刘娟 郭凯丽 余小梅 杨盛

摘 要： 梨树很多农艺性状为数量性状，遗传规律的研究相对滞后，因此传统培育方法挖掘梨品种优良性状周期长。构建梨高密度遗传连锁图谱，可以对其优良性状进行基因定位。国内外目前已经构建了多张梨遗传图谱，但是高质量的遗传图谱严重不足，因此开发覆盖整个基因组的高密度分子标记，构建高密度遗传图谱是至关重要的。

关键词： 梨；遗传连锁图谱；QTL

文章编号：2096-8108（2023）02-0073-05  中图分类号：S661.2  文献标识码：A

Advances in genetic linkage map of pear

LIU Juan  1，2 ， GUO Kaili  1，2 ， YU Xiaomei  1，2 ， YANG Sheng  2*

（1.College of Horticulture ， Shanxi Agricultural University， Taigu 030801，China;2.Pomology Institute， Shanxi Agricultural

University/Shanxi Key Laboratory of Germplasm Improvement and Utilization in Pomology， Taiyuan， 030031， China）

Abstract： Some agronomic traits of pear are quantitative traits， and the study of genetic law is relatively backward， so the period of traditional breeding for pear varieties is long. High-density genetic linkage map of pear was constructed， which can be used for gene mapping of its good traits. At present， many pear genetic maps have been constructed at home and abroad， but the high-quality genetic maps are not enough， so it is very important to develop high-density molecular markers covering the whole genome to construct high-density genetic maps.

Keywords： pear; genetic linkage map; QTL

梨（ Pyrus  spp），薔薇科（Rosaceae Juss）梨属（Pyrus）植物，栽培历史悠久，营养丰富，素有“百果之宗”的美称，且我国梨资源和品种供应量在全球的总体供应量中占首位  [1-2] 。‘玉露香梨是山西农业大学果树研究所以‘库尔勒香梨为母本、‘雪花梨为父本杂交选育而成的，具有产量高、抗逆性强的优点，是中熟优质红色梨新品种。果皮黄绿色带红晕，肉质细嫩酥脆，石细胞含量少。2003年通过山西省农作物品种审定委员会审定，第2年在晋北地区进行高产优质栽培的试验，取得显著效果。在2009年的中国（山西）特色农产品交易博览会中获得了金奖  [3-5] 。然而随着‘玉露香梨产业发展，面临因果柄过长导致的脱落及采摘等问题，造成丰产不丰收，给生产带来很大损失。

梨树为多年生木本植物，童期较长，现有品种大都是高度杂合体，这使得梨性状遗传规律的研究相对滞后  [6] 。果树遗传背景复杂  [7] ，若干农艺性状又属于受多基因控制的数量性状  [8-9] ，杂交实生后代的童期和童程受到多方面因素影响，这也给梨树的育种工作带来了一定的困难  [10-11] 。近年来，以DNA为基础的分子标记技术迅速发展，为梨的遗传育种研究和对相关连锁性状的对比分析带来了一种新的方法，有助于进行早期与育种选择，并能对其优良性状进行基因定位  [12-13] 。因此，构建梨高密度遗传连锁图谱，深入开展梨分子标记辅助育种、优良性状的基因定位等研究，对梨果实品质改良和基础理论研究都具有很重要的意义  [14-16] 。

1 果柄的作用及研究进展

1.1 果柄对生理落果的影响

生理落果是果树在生长发育过程中由于非机械外力和病虫危害而导致的  [17] 。采前落果是生理落果的一种，它是果实成熟或者衰老引起的果柄细胞壁降解的过程。要想提早确定可能会采前落果的果实并做到预防是很困难的，只有在果实明显衰老后才能判断，给采前落果机理的研究增加了一定的难度  [18-19] 。有些学者认为果柄长度和果柄木质化程度也会造成果实落果，果实的果柄太长，在受到强风时果实摆动幅度大，容易造成落果。果柄的木质化程度高，果柄柔韧性差，在受到自然环境侵害时，落果率会大幅增加。树体中的水分和碳水化合物必须要通过果柄才能运输到果实，果柄长度和粗度通过影响营养物质的运输效率，从而影响果实的品质  [23-24] 。

1.2 果柄的研究进展

果柄长度的遗传与父母本有关，受多个基因调控，调控机制较复杂。范磊、戴东洋等  [25-26] 利用长果柄甜瓜‘1244和短果柄甜瓜‘MS-5配置杂交组合，对果柄长度进行QTL定位，推断甜瓜果柄长度性状存在主效基因，得到两个与甜瓜果柄长度相关的QTL。崔竣杰等  [27] 以有棱丝瓜自交系28-0-0为母本，普通丝瓜自交系37-0-1-1为父本，对其6个世代进行研究，发现果柄长遗传受到1对加性-显性主基因+加性-显性-上位性多基因（D-0模型）遗传控制。Song等  [28] 研究发现黄瓜果柄长度是由一个加性主基因和一个加性显性多基因（D-2模型）定量遗传和控制的。

2 梨基因定位策略及图谱验证进展

2.1 遗传连锁图谱的构建

遗传连锁图谱（genetic linkage map）是基因组研究中的一个重要组成部分，它是指基因组中基因以及专一的多态性标记之间相对位置的图谱。通过构建的遗传图谱，对遗传标记与性状之间的相关性进行分析，可以将1个或多个QTL定位到染色体上的遗传标记之间  [29-30] 。标记间的距离通常以厘摩（Centi-Morgan， cM）表示，1 cM约为重组率1%  [31] 。“双假测交”理论是果树连锁图谱构建的理论基础  [32] 。

