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分子标记与玉米遗传育种 分子标记与玉米遗传育种 钱海涛，董 辉，丛 斌 （沈阳农业大学，沈阳 110161） 摘要：建立在分子遗传基础上的分子标记技术的快速发展，推动了玉米研究在各个领域的发展。本文从分子标记图谱的构建、自交系亲缘关系和遗传多样性评价、QTL分析及分子标记辅助选择等方面介绍了分子标记技术在玉米遗传育种中的应用。 关键词：玉米；分子标记；遗传育种 玉米是我国主要的粮食作物和饲料作物以及重要的工业原料，在国民经济和农业生产上发挥越来越大的作用。在我国玉米主产区的栽培面积不会有大增长的前提下，除了要继续稳定面积、持续提高单产、改善品质外，提高玉米品种的抗逆性是实现高产、优质、稳产的基础。但是玉米中的许多性状，如对病虫害及不良环境的抗性、一些植株性状及重要的经济性状，由于对其遗传机制缺乏了解，限制了产量的提高与品质的改善，阻碍了育种工作的进程。建立在分子遗传基础上的分子标记技术的迅速发展，促进了作物育种研究各个领域的发展，同时也推动了玉米在各个研究领域的发展。 从80年代到90年代初期，在玉米进行分子标记方面的研究多是基础性课题，如分子标记连锁图谱的建立、遗传多样性的评价和重要基因的定位等。90年代后期以后，在重要基因尤其是数量性状位点（QTL）的定位和杂种优势的预测等方面分子标记技术应用更广的同时，分子标记技术在实践中（如育种改良和基因克隆）的应用方面的研究开始增多。本文综述了玉米重要基因作图及QTL分析等方面的进展。 1、 分子标记图谱的构建 构建遗传图谱，特别是覆盖整个基因组的框架图是对基因组进行系统研究的基础。很久以来，科学家一直希望利用遗传图和遗传标记来加速植物育种进程。根据构建图谱所利用的分子标记的不同，可分为RFLP连锁图谱、RAPD图谱、SSR图谱及AFLP图谱等，各种连锁图谱均有其各自优缺点。 1.1 RFLP连锁图谱 限期性片断长度多态性（restriction fragment length polymorphism，RFLP）连锁图谱是最早利用分子标记建立起来的连锁图谱。1974年它作为遗传工具由Grozdicker2创立，1980年由Bostein再次提出，并于1983年由Soller和Beckman最先用于品种鉴别和品系纯度的测定，它是第一代分子标记。各个国家的许多研究小组均利用自己的RFLP探针建立了各自的RFLP图谱。如NPI公司（探针以npi-打头）、Bookhaven实验室（探针以bnl-打头）、密苏里大学（探针以umc-打头）、Pioneer公司（探针以npi-和php-打头）。除以上单位外，美国康乃尔大学和国际小麦玉米改良中心（CIMMYT）也建立了自己的连锁图谱。在我国，曹永国等以7922×5003的杂交F2作为构图群体，构建了85个RFLP标记的玉米遗传图，覆盖玉米基因组的1827.8;cm，标记间平均间距为24.4cm。 1.2 RAPD连锁图谱 1990年，Williams等发表了一种检测核苷酸序列多态性的新方法。这种新方法以PCR为基础，但是不必预先知道DNA序列的信息。随后，随机扩增多态性DNA技术（Randamly amplified polymorphic DNA，RAPD）广泛的应用于植物和其它领域的研究中。RA PD标记由于其自身的特点，在构建玉米连锁图谱方面的研究报道并不多见。Agrama等利用两个群体G58×G62和G7×G34，分别把104个和112个RAPD标记定位在这两个群体的染色体上，覆盖长度达2000cm 以上。Beaumont等利用H99×Pa91和Pa91×FR16两个组合比较了RAPD和RALP标记在作图方面的能力，发现虽然只有37%－59%的RAPD可用于作图，比RFLP位点少（80%RFLP位点可用于作图），但RAPD标记还是可以用于作图的，特别是用于DH群体或重组近亲系群体的作图（其中不存在杂合子）。 1.2 SSR连锁图谱 相对而言，简单重复序列（simple sepuence repeat，SSR）标记在玉米上发展较晚，但它的优越性（共显性、高度重复性、高度丰富的多态性等）吸引了众多科学家的重视，SSR标记的连锁图谱很快就建立起来了。目前在Maize Database上已公布了1700多个玉米SSR 引物对，不过这些引物在构建玉米自交系和杂种指纹图谱中的利用价值不同，只有那些多态性高、带型清晰稳定、重复性好的引物才最适于指纹库构建。在建图方面最初的工作由Gupta等进行，他们利用DE811×B73组合将32个SSR位点绘于图上。随后Marilyn等利用SSR 标记测定了7个CIMMYT玉米种群和57个玉米自交系，发现85个SSR标记重复出现率非常高，并将53个最容易识别的SSR位点用于图谱构建研究中。赵久然等利用60个玉米