分子技术在玉米遗传育种中应用的研究进展.doc

微生物遗传育种技术应用的研究进展

摘要：本文主要介绍了遗传育种的几种技术，重点介绍了分子标记技术在遗传育种中的应用，分别又介绍了AFLP、RAPD、RFLP和SSR分子标记技术在遗传育种中的优缺点[1]，以及对目前分子标记用于育种存在的问题及解决方法进行了叙述。
关键词：辐射与化学诱变选系法离子注入法分子标记技术
微生物学作为应用微生物学的一部分,具有很强的应用性。当代生物技术特别是发酵工程技术的最终产品一般都是经过工业微生物生产得到的,已取得了举世瞩目的经济效益和社会效益。20世纪70年代以来,重组DNA技术和原生质体融合技术开始用于菌种选育。各种外源基因在原核生物、真核细胞的克隆和表达研究取得了重大成就。使工业微生物育种技术进入了真正意义的分子水平育种时代。
一、获取优良菌种的有效途径
广义上说：菌种改良可描述为采用任何科学技术手段(物理、化学、生物学、工程学方法以及它们的各种组合)处理微生物菌种[3],从中分离得到能显示所要求表型的变异菌种。菌种改良的基本途径:突变和选择、基因重组(遗传重组)、基因工程(遗传工程)和分子标记技术。
二、常规选育法
这种选育方法就是在一个分离的原始群体中选择个体自交系，经若干世代按目测自交选择之后，进行配合力的测定，最终选出优良的自交系。常规选系法的问题是早期入选的规模很难界定。目前，有的育种者在早期世代不分穗行种植，而是将入选的果穗的等量混合种植，到晚代才严格选择单株种成穗行，进行配合力测定。这种方法有效地增加了入选基因型的数目，同时增加了对单株的选择压力，可能对提高抗性和获得目标基因型有帮助。在育种规模不大的情况下，常规选育法，更多地依靠育种者的经验。
三、单倍体选系法
利用自然诱发、培育的单倍体植株经过人工的染色体加倍或自然加倍获得纯合的二倍体，然后再从中选育优良的单株，成为自交系。单倍体育种一般只需两年就能获得纯合的自交系，比常规方法缩短了育种的周期，对育种家有很大的吸引力。不过，单倍体选育省略了大田选择的步骤，对诸如抗性等性状通常还要进行加倍的选择。
四、辐射与化学诱变选系法
辐射诱变选系法是利用放射性同位素产生的辐射能量甚至宇宙射线诱发染色体产生结构变异或等位基因突变，根据表型变异选择有用的个体育成自交系。此种方法的诱变机理主要以损伤恢复，在恢复过程中发现有利的变异，因而在选择原始材料上要兼顾遗传基础丰富和抗损伤能力强，在选系过程中要注意淘汰各种畸形株和不利变异，选择突变性状明显的健康的植株。这种方法近年来被有些人移植为航天育种或太空育种。
五、离子注入法
离子注入也是一种新的诱变方法。国外自六十年代中、后期相继把离子注入技术应用于生物学领域的研究。我国在1986年由中国科学院等离子体物理研究所余增亮等首次将氮离子注入水稻,发现了离子注入对生物的诱变效应,开辟了诱变育种的新途径。低能离子生物学在短短的十几年里取得了较大的进展。由于目前研究水平和研究手段的限制,低能离子生物学的研究主要侧重于对离子注入引变机理的探索和对生物效应的研究两方面。低能重离子在生物诱变育种中的轻损伤、高突变率、突变谱广、安全等特点已逐渐为科研工作者所共识He2+、N+、Ar+、Ar13+、Zn2+、Fe+、C5+、C4+等重离子被广泛试用于红霉素生产菌、之江菌素、纤溶酶、纤维素酶分解菌、糖化酶生产菌、维生素C、花生四烯酸生产菌等微生物中,并取得了可喜的经济效益和社会效益。向砥(2002)等用低能N+注入壮观链霉菌(治疗淋病用抗生素M-141产生菌),效价较出发菌株提高102.3%,培养时间比原菌株缩短48h。浙江农科院微生物研究所研究用离子束辐射糖化酶生产菌,仅仅经过一、二年的时间,糖化酶生产菌的活力已从平均发酵单1.5万提高到2万,其中最高一株达2.6万。
六、分子标记技术
20世纪80年代初,Botestin等[4]首次使用RFLP作为遗传标记构建人类遗传连锁图,随后各种分子标记技术发展迅速,并在动、植物遗传的研究中得以广泛应用。1983年第一个转基因植物问世,随后基因工程发展日新月异。迄今为止,全世界已分离目的基因100多个,获得转基因植物近200种,有的已进入或正在进入商业开发阶段,植物基因工程对高科技农业发展的重要性举世瞩目。1988年以前,玉米组织培养只能用愈伤组织再生植株,原生质体再分化植株没有成功。直到1993年,玉米基因工程研究才取得了一系列成绩。分子标记自1980年以来发展迅速。多种DNA分子标记技术的应用,解决了许多玉米遗传育种工程技术上的难题。转基因技术[5]、分子标记技术[6]等基因工程技术被广泛应用于玉米自交系的遗传多样性分析,玉米优势群划分,玉米雄性不育系的研究,玉米品质改良,玉米病虫害抗性等方面。
DNA分子标记类型已有30多种，不同类型各有特点[7]。玉米是利用分子标