口袋K。19.分子育种和标记辅助选择

培育新的作物品种的过程中可以采取几乎25年。现在,然而,生物技术大大缩短了新作物品种上市的时间7-10年。标记辅助选择(MAS)是使科学家选择植物性状变得更容易和更快的工具之一。

分子捷径

从另一个编码的差异,以区分不同的植物在植物的遗传物质,DNA。DNA是打包在染色体对遗传物质(链),分别来自父亲和母亲。基因,控制植物的特点,位于每个染色体的特定部分。一起,植物的所有基因构成其基因组。

一些特点,像花的颜色,可能只有一个基因控制的。其他更复杂的特点,然而,如作物产量或淀粉含量,可能是受许多基因的影响。传统上,植物育种者选择植物根据其可见或可测量的特征,称为表型。这个过程是很困难的,缓慢的,受环境影响,而且成本高昂——不仅在发展本身,而且对于经济,农民遭受农作物损失。

作为捷径,植物育种者现在使用分子标记辅助选择(MAS)。为了帮助鉴定特定的基因,科学家们用所谓的分子遗传标记。标记是一个字符串或核酸序列占一段DNA。这些标记位于所需基因的DNA序列附近,并且通过标准的遗传规律从一代传到下一代(图1)。由于标记和基因在同一条染色体上很接近,随着每一代植物的产生,它们往往会保持在一起。这就是所谓的基因连锁。这个链接帮助科学家预测植物是否会所需的基因。如果研究人员能够找到该基因的标记,这意味着所需的基因本身。

来源:http://usda-ars-beaumont.tamu.edu/dblhelix.jpg

随着科学家们了解到标记物在染色体上的位置,如何关闭特定基因,他们可以创建一个遗传连锁图。这样的地图可以显示标记和基因的位置,和他们的距离其他已知基因。科学家可以产生详细的地图只有一代的植物育种。

使用非常详细的基因映射和更好的了解植物的DNA的分子结构,研究人员只能分析少量的植物组织,甚至从一个新发芽的幼苗。一旦组织被分析,科学家们知道,幼苗包含适当的基因。如果没有,它们可以快速移动并集中精力分析其他幼苗,最终只与含有特定性状的植物一起工作。

值得注意的是,然而,通过MAS有些分子育种有限范围相比,基因工程或修改,因为:1)它只能运行特征,已经出现在作物;2)它不能有效地用于育种世代较长的作物。柑橘属;和3)不能有效利用农作物,这是无性繁殖系地传播,因为他们是无菌或不繁殖true(这包括许多番薯等主食,香焦,车前草,红薯,木薯。

分子标记

已开发出若干种标记系统,并应用于多种作物。这些限制片段长度多态性(rflp),随机扩增多态性DNA(RAPDs),序列标记网站(STS),扩增片段长度多态性(AFLPs),简单序列重复(SSR)或微卫星,和单核苷酸多态性(SNPs)。这些标记系统的优点和缺点是表1中提供。

表1:比较最常用的标记系统(采用从尊,2003)

功能

rflp

rapd

长度多态性

SSR

单核苷酸多态性

需要DNA(?)g)

0.02

0.5 - -1.0

零点零五

零点零五

DNA质量

适度的

适度的

pcr

没有

是的

是的

是的

是的

多态位点分析

1.0 - -3.0

-50 - 1.5

20 - 100

1.0 - -3.0

易用性

不容易

容易的

容易的

容易的

容易的

易于自动化

适度的

适度的

再现性

不可靠的

开发成本

适度的

每个分析的成本

适度的

这些分子技术已广泛用于监测和物种间的DNA序列的差异。他们还允许通过将野生品种的新的和期望的性状引入优良品系来创造新的遗传变异来源。虽然RFLP标记在作物基因大部分工作的基础,妊娠和SSRs目前最流行的方法由于在检测和自动化。采用新的标记系统,SNPs现在是高度优先,越来越多的序列信息,和基因功能由于基因组研究的决心。

应用作物基因的分子标记研究


主要利用这些分子标记在作物遗传研究如下:

