草莓遺傳育種中的生物技術的應用

李鵬舉，宋鵬慧，段亞東，楊 光，周 雙，張 鹍，房 磊

(黑龍江農業科學院鄉村振興科技研究所 黑龍江，哈爾濱 150086)

草莓屬于薔薇科的一種草本植物，多生長在溫帶地區，具有較高的營養價值，受到了人們的高度喜愛。在諸多漿果中，草莓栽培面積在全球范圍內居于前列，產業規模較大，有著可觀的經濟效益。草莓種植產業發展的同時，對于草莓遺傳育種工作提出了新要求，現有常規育種方法盡管培育了很多優秀草莓品種，促進了草莓品種多樣化，但隨著需求度增加，以及國際市場提出的要求，常規育種方法由于消耗的資源量較大，已經無法緊跟草莓產業發展需要。而興起的現代化生物技術，在草莓遺傳育種中應用呈現廣闊前景，極大的推動了草莓遺傳育種工作推進展開。

1 草莓遺傳育種的組織培養

草莓組織培養有著豐富的研究經驗，相關學者在研究中無論是葉片、莖尖，還是原生質體、花藥組織器官培養方面，都有著較為全面豐富的研究成果，因此草莓品種改良，一個重要內容則是組織培養。即便草莓組培苗生產中有著廣泛應用途徑，但是結合實踐研究了解到，組培效應不可避免的導致草莓組培苗發聲體細胞無性系變異[1]。結合現有的研究成果，關于草莓的離體培養與再生植株方面，變異主要表現在遺傳物質、細胞學以及形態學等方面。在關于草莓組培苗繁殖方面，匍匐莖子苗的數量要遠超普通苗，結果期呈現強勢的生長勢頭，草莓產量有所增加，但卻降低了草莓抗病性，而這一特性則是證明了表觀遺傳變異。變異呈現兩重性，所產生的影響表現在用苗品種一致性和果實產量，另一點則是草莓品種創新和品種選育。

1.1 草莓葉片、莖尖和花瓣培養

草莓莖尖培養，主要目的是為了實現草莓種苗脫毒，由于莖尖取材方便，遺傳和形態方面相對于穩定，便于擴繁和再生。結合近些年來相關研究成果來看，關于草莓莖尖培養方式的選擇研究較為全面，為后續的規模化育苗生產提供了堅實的理論基礎。畫板和葉片組織器官培養中，基于草莓立體器官再生培養，進而形成草莓在體系，可以獲取豐富的植物材料便于后續品種選育工作開展提供支持[3]。有學者在關于草莓組培苗葉片研究中，嘗試著選擇草莓葉片試材，建立高效再生體系。

1.2 草莓子房和花藥培養

在草莓子房與花藥培養方面，嘗試著選擇未受精子房離體培養和花藥培養方式獲取，在植物倍性育種方面單倍體誘導有著重要作用，實際應用中有助于育種年限縮短。王文和在關于草莓遺傳育種的研究中，離體培養草莓未受精子房獲得單倍體植株，其關鍵點則是激素和蔗糖濃度控制、溫度控制以及試材的選擇。草莓花藥培養中，實行預處理方式，并綜合分析激素種類、花序和配比對愈傷組織形成的影響，有助于研究有利的培養條件，支持草莓花藥培養。

1.3 草莓原生質體培養

關于草莓原生質體培養方面的研究，積累了豐富的研究成果，其作用主要表現在分離與純化突變體，克服遠緣雜交障礙以及植物遺傳轉化方面，已經成為一種常見的草莓育種方法。在關于草莓原生質體分離研究中，影響因素的多樣，分離效果控制要點在于酶液組成、分離材料、時間和酶解方式等，對于后續的草莓原生質體培養有著極高的研究價值。

2 草莓遺傳育種中的分子標記

分子標記呈現遺傳特點，一定程度上客觀反映了基因組DNA差異DNA片段，并把握生物個體之間差異所在。分子標記具體包括PCR分子標記、分子雜交的分子標記、DNA芯片和測序的分子標記幾點內容。相較于形態標記、細胞學標記與生化標記而言，DNA分子標記的優越性較為突出，在多種植物基因組作圖和基因克隆等遺傳育種工作中廣泛應用。而在近些年來，關于草莓遺傳育種工作中分子標記技術得到了廣泛應用，在抗病性輔助選擇育種與遺傳圖譜構建方面有著積極作用，值得廣泛推廣應用。

