西北林學(xué)院學(xué)報(bào)2022 37 4 173 180 Journal of Northwest Forestry University doi 10 3969 j issn 1001 7461 2022 04 23 分子標(biāo)記在繡球?qū)儆N中的應(yīng)用研究進(jìn)展 收稿日期 2021 06 14 修回日期 2021 11 11 基金項(xiàng)目 中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi) 2015ZCQ YL 03 YX2013 05 作者簡(jiǎn)介 陸泓錦 研究方向 園林植物資源與育種 E mail Luhongjin bjfu edu cn 通信作者 蔡 明 博士 副教授 研究方向 園林植物資源與育種 E mail mingcai82 bjfu edu cn 陸泓錦1 吳宜靜1 張一鳴1 續(xù) 言1 王 露1 趙天祎1 章 寒1 蔡 明1 楊玉勇2 張啟翔1 1 花卉種質(zhì)創(chuàng)新與分子育種北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國(guó)家花卉工程技術(shù)研究中心 城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境北京實(shí)驗(yàn)室 園林環(huán)境教育部工程研究中心 林木花卉遺傳育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京林業(yè)大學(xué) 園林學(xué)院 北京 100083 2昆明楊月季園藝有限責(zé)任公司 云南 昆明 650500 摘 要 繡球?qū)僦参锘ㄆ陂L(zhǎng) 花色豐富 是重要的切花 盆花和園林綠化植物 我國(guó)是繡球?qū)俜N質(zhì)資 源分布中心 但育種技術(shù)落后 缺少具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的自育品種 分子標(biāo)記技術(shù)可輔助定向改良觀 賞性狀 縮短育種周期 已成為觀賞植物育種的重要手段 研究總結(jié)了近年來(lái)常用分子標(biāo)記技術(shù)在 繡球?qū)僦参锓N植資源鑒定與評(píng)價(jià)以及分子標(biāo)記輔助育種中的應(yīng)用 并展望新一代測(cè)序技術(shù)應(yīng)用前 景 如提高資源評(píng)價(jià)與鑒定的準(zhǔn)確性 發(fā)掘與觀賞性狀緊密連鎖分子標(biāo)記 提高育種后代選擇效率 縮短育種周期等 為繡球?qū)俜N質(zhì)資源保護(hù)與有效利用提供參考 關(guān)鍵詞 繡球?qū)?種質(zhì)資源 育種 分子標(biāo)記 中圖分類號(hào) S722 3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) 1001 7461 2022 04 0173 08 Research Progress on M olecular M arkers of Hydrangea Genus LU Hong jin1 W U Yi jing1 ZHANG Yi ming1 XU Yan1 W ANG Lu1 ZHAO Tian yi1 ZHANG Han1 CAI M ing1 YANG Yu yong2 ZHANG Qi xiang1 1 Beijing Key Laboratory of Ornamental Plants Germplasm Innovation National Engineering Research Center for Floriculture Beijing Laboratory of Urban and Rural Ecological Environment Key Laboratory of Genetics and Breeding in Forest Trees and Ornamental Plants of M inistry of Education School of Landscape Architecture Beijing Forestry University Beijing 100083 2 Kunming Yang Chinese Rose Gardening Co Ltd Kunming Yunnan 650500 China Abstract The genus Hydrangea has a long blooming period and rich color It is an important cut flower potted flower and garden plant China is the center of germplasm resources distribution of genus Hydran gea but there is a lack of self bred varieties with market competitiveness and the breeding technology is backward M olecular markers can assist in directional improvement of ornamental