2.2 作图亲本的选择

杂交后代双亲的选择是对于作图是至关重要的，他直接影响了构建图谱的困難程度和适用范围  [33] 。作图双亲的亲缘关系较远、两者的遗传差异较大，可利用的分子标记数目越多，提供的可用信息越多，图谱的理论意义和经济价值越高。对于自交不亲和的果树来说，一般选择种间杂交群体构建图谱，而对于能够自花授粉的果树，种内杂交群体更适合构建图谱  [12，34] 。

2.3 作图群体的类型

分离群体是构建优质遗传连锁图谱的关键，他影响着构建图谱的精度和分辨率。不同的物种对于作图群体的要求也存在很大差异。由于果树遗传背景复杂、基因高度杂合、分布地域广泛等特点，很难像番茄  [35] 、小麦  [36] 、西瓜  [37] 、月季  [38] 、甜瓜  [39] 一样建立多世代的作图群体。果树一般常用的杂交群体为：杂交F1代群体、杂交F2代群体和回交（Back Cross，BC）群体。

杂交F1代群体是指两个近交系之间杂交产生的子一代植株。杂交F1代群体建立所需的时间相对较短，主要适合高杂合的基因型、自交不亲和或者自交结实率偏低的果树品种构建遗传连锁图谱  [14] 。Hemmat提出的“双假测交”理论主要就是针对这一群体。

杂交F2代群体是指杂交F1代通过杂交或自交产生的后代。杂交F2代群体相比杂交F1代群体建群时间较长，适合杂合度低的果树。一些果树基因组较小，能够自交结实，则可以选择具有较远的亲缘关系的品种进行杂交，得到F1代杂交群体后进行自交，从而建立构建遗传图谱的F2代作图群体，如桃、葡萄等果树。

回交群体是指由杂交F1代实生苗与其中一个亲本回交后产生的群体。使用它为作图群体可以应用一些显性标记如AFLP、RAPD等即可揭示其基因型的全部信息。回交群体相比杂交F2代群体的构建相对困难，在构建的过程中容易出现假杂种，但是只要构建成功，将会直接加快该果树在分子辅助育种方面的研究进展。

2.4 作图群体的数量

后代群体的数量关系是衡量遗传连锁图谱的标准之一，群体数量大，有利于构建群体的准确性  [40] 。目前报道的果树可利用的杂交群体规模偏少，大多少于150个个体，研究遗传群体比较理想的定位规模在150～200或者更高，有效标记数不足等导致构建的遗传图谱距离大  [41-42] 。Vilanova等  [43] 以76株杂交后代，利用SSR和AFLP构建了一张杏遗传图谱。姜建福  [44] 以葡萄的105株杂交后代作为作图群体，张朝红等  [45] 以‘宫崎短枝富士和‘坂田津轻以及150株子代为作图群体，董军等  [46] 以栽培种和野生种及188株F1代构建了苹果的图谱，蒋俊  [47] 以216个F1子代建立了桃的图谱，张振东  [48] 和王中堂  [49] 构建枣树遗传图谱群体小于150。史晓畅  [50] 选用130株杂交F1代为作图群体，构建山楂高密度分子遗传图谱。蔡秉宇  [51] 以250个F1子代的作图群体，构建了荔枝高密度遗传连锁图。董辉等  [52] 选用200株杂交F1代群体为作图材料，构建了一张草莓高密度遗传图谱。

2.5 梨遗传图谱的构建

首张梨遗传图谱由日本科学家Iketani等  [53] 利用120个RAPD分子标记对日本梨‘KinchakuבKosui构建18个连锁图谱，总图距768cM。王文魁  [54] 利用SSR、SRAP、ISSR标记技术，使用‘新世纪梨ב崇化大梨杂交F1代群体构建了一张梨遗传图谱，图谱总长度为1 530 cM，平均图距为 16.1 cM 。张丽  [14] 利用AFLP分子标记方法，以‘早美酥ב红香酥F1代实生苗为材料，初步构建了梨遗传连锁图谱，覆盖梨基因组785.093 cM。王磊等  [55-56] 整合公共数据库，以‘红茄ב晚秀杂交的165株F1代为作图群体构建遗传图谱。崔海荣  [40] 应用了“双假测交理论”（Double pseudotestcross），以‘西子绿ב喜水杂交的77株F1代实生苗为群体，使用3种分子标记方法为基础，构建了一张遗传连锁图谱，总长度覆盖梨基因组901 cM。赵亚楠  [16] 以‘苹果梨为母本，‘八月红为父本的杂交后代150株结果实生苗构建了一张梨高密度遗传连锁图谱，该图谱共包含17个连锁群。王红宝  [57] 以‘砀山酥梨ב秋月杂交的F1代群体为作图材料，利用SNP分子标记技术，构建了一张梨遗传连锁图谱，覆盖了1 824.11 cM的遗传距离，平均连锁群长度为0.71 cM。

3 讨论

‘玉露香梨是山西农业大学果树研究所选育的优质中熟梨新品种，研究成果达国际先进水平。经过20多年的生产示范推广，由品质及周年供应等性状组成的综合优势非常突出。然而随着‘玉露香梨产业发展，面临因果柄过长导致的脱落及采摘等问题，造成丰产不丰收，给生产带来很大损失，严重影响果农的经济收入。同时梨树因其童期较长、基因组高度杂合、控制梨重要果实性状多为数量性状，导致了传统培育挖掘梨品种优良性状周期长，需要的杂交群体量大而且耗时耗力。国内外目前已经开发多种不同密度的梨分子标记，并构建了多个遗传图谱，然而高质量的遗传图谱严重不足，整体构建的遗传图谱距离偏大，对于后续精细QTL定位难度加大。因此需要开发覆盖整个基因组的高密度分子标记，构建高密度遗传图谱，将已公布的分子标记和果实性状QTLs进行整合。

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