2.1 分子雜交的分子標記

在遺傳研究中的分子標記，應用最早的為RFLP，在Southem雜交基礎上實現，技術難度大、成本高。通過限制性內切酶、PCR引物，在RFLP基礎上轉化為PCRRFLP標記，便于操作、成本低，對于分子育種、分子圖譜構建研究提供豐富的研究儲備。Kunihisa在關于分子雜交基礎上的分子標記研究中，通過不同草莓品種研究，精準區分PCR-RFLP標記，對于育種者權利保障有著很大的作用。另外，FISH和GISH技術的應用，主要是基于分子雜交基礎上實現。另外，在對中國和其他國家的48份材料研究中，研究重點在于親緣關系、系統分類和多倍體形成等內容，對于草莓屬植物系統分類和品種改進有著積極作用。

2.2 PCR的分子標記

PCR基礎上的分子標記，涵蓋類型多樣，具體有SCAR、SSR、AFLP、RAPD等，此類分子標記近些年來受到了廣大學者關注，研究成果豐富。韓柏明在關于PCR的分子標記研究中，主要是基于AFLP的甲基化敏感擴增多態性標記，用于深入分析草莓組培苗基因組DNA甲基化程度，并且在一定程度上了解品種變異程度。由此看來，草莓遺傳研究中分子標記有著積極作用。使用SSR分子標記技術，在草莓遺傳育種研究中應用，可以獲取草莓灰霉病抗性基因連鎖SSR分子標記，也可以形成病害遺傳圖譜，用于草莓選種育苗提供參考依據，選擇抗病性較強的品種。

2.3 SNP的分子標記

SNP作為一種廣泛存在動植物體內的遺傳標記，是草莓遺傳育種的主要主要內容，對于遺傳變異連鎖作圖、群體分析以及關聯分析工作開展有著很大的作用，但是現有芯片技術和測序基礎的技術成本較高，即便效果可觀，仍然未能廣泛應用在植物遺傳育種研究中。結合現有研究成果來看，很多研究者在關于SNP研究中，嘗試著將其應用在草莓遺傳育種中應用，可以實現系統化分析，發揮SNP多態性標記優勢，支持草莓品種的遺傳多樣性分析工作開展。通過對草莓種類基因組數據的持續更新和完善，可以為后續的草莓SNP標記預測與確定提供有效數據支持，在此基礎上深層次挖掘草莓起源與異源多倍體構成，推動研究深化，豐富更多的研究成果。

3 草莓遺傳育種的基因工程

基因工程集合了多學科知識，是在哎分子遺傳學和分子生物學內容基礎上的現代生物技術，主要是用于探究植物基因結構功能，并且為后續的品種選育和改良提供支持。即便當前學術界關于基因技術在食品領域應用還有很大的爭議，認為基因技術會影響到食物品質，甚至威脅到生態平衡。但是，基因技術的配套理論研究已經十分豐富，并且在品種選育和改良方面有著很大的積極作用。草莓遺傳育種中應用基因工程技術范圍較廣，具有縮短草莓育種周期，對草莓基因功能驗證的作用，并且可以起到草莓品種遺傳性狀定向改良，在提升草莓育種效率方面有著很大的促進作用。

3.1 RNAi技術

此項技術主要是在基因研究領域應用，也稱之為基因沉默，應用在草莓遺傳育種中可以起到品種改良、調控和基因表達的功能。關于草莓品質改良方面的研究中，RNAi技術得到了廣泛應用，進一步證實了Fraa在草莓類黃銅生物合成中的積極作用。基于沉默FaDFR基因，可以顯著改善草莓果實品質，顏色變淺，對于促進黃青素生物合成有著重要作用。此外，基于RNAi技術涌現的VIGS，在草莓研究中得到了廣泛應用。

3.2 農桿菌介導的葉盤轉化法

由于植物遺傳轉化方法多樣，關于不同物種遺傳育種研究選擇的方法有所不同，其中當屬農桿菌介導法最為典型。在關于農桿菌介導研究中，應用到草莓遺傳育種領域，開辟了新的育種途徑，可以獲取轉基因植株。但是，此種方法轉化率較低，受影響因素多樣，還有待進一步完善。在關于農桿菌介導草莓微繁殖苗轉化研究中，應高度重視篩選條件和培養時間，對于最終的草莓品種轉化率有著深層次的影響，需要選擇合適的方式來促進草莓轉化，快速篩選鑒定轉化支柱品質。

4 結論

綜上所述，草莓遺傳育種研究不斷深化，為了滿足草莓產業規模不斷擴大的需求，應根據實際情況靈活運用現代生物技術，豐富研究成果的同時，充分發揮生物技術改良生物品種，促進品種多樣化同時帶來更大經濟效益。