traits and shorten the breeding cycle which has become an important means of ornamental plant breeding This paper summa rized the applications of some commonly used molecular marker techniques in the Hydrangea resource i dentification evaluation and assisted breeding in recent years and the application of a new sequencing tech nology was prospected from the aspects of improving the accuracy of resource evaluation and appraisal de veloping chain molecular markers that were closely connected to ornamental characteristics improving the efficiency of breeding offspring and shortening the breeding period The results provide references for the conservation and effective utilization of Hydrangea resources Key words Hydrangea genetic resource breeding progress molecular marker 繡球 Hydrangea macrophylla 又名八仙花 紫陽(yáng)花 是虎耳草科繡球?qū)僦参?1 繡球?qū)僦参锘?序碩大 花色豐富 觀賞價(jià)值極高 可作為切花 盆 花 園林綠化材料應(yīng)用 深受世界各國(guó)人們喜愛 2 我國(guó)是繡球?qū)俜N質(zhì)資源分布中心 但資源利用率低 目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)與應(yīng)用的品種多引自國(guó)外 缺少具備 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的自育品種 且育種技術(shù)落后 因此需要 對(duì)繡球種質(zhì)資源進(jìn)行系統(tǒng)的收集與研究 改善育種 技術(shù) 提高利用率 分子標(biāo)記是根據(jù)基因組DNA存在豐富的多態(tài) 性而發(fā)展起來(lái)的可直接反映生物個(gè)體DNA水平上 的差異的一類新型的遺傳標(biāo)記 它是繼形態(tài)學(xué)標(biāo)記 細(xì)胞學(xué)標(biāo)記 生化標(biāo)記之后最為可靠的遺傳標(biāo)記技 術(shù) 通常所說(shuō)的分子標(biāo)記是指以DNA多態(tài)性為基 礎(chǔ)的遺傳標(biāo)記 可以分成以下3類 第1類是以分 子雜交為核心的DNA分子標(biāo)記 RFLP 第2類是以 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng) PCR 為核心的DNA分子標(biāo)記 RAPD SSR ISSR AFLP SCAR STS等 第3類 是一些新型分子標(biāo)記如SNP InDel CNV SV等 常見的分子標(biāo)記名稱以及定義如表1所示 DNA 分子標(biāo)記在種質(zhì)資源鑒定與分子育種等方面具有廣 闊的應(yīng)用前景 自20世紀(jì)80年代引入分子標(biāo)記以 來(lái) 育種研究得到了深度上的擴(kuò)展和步驟上的簡(jiǎn) 化 4 分子標(biāo)記數(shù)量豐富 遺傳穩(wěn)定 多態(tài)性高 多為 共顯性 不僅廣泛應(yīng)用于植物種質(zhì)鑒定與評(píng)價(jià) 5 植 物遺傳多樣性 6 親緣關(guān)系鑒定 7 雜交后代鑒 定 8 重要性狀基因定位以及分子標(biāo)記連鎖圖的構(gòu) 建 9 等方面的研究 已成為觀賞植物種質(zhì)資源鑒定 與評(píng)價(jià) 重要性狀遺傳規(guī)律分析 縮短育種周期 定 向改良觀賞性狀和雜交后代早期鑒定與選擇的重要 手段 本研究整理了不同分子標(biāo)記技術(shù)應(yīng)用于繡球 屬植物研究的情況 為繡球?qū)僦参镔Y源評(píng)價(jià)與利用 奠定基礎(chǔ) 表1 常見分子標(biāo)記名稱及定義 Table 1 Commonly used molecular marker names and definitions 縮寫分子標(biāo)記名稱英文名稱 RFLP限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性技術(shù)restriction fragment length polymorphism RAPD隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA分子標(biāo)記技術(shù)random