利用SSR标记鉴定棉花品种和纯度研究进展

来源:用户上传      作者: 张志勇　詹先进等

　　摘要：概述了SSR标记在棉花（Gossypium spp.）的指纹图谱构建、遗传多样性分析、品种纯度检测、品种间差异性相关分析等方面的研究进展，并对其应用前景进行了展望，旨在为今后的研究提供借鉴。
　　关键词：棉花（Gossypium spp.）；SSR标记；品种；纯度
　　中图分类号：Q503；S562 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）09-1992-03
　　棉花是中国重要的经济作物，高产、优质新品种的选育在棉花产业发展中至关重要。目前，杂交棉花品种在生产上居主导地位，优良的抗虫杂交棉花品种是农民增产增收的基础。大多数优势杂交棉花品种是通过人工去雄制种，制种过程中，母本因去雄不彻底或漏去雄易形成自交铃，这将严重影响杂交种纯度。如果不及时准确地进行鉴定，则会给棉花生产带来严重的损失。因此，杂交棉花品种快速、准确而高效的纯度检测，对于杂交棉花品种的推广应用意义重大[1]。棉花品种纯度的检测方法有种子形态学、幼苗鉴定、蛋白质电泳以及田间小区种植鉴定等方法[2]。随着分子生物学的发展，各种基于DNA的新型分子标记的出现推动了DNA指纹图谱技术的快速发展。DNA指纹图谱的多态性反映了基因组DNA间的差异，这种差异受环境影响较小、数量多，具有高度的个体特异性。SSR即简单序列重复，又称微卫星DNA，是一类由几个核苷酸为重复单位组成的简单串联重复序列。由于SSR多态性丰富，而且覆盖整个基因组的编码区和非编码区，成为一种新兴分子标记[3]。棉花基因组中存在着丰富的SSR标记，SSR标记以其独特的优势，已被广泛用于棉花的遗传图谱构建、目标基因定位、遗传多样性分析、种质鉴定及分子标记辅助选择等方面的研究。本文概述了利用SSR标记鉴定棉花品种和纯度的研究进展，皆在为今后的研究提供一定参考。
　　1 SSR标记鉴定不同棉花品种
　　2001年武耀廷等[4]用48对SSR引物对30个棉花常规品种、4个杂交品种及其亲本进行了多态性筛选。结果表明，有27对引物检测到了多态性，SSR3442、SSR2495、SSR3347和SSR1231引物能够将湘杂2号、皖杂40、中棉所28、南抗3号及亲本等30个常规品种区分开来，并用SSR标记对栽培品种、杂交品种及亲本进行了多态性筛选，然后根据栽培品种及亲本SSR指纹图谱的差异，建立了棉花杂交品种的特征指纹图谱，应用于杂交品种的分子鉴定和纯度检测。朱美霞等[5]应用引物组合法，对86-1号、冀棉668、新棉99B、中棉19及中棉12进行了纯度分析，用特性好的引物J120、J108、J182进行三重引物组合对5个品种的250个单株进行检测。结果表明，三重引物组合不仅可以快速检测棉花品种的纯度而且可以减少试验工作量。张玉翠等[6]以中国3大棉区8个棉花主产省（自治区）的32个棉花主栽品种为材料，利用SSR标记进行DNA指纹图谱的构建和遗传多样性分析。结果表明，长江流域棉区品种间差异最大，黄河流域棉区次之，新疆棉区最小，常规棉种遗传基础相较于杂交棉种的遗传基础窄。
　　2 SSR标记鉴定棉花品种纯度
　　棉花是常异花授粉作物，其杂交制种容易发生混杂。为了鉴定棉花品种纯度，刘勤红等[3]以转基因抗虫杂交棉鲁棉研15号母本、父本及其F1代为材料，通过筛选217对棉花异源四倍体的SSR引物，获得了十几个区分鲁棉研15号亲本及其F1代的标记位点，为鲁棉研15号杂交种的纯度鉴定提供了方法。但该方法不能将鲁棉研15号与其他杂交组合区分开，因为还需要对其亲本进行指纹分析，只有获得了双亲特异的分子标记，才能够对该品种进行指纹分析，从而鉴定出假冒种子。殷剑美等[1]利用美国Research Genetics公司设计的217对专用微卫星引物，以苏杂118及其母本、父本为材料，筛选出12对具有多态性的引物，其中7对引物在两亲本间扩增出大小不同的条带，均在F1代中表现为杂合带共显性标记，并构建了苏杂118的SSR指纹图谱，可将苏杂118与其他杂交组合区分开，还可有效区分苏杂118两亲本和杂交F1代的基因型，从而进行种子纯度检测。为进一步研究棉花SSR指纹图谱，潘兆娥等[7]以杂交棉品种中棉所48及其母本、父本和高世代自交系陆地棉TM-l为材料，利用25对核心引物对中棉所48及其亲本进行多态性筛选，共16对引物在两亲本间具有多态性，其中，14对引物在两亲本间扩增出大小不同的条带，均在F1代中表现为杂合带共显性标记。用不同材料扩增得到的二进制数据转换成十进制数据，构建了杂交棉中棉所48的数字指纹图谱，为该品种的真伪鉴定和纯度检测提供了方法。
　　3 SSR标记鉴定棉花品种应用研究
