SNP標(biāo)記在玉米研究上的應(yīng)用進(jìn)展

摘要：SNP（Singlenucleotide polymorphism，單核苷酸多態(tài)性）是指在基因組水平上因單個(gè)核苷酸的轉(zhuǎn)換、顛換、缺失和插入導(dǎo)致的4種變異。SNP標(biāo)記技術(shù)作為繼SSR等標(biāo)記之后的第三代新型分子標(biāo)記，具有分布密度高;與功能基因的關(guān)聯(lián)度高，更容易開發(fā)與性狀相關(guān)的SNP功能標(biāo)記;遺傳穩(wěn)定性強(qiáng)，突變率低，一般僅為10～9;檢測通量高，易于實(shí)現(xiàn)自動化分析等優(yōu)點(diǎn)。本文論述目前SNP標(biāo)記技術(shù)在玉米研究中的進(jìn)展，為其在玉米分子育種中的研究奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：SNP標(biāo)記;玉米研究;應(yīng)用進(jìn)展

中圖分類號：S513 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2019.24.037

隨著SNP標(biāo)記技術(shù)的逐步完善，高密度、遺傳穩(wěn)定等優(yōu)勢，也逐漸顯現(xiàn)出來。現(xiàn)在一些科研機(jī)構(gòu)致力于整合研發(fā)各類SNP基因型鑒定平臺，包括Affymetrix基因分型平臺和Illumina公司的MaizeSNP基因芯片、中玉金標(biāo)記的高通量育種平臺以及生物系統(tǒng)公司48重-SNPlex檢測平臺，一次反應(yīng)可同時(shí)分析48個(gè)SNP位點(diǎn)，適用于大批量樣品的多個(gè)位點(diǎn)檢測。Illumina MaizeSNP基因芯片是現(xiàn)在應(yīng)用最為廣泛的基因鑒定平臺。

1 分子標(biāo)記輔助育種

分子標(biāo)記輔助選擇是將分子標(biāo)記應(yīng)用于作物品種改良過程中進(jìn)行選擇的一種輔助手段，在回交轉(zhuǎn)育過程中，能夠顯著加快背景回復(fù)的速度，縮短育種時(shí)間。任小丹[1]通過對11個(gè)雄穗大小和其他農(nóng)藝性狀差異明顯的玉米自交系進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)KAP5-4和CLV1基因的表達(dá)和玉米雄穗大小明顯相關(guān)，可開發(fā)功能性的DNA標(biāo)記用于玉米育種的分子標(biāo)記輔助選擇。宋偉[2]等利用SSR和SNP兩種標(biāo)記對H2321/J076/J076的BC1F1代群體進(jìn)行分子輔助背景選擇，最后發(fā)現(xiàn)在回交早代將SSR和SNP標(biāo)記結(jié)合使用進(jìn)行背景選擇，可以提高選擇效率。

2 重要性狀的基因定位

玉米中一些性狀，如抗倒性、抗逆性、株高、穗型等重要農(nóng)藝性狀，均是數(shù)量性狀位點(diǎn)（QTL）。應(yīng)用SNP分子技術(shù)可以準(zhǔn)確定位控制性狀的基因。自從Paterson等利用分子標(biāo)記技術(shù)定位QTL開始，現(xiàn)已定位了大量與玉米農(nóng)藝性狀相關(guān)的QTL。馬駿[3]等利用SNP基因芯片對3對玉米大斑病Ht3近等基因系進(jìn)行研究分析。借助生物信息學(xué)等方法，確定了29個(gè)相關(guān)數(shù)量抗性候選基因。許理文[4]以240個(gè)DH系為作圖群體，利用SNP芯片對DH群體進(jìn)行基因型分析，研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用復(fù)合區(qū)間作圖法對QTL定位分析，能夠檢測到5個(gè)與玉米容重密切相關(guān)的QTL。鄭德波等[5]應(yīng)用SNP標(biāo)記，檢測到第7染色體上可能存在與穗位高、株高相關(guān)的數(shù)量性狀位點(diǎn)。張煥新等[6]采用SNP標(biāo)記技術(shù)，已鑒定出9個(gè)SNP，它們與穗行數(shù)明顯相關(guān)。

3 遺傳多樣性分析

宋偉等[7]利用供試的42個(gè)SNP位點(diǎn)對105份國內(nèi)外骨干自交系進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)表明，其中任意2份自交系間的遺傳距離都在0.015以上，即42個(gè)SNP位點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息可以將105份自交系區(qū)分開。趙久然[8]等選用344份具有廣泛代表性的玉米自交系。利用自主研發(fā)的包括3072個(gè)SNP位點(diǎn)的MaizeSNP3072芯片對供試自交系進(jìn)行全基因掃描，揭示其遺傳多樣性與群體遺傳結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)表明：X群和黃改群形成的京科968系列品種是一種新的雜交模式。馬駿利用SNP基因芯片對供試的自交系進(jìn)行研究，表明其純合度達(dá)到98.7%以上，遺傳背景相似度分別為98.74%、91.77%和92.94%。

4 展望

玉米是我國主要糧食作物之一，在我國農(nóng)作物當(dāng)中占有重要位置[9]。隨著分子標(biāo)記技術(shù)的快速發(fā)展，SNP技術(shù)以其分布密度高、遺傳穩(wěn)定、適用于大規(guī)模實(shí)驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)了前兩代分子標(biāo)記的不足。SNP標(biāo)記技術(shù)除應(yīng)用在分子標(biāo)記輔助育種、重要性狀的基因定位、遺傳多樣性分析外，還廣泛應(yīng)用在遺傳基礎(chǔ)分析和品種鑒定等玉米育種方面。未來SNP技術(shù)定會對玉米各研究領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]任小丹，陳玲，楊琳，等.兩個(gè)相關(guān)基因表達(dá)量和SNP與玉米雄穗大小相關(guān)[J].廣西植物，2016，36（03）：253-260.

[2]宋偉，趙久然，王鳳格，等.SSR和SNP標(biāo)記在玉米分子標(biāo)記副主背景選擇中的應(yīng)用比較[J].玉米科學(xué)，2016，24（03）：57-61.

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

[4]許理文，段民孝，田紅利，等.基于SNP標(biāo)記的玉米容重QTL分析[J].玉米科學(xué)，2015，23（05）：21-25.

[5]鄭德波，楊小紅，李建生，等.基于SNP標(biāo)記的玉米株高及穗位高QTL定位[J].作物學(xué)報(bào)，2013（03）：549-556 .

[6]張煥欣，翁建峰，張曉聰，等.玉米穗行數(shù)全基因組關(guān)聯(lián)分析[J].作物學(xué)報(bào)，2014，40（01）：1-6.

[7]宋偉，王鳳格，田紅麗，易紅梅，王璐，趙久然.利用核心SNP位點(diǎn)鑒別玉米自交系的研究[J].玉米科學(xué)，2013，21（04）：28-32.

[8]趙久然，李春輝，宋偉，等.基于SNP芯片揭示中國玉米育種種質(zhì)的遺傳多樣性與群體遺傳結(jié)構(gòu)[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，51（04）：626-634.

[9]劉春光.玉米高產(chǎn)種植技術(shù)[J].吉林農(nóng)業(yè)，2018，（24）.

作者簡介：高珊，碩士，農(nóng)藝師，研究方向：農(nóng)業(yè)生物技術(shù)。