amplified polymorphic DNA SSR簡(jiǎn)單重復(fù)序列 微衛(wèi)星simple sequence repeats M icrosatellite ISSR簡(jiǎn)單重復(fù)序列區(qū)間Inter simple sequence repeat AFLP擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性Amplified Fragment Length Polymorphism SNP單核苷酸多態(tài)性Single Nucleotide Polymorphism 1 分子標(biāo)記在種質(zhì)資源鑒定與評(píng)價(jià)研 究中的應(yīng)用 1 1 資源鑒定 分子標(biāo)記能夠較為準(zhǔn)確地區(qū)分品種 便于后期 管理與應(yīng)用 T A Rinehart等 11 利用38個(gè)SSR 位點(diǎn)構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)生樹 對(duì)部分繡球品種名稱提出了 修改建議 繡球栽培品種Hydrangea macrophylla Libelle 與Hydrangea macrophylla Libelle W hite 為同一品種 品種名中 W hite 用來(lái)描述顏 色 是為了便于市場(chǎng)流通而后期添加 Hydrangea macrophylla Pink Beauty 與Hydrangea macro phylla Preziosa 的DNA指紋圖譜相同 可能為同 一品種 部分圓錐繡球 Hydrangea paniculata 品 種基因型一致 應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)一命名 Hydrangea mac rophylla Reewee 的繡球品種實(shí)際上包含2個(gè)不同 品種 12 13 應(yīng)區(qū)分命名 P Hempel等 14 利用SSR 分子標(biāo)記技術(shù)構(gòu)建了W denswil家族圖譜 糾正了 W denswil家族中部分品種的命名 J T Lind storm等 15 使用11個(gè)RAPD引物區(qū)別鑒定出7個(gè) 繡球品種 包含5個(gè)多次開花品種 2個(gè)抗寒品種 其中5個(gè)多次開花品種得到了很好的區(qū)分 但上述 引物未能區(qū)分開Hydrangea macrophylla End less Summer 與Hydrangea macrophylla David Ramsay 推測(cè)其為相同品種 或由于引物多態(tài)性較 差 不足夠?qū)⑵鋮^(qū)分 D Zlesak等 16 發(fā)現(xiàn)繡球 Hydrangea macrophylla Bailday 與名稱較為相 似的Hydrangea macrophylla Bailmer 可被156 個(gè)AFLP條帶區(qū)分 推測(cè)二者不是同一品種 而H macrophylla Bailday 與表型相似的Hydrangea macrophylla Varigata 僅在1個(gè)位點(diǎn)上有差別 推 測(cè) Varigata 可能是 Bailday 的衍生品種 或是同 一品種 Y H Joung等 17 結(jié)合葉片等表型信息 將29種繡球資源利用RAPD進(jìn)行聚類分析 此外 還進(jìn)行了基于rbcL基因獲得的SNP標(biāo)記的單體型 分析 BS UPGM A和IB NJ聚類分析都將29個(gè)繡 球資源分成了2個(gè)組 并將不知名品種鑒定為一種 冠蓋繡球 Hydrangea anomala var petiolaris 李艷香 18 采用SRAP分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)繡球?qū)?1個(gè) 野生種和8個(gè)品種進(jìn)行了親緣關(guān)系研究 從110對(duì) 引物中篩選出14條擴(kuò)增條帶清晰 多態(tài)性豐富的引 物組合 其中一個(gè)引物組合可以把19種繡球品種區(qū) 471西北林學(xué)院學(xué)報(bào)37卷 別開 E M ortreau等 19 利用25個(gè)ISSR引物 測(cè) 試了7個(gè)繡球?qū)僦参?UPGM A聚類分析將7種植 物分成了總苞繡球 Hydrangea involucrata 和馬 桑繡球 Hydrangea aspera 2組 總苞繡球的個(gè)體 之間區(qū)分明顯 馬桑繡球被細(xì)分成了5個(gè)小組 鑒定 結(jié)果與地理學(xué)數(shù)據(jù) 表型分析數(shù)據(jù) 生理學(xué) 染色體 學(xué)數(shù)據(jù)吻合 地理分布較廣泛的種類 其遺傳多樣 性通常較高 J H Lee等 20 從64個(gè)AFLP引物組 合篩選出2個(gè)組合對(duì)22種繡球?qū)僦参镞M(jìn)行遺傳多 樣性分析 共檢測(cè)到120條DNA片段 通過(guò)UPG M A聚類分析發(fā)現(xiàn) 17個(gè)繡球品種和山繡球 Hy drangea macrophylla var normalis 聚類到一組 