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SNP标记在玉米研究上的应用进展

2019-01-14 02:43:20 《吉林农业》 2019年24期

摘要:SNP(Singlenucleotide polymorphism,单核苷酸多态性)是指在基因组水平上因单个核苷酸的转换、颠换、缺失和插入导致的4种变异。SNP标记技术作为继SSR等标记之后的第三代新型分子标记,具有分布密度高;与功能基因的关联度高,更容易开发与性状相关的SNP功能标记;遗传稳定性强,突变率低,一般仅为10~9;检测通量高,易于实现自动化分析等优点。本文论述目前SNP标记技术在玉米研究中的进展,为其在玉米分子育种中的研究奠定基础。

关键词:SNP标记;玉米研究;应用进展

中图分类号:S513                                文献标识码:  A                    DOI编号: 10.14025/j.cnki.jlny.2019.24.037

随着SNP标记技术的逐步完善,高密度、遗传稳定等优势,也逐渐显现出来。现在一些科研机构致力于整合研发各类SNP基因型鉴定平台,包括Affymetrix基因分型平台和Illumina公司的MaizeSNP基因芯片、中玉金标记的高通量育种平台以及生物系统公司48重-SNPlex检测平台,一次反应可同时分析48个SNP位点,适用于大批量样品的多个位点检测。Illumina MaizeSNP基因芯片是現在应用最为广泛的基因鉴定平台。

1 分子标记辅助育种

分子标记辅助选择是将分子标记应用于作物品种改良过程中进行选择的一种辅助手段,在回交转育过程中,能够显著加快背景回复的速度,缩短育种时间。任小丹[1]通过对11个雄穗大小和其他农艺性状差异明显的玉米自交系进行研究,发现KAP5-4和CLV1基因的表达和玉米雄穗大小明显相关,可开发功能性的DNA标记用于玉米育种的分子标记辅助选择。宋伟[2]等利用SSR和SNP两种标记对H2321/J076/J076的BC1F1代群体进行分子辅助背景选择,最后发现在回交早代将SSR和SNP标记结合使用进行背景选择,可以提高选择效率。

2 重要性状的基因定位

玉米中一些性状,如抗倒性、抗逆性、株高、穗型等重要农艺性状,均是数量性状位点(QTL)。应用SNP分子技术可以准确定位控制性状的基因。自从Paterson等利用分子标记技术定位QTL开始,现已定位了大量与玉米农艺性状相关的QTL。马骏[3]等利用SNP基因芯片对3对玉米大斑病Ht3近等基因系进行研究分析。借助生物信息学等方法,确定了29个相关数量抗性候选基因。许理文[4]以240个DH系为作图群体,利用SNP芯片对DH群体进行基因型分析,研究发现,应用复合区间作图法对QTL定位分析,能够检测到5个与玉米容重密切相关的QTL。郑德波等[5]应用SNP标记,检测到第7染色体上可能存在与穗位高、株高相关的数量性状位点。张焕新等[6]采用SNP标记技术,已鉴定出9个SNP,它们与穗行数明显相关。

3 遗传多样性分析

宋伟等[7]利用供试的42个SNP位点对105份国内外骨干自交系进行分析,实验表明,其中任意2份自交系间的遗传距离都在0.015以上,即42个SNP位点的数据信息可以将105份自交系区分开。赵久然[8]等选用344份具有广泛代表性的玉米自交系。利用自主研发的包括3072个SNP位点的MaizeSNP3072芯片对供试自交系进行全基因扫描,揭示其遗传多样性与群体遗传结构。实验表明:X群和黄改群形成的京科968系列品种是一种新的杂交模式。马骏利用SNP基因芯片对供试的自交系进行研究,表明其纯合度达到98.7%以上,遗传背景相似度分别为98.74%、91.77%和92.94%。

4 展望

玉米是我国主要粮食作物之一,在我国农作物当中占有重要位置[9]。随着分子标记技术的快速发展,SNP技术以其分布密度高、遗传稳定、适用于大规模实验等优点弥补了前两代分子标记的不足。SNP标记技术除应用在分子标记辅助育种、重要性状的基因定位、遗传多样性分析外,还广泛应用在遗传基础分析和品种鉴定等玉米育种方面。未来SNP技术定会对玉米各研究领域的发展产生深远作用。

参考文献

[1]任小丹,陈玲,杨琳,等.两个相关基因表达量和SNP与玉米雄穗大小相关[J].广西植物,2016,36(03):253-260.

[2]宋伟,赵久然,王凤格,等.SSR和SNP标记在玉米分子标记副主背景选择中的应用比较[J].玉米科学,2016,24(03):57-61.

[3]马骏,刘欣芳,等.玉米大斑病抗性基因SNP基因芯片分析[J].玉米科学,2019,27(02):47-52.

[4]许理文,段民孝,田红利,等.基于SNP标记的玉米容重QTL分析[J].玉米科学,2015,23(05):21-25.

[5]郑德波,杨小红,李建生,等.基于SNP标记的玉米株高及穗位高QTL定位[J].作物学报,2013(03):549-556 .

[6]张焕欣,翁建峰,张晓聪,等.玉米穗行数全基因组关联分析[J].作物学报,2014,40(01):1-6.

[7]宋伟,王凤格,田红丽,易红梅,王璐,赵久然.利用核心SNP位点鉴别玉米自交系的研究[J].玉米科学,2013,21(04):28-32.

[8]赵久然,李春辉,宋伟,等.基于SNP芯片揭示中国玉米育种种质的遗传多样性与群体遗传结构[J].中国农业科学,2018,51(04):626-634.

[9]刘春光.玉米高产种植技术[J].吉林农业,2018,(24).

作者简介:高珊,硕士,农艺师,研究方向:农业生物技术。