分子標(biāo)記技術(shù)及其在大麥遺傳育種中的應(yīng)用

牛姣姣

摘 要：大麥?zhǔn)潜姸噢r(nóng)作物中最早被人類培育的糧食作物之一，是我國眾多區(qū)域賴以生存的主要糧食作物。分子標(biāo)記技術(shù)最顯著的特征就是多態(tài)性高、信息量大、穩(wěn)定性好。將該技術(shù)應(yīng)用于大麥的遺傳育種工作中，能夠有效提升大麥作物的產(chǎn)量。對標(biāo)記技術(shù)在大麥遺傳育種中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，為開展相關(guān)研究工作提供參考和啟迪。

關(guān)鍵詞：分子標(biāo)記技術(shù);大麥;遺傳育種;應(yīng)用

文章編號：1004-7026（2020）19-0086-02 ? ? ? ? 中國圖書分類號：S512.3 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

大麥?zhǔn)且环N重要的糧食作物。不同于其他谷類作物，大麥含有更多纖維素，食用后能夠促進(jìn)腸胃蠕動，更加有利于身體健康。另外，大麥有很多抗氧化成分，市場中利用大麥抗氧化成分制成的保健藥品不在少數(shù)。可以說，大麥在人類生活中扮演著十分重要的角色，尤其是在保健方面受到人們的青睞。

研發(fā)培育出更加高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的大麥成為了眾多科研學(xué)者不斷探索和追尋的方向。隨著科學(xué)技術(shù)水平提升，分子標(biāo)記技術(shù)逐漸成熟。將這種技術(shù)應(yīng)用于大麥遺傳育種工作中，能夠有效提升大麥的產(chǎn)量和質(zhì)量，提高培育工作的效率。

1 ?分子標(biāo)記特點(diǎn)

分子標(biāo)記可以有效反映被標(biāo)記生物的DNA，通過標(biāo)記能夠有效了解被標(biāo)記生物的特征。這種技術(shù)之所以被廣泛應(yīng)用，主要是由于分子標(biāo)記技術(shù)具有以下特點(diǎn)。

第一，分子標(biāo)記技術(shù)具有抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。具體表現(xiàn)為不受被標(biāo)記生物部位影響，也不會受外界環(huán)境影響，例如外界溫度、濕度等。其抗干擾能力較強(qiáng)，性質(zhì)更加穩(wěn)定。正是由于分子標(biāo)記技術(shù)具有抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，才會被廣泛應(yīng)用于植物作物的遺傳育種工作中。

第二，分子標(biāo)記技術(shù)能夠攜帶大量信息，有較高的遺傳多態(tài)性，使被標(biāo)記生物的基因序列發(fā)生改變。將分子標(biāo)記技術(shù)應(yīng)用于植物的遺傳育種工作中，就是將攜帶的基因序列植入到植物體內(nèi)，通過改變植物的基因組成，實(shí)現(xiàn)培育優(yōu)良品質(zhì)的植物。

第三，分子標(biāo)記技術(shù)不受生物顯性、隱形遺傳特點(diǎn)的干擾。這個(gè)特性使被分子標(biāo)記的生物體能夠很好地?cái)y帶所標(biāo)記的信息，且將這些攜帶的信息遺傳給下一代生物體，最終有效實(shí)現(xiàn)培育優(yōu)質(zhì)品種的目的。

第四，一旦對某個(gè)生物進(jìn)行分子標(biāo)記，這個(gè)被標(biāo)記的生物便會攜帶大量基因組，且基因組能夠迅速遍及整個(gè)生物體[1]。這種快速“占領(lǐng)”生物體的特征，能夠有效改變被標(biāo)記生物體的基因序列，加速植物遺傳育種培育工作的速度。

第五，分子標(biāo)記技術(shù)能夠有效實(shí)現(xiàn)遺傳信息的提取。分子標(biāo)記技術(shù)能夠有效鑒定基因型和雜合基因型。在進(jìn)行植物遺傳育種工作時(shí)，可以利用分子標(biāo)記技術(shù)提取植物的基因型，更加方便后續(xù)遺傳育種工作的進(jìn)行。

第六，分子標(biāo)記技術(shù)操作簡便，重點(diǎn)體現(xiàn)在一套分子標(biāo)記能夠應(yīng)用于不同的生物體上，且可以實(shí)現(xiàn)生物體的跨物種。

利用上述特點(diǎn)開展相關(guān)工作，能夠有效改變生物體的基因序列，培育出更加優(yōu)質(zhì)的生物體。就目前的科技水平來說，進(jìn)行分子標(biāo)記大致可以分為3種類型，即基于雜交的分子標(biāo)記、基于PCR的分子標(biāo)記以及基于DNA序列和芯片的分子標(biāo)記。