其余4種韓國(guó)栽培品種聚類到一組 韓國(guó)栽培品種 與繡球品種遺傳距離相對(duì)較大 得到很好區(qū)分 并推 測(cè)山繡球是野生原始種 S Yamamoto等 21 利用 19個(gè)來(lái)自日本的粗齒繡球品種和14個(gè)來(lái)自韓國(guó)濟(jì) 州島的粗齒繡球品種共188株的遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行SSR 分子標(biāo)記分析 結(jié)果表明 濟(jì)州島種群的遺傳結(jié)構(gòu) 與日本西部地區(qū)種群的遺傳結(jié)構(gòu)密切相關(guān) 日本西 部和西北部地區(qū)采樣的粗齒繡球與在日本中部和東 部地區(qū)采樣的粗齒繡球的遺傳結(jié)構(gòu)存在差異 此 外 韓國(guó)發(fā)現(xiàn)本土的黃脈繡球 Hydrangea luteovenosa 其在日本西部分布廣泛 但在韓國(guó)是 瀕危種 22 T Ito等 23 在4個(gè)來(lái)自韓國(guó)和日本的 黃脈繡球中利用SSR分子標(biāo)記技術(shù)研究分析 發(fā)現(xiàn) 在23對(duì)引物中有5個(gè)SSR位點(diǎn)在基因上都有清晰 條帶 H J Choi等 24 利用上述5個(gè)SSR標(biāo)記對(duì)韓 國(guó)黃脈繡球和3種日本黃脈繡球進(jìn)行分析 發(fā)現(xiàn)存 在于韓國(guó)285個(gè)個(gè)體中的2個(gè)多座位基因型在日本 個(gè)體中并未被檢測(cè)到 推測(cè)韓國(guó)黃脈繡球可能引自 日本 1 2 遺傳多樣性分析 彭繼慶等 25 利用ISSR PCR 分子標(biāo)記技術(shù)對(duì) 23個(gè)繡球品種進(jìn)行遺傳多樣性研究 從100條引物 中篩選出10條引物對(duì)供試材料基因組總DNA進(jìn) 行PCR擴(kuò)增 共擴(kuò)增出條帶123條 其中多態(tài)性條 帶102條 經(jīng)PopGen32軟件包分析 23個(gè)繡球花品 種的平均有效等位基因數(shù)為1 493 7 平均 Nei s基 因多樣性指數(shù)為0 290 7 平均Shannon s信息指數(shù) 為0 435 7 遺傳距離介于0 0 769 1 遺傳一致度 介于0 463 4 1 000 0 具有廣泛的遺傳多樣性 此外彭繼慶等 26 還利用上述ISSR分子標(biāo)記的10 條引物以繡球和圓錐繡球的38個(gè)品種為材料進(jìn)行 遺傳多樣性分析 繡球 圓錐繡球2個(gè)種的多態(tài)條帶 比例分別79 55 67 2 38個(gè)繡球花品種觀測(cè) 等位基因數(shù)為1 924 2 有效等位基因數(shù)為 1 676 8 Nei s 基因多樣性指數(shù)為 0 378 2 Shannon s 信息指數(shù)為 0 549 7 具有較高的遺傳多樣性和較 強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力 繡球 圓錐繡球2個(gè)種的基因多 樣性為0 375 8 種內(nèi)基因多樣性為0 282 6 種內(nèi) 遺傳變異占75 20 T Uemachi等 27 從426個(gè) RAPD標(biāo)記中篩選出413有多態(tài)性的標(biāo)記 對(duì)山繡 球和2種粗齒繡球 Hydrangea serrata var serra ta Hydrangea serrata var yesoensis 進(jìn)行UPG M A分析 發(fā)現(xiàn)RAPD和葉綠體DNA分析均表明 山繡球遺傳多樣性高于另外2個(gè) 推測(cè)是因?yàn)槠溆?廣泛的地理分布 1 3 親緣關(guān)系分析 繡球?qū)僭缙谟H緣關(guān)系分析常用表型分析 核型 分析 同工酶分析等 28 29 而分子標(biāo)記技術(shù)具有較高 的準(zhǔn)確性與可信度 是近年來(lái)親緣關(guān)系研究的主要 方法 T A Rinehart等 13 使用14個(gè)SSR標(biāo)記對(duì) 85個(gè)繡球?qū)俸徒墝儋Y源進(jìn)行分析 聚類結(jié)果印證 了大部分繡球?qū)僖吧N原有的分類觀點(diǎn) 各亞組內(nèi) 物種間遺傳距離差異較大 物種間和亞組間缺乏基 因流使得種間自然雜交困難 S M Reed 12 等利用 上述SSR分子標(biāo)記引物鑒定了36個(gè)繡球品種及雜 交種和野生圓錐繡球親緣關(guān)系 發(fā)現(xiàn)雖然很多品種 源自同一親本 但是各個(gè)品種之間相似性較低 早花 與夏花品種聚成2類 早花品種間遺傳關(guān)系較遠(yuǎn) 推 測(cè)是由于這些早花品種的來(lái)源地不同而造成的 N Sukhikh等 30 從利用38個(gè)SSR分子標(biāo)記對(duì)39 個(gè)繡球品種進(jìn)行親緣關(guān)系分析 其中9個(gè)SSR引物 具有顯著的多態(tài)性 通過(guò)聚類分析將39份材料分為 3大類 其中2類全部為圓球形 M ophead 花序品 種 另一類全部為蕾絲帽 Lacecap 花序品種 且蕾 絲帽品種間親緣關(guān)系更近 S M Reed等 