　　为进一步研究SSR标记技术在棉花品种纯度鉴定中的可行性、可靠性和科学性，科研人员正在积极探索。许兰杰等[8]以杂交棉花品种兴杂2号的父本、母本、杂交株F1代和F2代为材料，选用77对棉花异源四倍体的SSR引物，采用SSR分子标记技术筛选出双亲间的多态性，结果有4对引物在兴杂2号双亲间扩增出多态性产物，准确地鉴定出兴杂2号及其亲本间的差异。其中，CP483引物扩增出的两株杂交株带型和亲本P2带型完全一致，表明此两株杂交株是母本去雄不彻底或漏去雄而自交结子长成的植株。李育强等[9]以12个湘杂棉系列品种（湘杂棉2号至湘杂棉13号）及两个对照（杂交棉品种鲁棉研19和中棉所36）为材料，选择棉花26对染色体上的331对SSR引物，对湘杂棉系列品种及其部分亲本进行SSR分析，选择19对多态性好、条带易读取的SSR引物构建了湘杂棉品种指纹图谱。根据19对多态性引物的扩增条带，计算相似系数并进行聚类分析，开展了利用湘杂棉指纹图谱对未知种身份识别的研究，并用单引物SSR003对湘杂棉2号进行了品种纯度检测。匡猛等[10]以中棉所72、中棉所66、中棉所52、中棉所48、中棉所47和中棉所75为材料，选择棉花26条染色体上的36对SSR核心引物，筛选双亲互补型杂合带型作为纯度检测标记，采用单位点平均法与双位点差异法统计SSR标记检测结果；在棉铃期考察棉花株型、铃形、叶形、花及茎等性状，比对田间表型与分子检测结果，并进行相关性分析。结果表明，有34对核心引物在6个杂交株上获得101个杂合位点，平均每个杂交株具有16.8个。田间表型鉴定结果高于分子标记检测结果，单位点平均法的相关性高于双位点差异法。纯合度高的亲本将会增加分子标记鉴定结果与表型鉴定结果的相关性，为DNA指纹技术应用于棉花品种鉴定做了基础性研究。 　　4 展望
　　随着杂交棉花品种的逐渐增多以及亲本间遗传基础日渐狭窄，采用田间调查品种性状的方法因耗时长、成本高、效果差而特别容易受到环境条件的影响。而以分子标记为基础的DNA指纹鉴定技术具有准确、快速、易于操作等优点，通过构建DNA指纹图谱快速鉴定品种及纯度是品种鉴定技术实现产业化的前提，成为品种鉴定技术的研究热点。以微卫星为基础的SSR标记在DNA指纹鉴定上显示了特有的优越性，已在大豆[11]、水稻[12]、小麦[13]、玉米[14]和油菜[15]等主要农作物上进行应用研究。目前利用SSR标记方法对棉花品种鉴定的研究有很多报道，被研究的棉花品种覆盖面广，涉及中国3大棉区，为今后棉花品种纯度检测打下了基础。在品种选育过程中常因亲本自交代数不够，存在亲本未完全纯合稳定的现象，导致某些遗传位点还存在变异，但这些未纯合的位点不一定直接反映在表型性状上，因此使用这些未纯合的标记位点进行纯度检测的结果往往与田间形态鉴定的结果存在差异。为进一步提高SSR标记鉴定棉花品种的准确性，仍需要对特异性引物进行不断筛选，结合不同棉花品种间表型差异进行相关研究。
　　参考文献：
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　　[2] 高 翔，查春宏，艾克拜尔，等.棉花种子纯度鉴定技术[J].种子科技，2006，24（3）：52-53.
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　　[4] 武耀廷，张天真，郭旺珍，等.陆地棉品种SSR标记的多态性及用于杂交种纯度检测的研究[J].棉花学报，2001，13（3）：131-133.
　　[5] 朱美霞，李英芝，王建书，等.利用SSR方法鉴定棉花品种纯度[J].安徽农业科学，2005，33（11）：2010-2016.
　　[6] 张玉翠，杨伟华，匡 猛，等.32个棉花主栽品种DNA指纹图谱构建及遗传多样性分析[J].棉花学报，2012，24（2）：120-126.
　　[7] 潘兆娥，王希文，孙君灵，等.中棉所48的SSR数字指纹图谱的构建[J].中国农学通报，2010，26（7）：31-35.
　　[8] 许兰杰，聂战胜，詹克慧.利用SSR标记鉴定棉花杂交种兴杂2号纯度的研究[J].中国农学通报，2008，24（6）：202-206.
　　[9] 李育强，陈浩东，洪亚辉，等. 湘杂棉SSR指纹图谱的构建及应用[J].棉花学报，2009，21（3）：175-178.
　　[10] 匡 猛，杨伟华，张玉翠，等. 棉花杂交种纯度的SSR标记检测及其与田间表型鉴定的相关性[J].作物学报，2011，37（12）：2299-2305.
　　[11] 关荣霞，刘 燕，刘章雄，等.利用SSR方法鉴定大豆品种纯度[J].分子植物育种，2003，1（3）：357-360.
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