时间和资源消耗。

二、分子标记辅助选择技术的研究进展1. 分子标记的种类目前，常用的分子标记包括DNA标记、SNP标记和SSR标记等。

这些标记可以通过PCR扩增和测序等方法进行检测和分析。

2. 分子标记的应用分子标记辅助选择技术在农作物育种中的应用非常广泛。

例如，可以利用分子标记对抗病性、耐逆性和品质等性状进行选择。

此外，分子标记还可以用于亲本选择、杂交组合优选和种质资源鉴定等方面。

3. 分子标记辅助选择技术的优势与传统育种方法相比，分子标记辅助选择技术具有以下优势：（1）高效性：可以快速筛选出具有目标性状的个体，提高育种效率；（2）准确性：通过分子标记可以准确鉴定和选择目标基因型；（3）经济性：相对于传统育种方法，分子标记辅助选择技术可以节省时间和资源。

三、分子标记辅助选择技术的应用前景分子标记辅助选择技术在农作物育种中的应用前景非常广阔。

随着分子标记技术的不断发展和完善，我们可以更加精确地选择和改良农作物的性状。

此外，分子标记辅助选择技术还可以与其他育种方法相结合，进一步提高育种效率和品质。

四、分子标记辅助选择技术的挑战和解决方案尽管分子标记辅助选择技术在农作物育种中具有巨大的潜力，但仍然面临一些挑战。

例如，分子标记的选择和设计、标记与性状之间的关联性等问题。

为了解决这些问题，我们需要加强对分子标记技术的研究和应用，提高标记的选择和设计的准确性，加强标记与性状之间的关联性研究。