2 ?分子標(biāo)記在大麥遺傳育種中的應(yīng)用

2.1 ?遺傳的多樣性

分子標(biāo)記技術(shù)在大麥遺傳育種中的應(yīng)用，主要是利用某些技術(shù)將攜帶的基因序列“植入”到大麥中，通過遺傳育種的培育，讓大麥按照人們的預(yù)想生長。

利用技術(shù)進(jìn)行分子標(biāo)記，分子標(biāo)記一旦進(jìn)入到大麥植物體內(nèi)，便會迅速占領(lǐng)整個(gè)基因組，通過不同試驗(yàn)的對比分析，能夠更好地幫助研究學(xué)者了解大麥發(fā)育的全過程，從而更好地培育出新型大麥品種。分子標(biāo)記技術(shù)早在20多年前就已經(jīng)被應(yīng)用于大麥遺傳多樣性的研究中[2]。隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，分子標(biāo)記技術(shù)愈發(fā)成熟，人們逐漸了解到大麥的遺傳多樣性。隨著分子標(biāo)記技術(shù)的完善，人們開始更深層次地了解大麥的基因序列，將大麥按照遺傳相似度進(jìn)行劃分。這種對大麥基因序列進(jìn)行分析的方法，以及將大麥按照遺傳相似度進(jìn)行劃分的方法，能夠很好地幫助科研人員篩選大麥的品種，從而為后續(xù)科研工作提供理論和實(shí)踐兩方面的支持，很大程度上促進(jìn)了大麥雜交育種工作的落實(shí)。

2.2 ?用于構(gòu)建分子遺傳圖譜

利用分子標(biāo)記技術(shù)，能夠有效構(gòu)建分子遺傳圖譜。分子遺傳圖譜的構(gòu)建，是分子標(biāo)記技術(shù)應(yīng)用于大麥遺傳育種研究的基礎(chǔ)。用分子標(biāo)記技術(shù)構(gòu)建的分子遺傳圖譜，其中的基因定位更加精確，后續(xù)標(biāo)記工作的開展也就更加便捷。這種均勻的分子標(biāo)記圖譜，能夠讓人們更加清晰地了解大麥的基因組成。在大麥的第一張分子標(biāo)記圖譜構(gòu)建成功后，又有不少學(xué)者利用其他性狀進(jìn)行標(biāo)記，均取得了不錯(cuò)的研究成果。這種分子遺傳圖譜能夠在大麥進(jìn)行遺傳育種時(shí)更好地幫助科研人員進(jìn)行分子標(biāo)記，且這種分子標(biāo)記技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)構(gòu)建連鎖的遺傳圖譜。利用連鎖遺傳圖譜，科研人員可以將大麥的7條染色體全部進(jìn)行標(biāo)記，且每個(gè)標(biāo)記之間的距離也有一定程度的縮小。

2.3 ?用于遺傳多樣性及種質(zhì)資源鑒定

分子標(biāo)記技術(shù)還可以應(yīng)用于大麥遺傳多樣性以及大麥種質(zhì)資源的鑒定工作中，幫助科研人員篩選遺傳差異性更大的大麥，更好地進(jìn)行大麥雜交培育工作。通過聚類分析，科研人員能夠快速了解植物體的系統(tǒng)和起源，利用聚類分析有效了解大麥的系統(tǒng)發(fā)育過程以及起源，從而加深對于大麥的了解，更加便于大麥的遺傳育種工作發(fā)展[3]。通過分子標(biāo)記技術(shù)，不少學(xué)者明確了大麥種質(zhì)資源的遺傳多樣性。通過對不同區(qū)域的大麥進(jìn)行基因序列分析，有效了解了大麥的“前世今生”。而后，科研人員選取遺傳差異性更大的大麥進(jìn)行培育，培育出品質(zhì)更好的大麥。

2.4 ?用于重要性狀基因定位

分子標(biāo)記技術(shù)可以用于大麥的重要性狀基因定位。科研人員會選擇具有優(yōu)良基因的大麥進(jìn)行遺傳育種培育，而分子標(biāo)記技術(shù)可以應(yīng)用于大麥重要性狀基因的定位，從而更好地篩選出具有優(yōu)良基因的大麥。早在1993年就有科研人員利用分子標(biāo)記技術(shù)將病毒基因標(biāo)記于植物染色體上。隨后，又有學(xué)者利用分子標(biāo)記技術(shù)將基因標(biāo)記于大麥的染色體斷臂上，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)層面的精進(jìn)。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，分子標(biāo)記技術(shù)不斷精進(jìn)和完善，科研人員能夠利用分子標(biāo)記技術(shù)更好地實(shí)現(xiàn)基因定位。這種分子標(biāo)記技術(shù)的發(fā)展和完善，使目標(biāo)基因的定位和克隆研究有了質(zhì)的突破。