  • 评估遗传变异性和种质鉴定
  • 基因型鉴定与指纹图谱
  • 估计人口之间的遗传距离,品种,和育种材料
  • 检测单基因和数量性状位点(QTL)定位
  • 标记辅助选择
  • 有用候选基因序列的鉴定

MAS病原体耐药性的番茄


的一个主要限制在番茄种植和生产造成严重的收获损失大量的病原体,包括病毒,细菌,真菌,和线虫。农民已经采取了控制措施,例如农用化学品的应用和抗病品系的使用。尽管常规育种对改善番茄抗病性有显著影响,进行杂交和回交的耗时过程,而选择期望的抗性后代使得对新的毒性病原体的进化作出充分反应变得困难。

现在被广泛用于分子标记育种番茄。超过40个基因番茄的主要类病原体产生耐药性的映射,克隆,和/或测序(还ET.al。2000)。这些地图允许”通过控股公司”通过MAS抗性基因在番茄,一些抗性基因可以被改造成一个基因型。目前,番茄育种通过MAS导致品种抗性或宽容到一个或多个特定的病原体。

术语表

妊娠:扩增片段长度多态性。一种检测DNA多态性的高灵敏方法。限制性酶消化DNA后,选择DNA片段的一个子集进行PCR扩增和可视化。

遗传图谱:相对位置的地图基因位点的染色体,根据基因座一起遗传的频率来确定。

连锁图:一个染色体上的基因的相对位置的地图。基因遗传的染色体相互接近,一起和联系。

微卫星:很短的DNA图案(1 - 10碱基对)也出现在众多的整个基因组位点串联重复序列。也称为简单重复序列(SSR),简单串联重复序列或简单重复序列。
单基因性状(孟德尔性状):由单个基因座作用决定的性状。

核酸在所有活细胞中发现的分子,遗传信息存储在其中并且可以从中传送。两个主要类型的DNA(脱氧核糖核酸),主要见于细胞核,和RNA(核糖核酸),发现主要在细胞质中。

聚合酶链反应:聚合酶链反应。一种利用耐热聚合酶和合适的引物大量扩增DNA序列的方法,用于指导所需DNA区域的扩增。

多态性:可检测的差异在特定基因或标记个体之间发生。

RAPD:随机扩增多态性DNA。用任意引物PCR扩增匿名DNA片段的一种广泛使用的技术。

RFLP限制片段长度多态性。当DNA被限制性内切酶(识别DNA的特定序列的酶)分解时产生的DNA片段长度的变化,通常4-6个碱基对长,在这些点切割DNA,称为限制性位点)。

单核苷酸多态性单核苷酸多态性。一个通用的、但是,分钟,变化发生在基因组的DNA序列。这些
变异可以用来追踪家族或物种的遗传。

QTL数量性状位点。位置的特定基因的影响可衡量的或者是可以计量的特质。这些性状通常受多个基因的影响,同时也受到环境的影响。量化特征的例子有株高(统治者)和体重(平衡)

数量(连续)性状:表型表现出一系列的可测量的结果。

来源

  1. Ag-West生物技术公司1998。标记辅助选择:快速跟踪作物新品种。Agbiotech Infosource。加拿大。(http://www.ag..sk.ca/sabic_bioinfo.shtml
  2. 希望能一个。2003.分子的分子标记辅助选择在番茄抵抗病原体。论文发表在theFAO国际研讨会”分子标记辅助选择:快速增加的遗传增益在动植物育种?”。2003年10月17日至18日,都灵意大利。
  3. 粮农组织2002年作物生物技术:管理员的工作报告和政策制定者在撒哈拉以南非洲。Kitch,l科赫M。Sithole-Nang,一。
  4. 他还,研究中心。Radwanski,在途中,扬,M2000。茄科植物抗病性的比较遗传学。遗传学155:873-887。
  5. 可佐,v.诉2003.谷物育种的分子标记及其应用。在粮农组织国际研讨会”论文分子标记辅助选择:快速增加的遗传增益在动植物育种?”。2003年10月17日至18日,都灵意大利。
  6. http://www.ipgri.cgiar.org/./unit10-1-4/Glossary.pdf
  7. http://www.ostp.gov/html/..me/..html
  8. http://usda-ars-beaumont.tamu.edu/dblhelix.jpg

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