2.5 ?用于闡明起源與進(jìn)化關(guān)系

早在20世紀(jì)90年代中葉就有研究人員對不同季節(jié)大麥的遺傳多樣性進(jìn)行了有效分析，分析結(jié)果證明大麥的遺傳多樣性與大麥的生長地點(diǎn)有很大關(guān)聯(lián)。隨后，又有學(xué)者對我國藏區(qū)的野生大麥進(jìn)行了深入研究，尤其是對大麥的遺傳多樣性和大麥生產(chǎn)地區(qū)進(jìn)行了詳細(xì)研究。研究結(jié)果表明，西藏的野生大麥很有可能是我國現(xiàn)有大麥品種的“祖先”，即現(xiàn)有大麥的品種是在西藏野生大麥的基礎(chǔ)上繁衍和升級的。這個(gè)研究對于我國大麥遺傳育種的研究工作有很大幫助[4]。而后，又有學(xué)者針對于這一結(jié)論進(jìn)行了更深層次的研究，主要是對西藏地區(qū)野生大麥和現(xiàn)有品種的大麥進(jìn)行指紋圖譜研究。研究結(jié)果表明，西藏地區(qū)的野生大麥很有可能是其前身演化為我國現(xiàn)有品種大麥的過渡品種，這更加證實(shí)了西藏地區(qū)的野生大麥?zhǔn)俏覈F(xiàn)有大麥的“祖先”[5-6]。

2.6 ?用于分子標(biāo)記的輔助選擇

選擇分子標(biāo)記的生物體，是開展大麥育種的重要環(huán)節(jié)。利用連鎖標(biāo)記的方式，有效部分被標(biāo)記作物的目標(biāo)形狀，這種輔助的標(biāo)記方法是進(jìn)行大麥遺傳育種工作中最為常見的一種方法。早在20世紀(jì)末，就有學(xué)者通過分子標(biāo)記技術(shù)有效測定了大麥抗黃花葉病的基因序列，隨后又有其他學(xué)者利用分子標(biāo)記技術(shù)進(jìn)行輔助選擇，有效了解了大麥的基因類型[7-8]。

3 ?結(jié)束語

分子標(biāo)記技術(shù)日漸成熟，為植物研究工作者提供了更為廣闊的科研空間，使得植物學(xué)的分類和遺傳多樣性等方面的研究更加精進(jìn)，很大程度上推動了現(xiàn)代育種的發(fā)展。當(dāng)然，這種分子標(biāo)記技術(shù)還有很大的進(jìn)步空間。尤其是在我國分子標(biāo)記技術(shù)落后于別國的情況下，我國要不斷探索和鉆研，通過更多的試驗(yàn)和研究，精進(jìn)我國的分子標(biāo)記技術(shù)，有效促進(jìn)分子標(biāo)記技術(shù)的應(yīng)用和各項(xiàng)科研工作的落實(shí)，從而更好地提升大麥的品質(zhì)，研發(fā)出更加適合人類食用的大麥，提升人們的生活品質(zhì)。相信在科研人員的努力和不懈奮斗下，我國分子標(biāo)記技術(shù)一定會更上一層樓，我國科研工作也一定會取得更大的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]周琳，段玉，文博，等.SNP分子標(biāo)記及其在木本植物遺傳育種的應(yīng)用[J].亞熱帶植物科學(xué)，2018，47（2）：89-95.

[2]侯麗媛，董艷輝，張春芬，等.SSR分子標(biāo)記技術(shù)在蘋果種質(zhì)資源及遺傳育種研究中的應(yīng)用[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，? ?2019（6）：1107-1114.

[3]張羽，張先平，李小鵬，等.分子標(biāo)記在小麥抗條銹病遺傳育種中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].分子植物育種，2018，16（18）：? ?6032-6045.

[4]王育才，王化俊，馬小樂，等.基于SNP標(biāo)記的大麥遺傳多樣性與群體遺傳結(jié)構(gòu)分析[J].分子植物育種，2019，17（6）：? ?1920-1929.

[5]馮宗云.分子標(biāo)記在大麥遺傳育種中的應(yīng)用[J].大麥與谷類科學(xué)，2005（3）：3-8.

[6]牛小霞，張想平.分子標(biāo)記技術(shù)在大麥遺傳育種中的應(yīng)用[J].中國種業(yè)，2012（12）：17-18.

[7]余其，王振波，沈真輝，等.分子標(biāo)記技術(shù)及其在大麥遺傳育種中的應(yīng)用[J].大麥與谷類科學(xué)，2016（2）：1-5.

[8]陳萍，李盼畔，麥麗珊，等.DNA分子標(biāo)記技術(shù)及其在啤酒大麥品種鑒定中的應(yīng)用[J].糧食與飼料工業(yè)，2017（8）：? ?63-66.