31 用39 個(gè)SSR標(biāo)記鑒定114個(gè)繡球品種 聚類分析發(fā)現(xiàn)5 個(gè)多次開花品種與4個(gè)單次開花品種具有較高遺傳 相似性 多次開花品種Hydrangea macrophylla Early Sensation 與其他多次開花品種親緣關(guān)系較 遠(yuǎn) 推測(cè)可能是雜交中的親本 X B W u等 32 通過(guò) GBS Genotyping by Sequencing 技術(shù) 在82個(gè)繡 球品種中找到5 803個(gè)SNP位點(diǎn) 利用種群結(jié)構(gòu)分 析 population structure analysis 將82個(gè)品種聚類 成了3組 一組全部為粗齒繡球 Hydrangea mac rophylla ssp serrata 栽培品種 另外2組為大花 繡球 Hydrangea macrophylla ssp macrophylla 栽培品種 早期研究認(rèn)為粗齒繡球 Hydrangea macrophylla ssp serrata 與大花繡球 Hydrange a macrophylla ssp macrophylla 在系統(tǒng)分類學(xué)上 屬于并列關(guān)系 33 但是X B W u等 32 根據(jù)5 803 571第4期陸泓錦 等 分子標(biāo)記在繡球?qū)儆N中的應(yīng)用研究進(jìn)展 個(gè)SNP位點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)生分析認(rèn)為應(yīng)將粗齒繡球 歸類為繡球的亞種 與部分學(xué)者 12 13 觀點(diǎn)一致 J T Lindstorm等 15 使用11個(gè)RAPD引物將7個(gè)繡 球品種分成了2個(gè)聚類 聚類分析發(fā)現(xiàn)7個(gè)品種遺 傳距離都很相近 最大遺傳距離的2物種相似度可 達(dá)到88 Q Song等 34 篩選了10條ISSR引物 對(duì)9組近緣無(wú)性系繡球進(jìn)行分子標(biāo)記研究 10條引 物共產(chǎn)生207條條帶 其中多態(tài)性條帶171條 占總 條帶的82 61 繡球品種Hydrangea macro phylla Twist N Shout 是最具代表性的蕾絲帽品 種之一 但其中1個(gè)芽突變體缺失了蕾絲帽這一典 型特征 然而ISSR標(biāo)記顯示 該無(wú)蕾絲帽花序的 芽突變體與 Twist N Shout 只有3條條帶不同 此外 單瓣花品種與重瓣花品種的ISSR分子標(biāo)記 條帶有顯著差異 2 分子標(biāo)記輔助育種 2 1 雜交子代鑒定 S M Reed等 35 使用常山與繡球作為親本進(jìn) 行雜交 通過(guò)SSR分子鑒定獲得了真實(shí)雜種 雜交 子代表型介于雙親之間并可產(chǎn)生大量花粉 J H Kardos等 36 使用繡球與傘花繡球 Hydrangea an gustipelata 雜交 利用12個(gè)SSR引物進(jìn)行鑒定 結(jié)合表型對(duì)比分析確認(rèn)雜交后代真實(shí)性 N Kudo 等 37 用繡球與耐寒繡球雜交 通過(guò)子葉培養(yǎng)獲得雜 交后代 采用RAPD鑒定了后代 38 此外還采用中 國(guó)繡球Hydrangea scandens ssp chinensis 現(xiàn)名稱 修訂為Hydrangea chinensis 與繡球雜交 用2對(duì) RAPD引物鑒定出其為真實(shí)雜種 39 S M Reed 等 40 以繡球Hydrangea macrophylla Kardinal 為母本 以圓錐繡球Hydrangea paniculata Brus sels Lace 為父本進(jìn)行雜交 子代經(jīng)RAPD驗(yàn)證為 真實(shí)雜種后代 后代在葉片和被毛方面與父本圓錐 繡球相似 比母本對(duì)白粉病抗性更強(qiáng) T A Rine hart等 41 用SSR驗(yàn)證了上述雜交后代的真實(shí)性 并發(fā)現(xiàn)除了性狀介于雙親之間 染色體數(shù)量有時(shí)也 會(huì)介于雙親之間 K D Jones等 42 采用人工相互 授粉進(jìn)行繡球?qū)匐s交試驗(yàn) 使用RAPD驗(yàn)證雜種后 代真實(shí)性 鑒定了以耐寒繡球Hydrangea arbores cens Dardom 為母本 總苞繡球 Hydrangea in volucrata 為父本的雜交組合得到的雜交后代 雜 交后代染色體數(shù)量 2n 34 介于雙親之間 M Cai 等 43 使用繡球Hydrangea macrophylla Dia mond 為母本與耐寒繡球Hydrangea arborescens Annabelle 為父本進(jìn)行雜交 通過(guò)胚挽救獲得F1 代 對(duì)后代進(jìn)行SSR分子標(biāo)記鑒定證明為真實(shí)雜交 后代 分子標(biāo)記技術(shù)在鑒定子代真實(shí)性的同時(shí)也可以 通過(guò)觀察引物在雜交后代中產(chǎn)生片段的來(lái)源 可以 判斷雙親之間多樣性的高低 M W iedemann等 44 使用粗齒繡球 山繡球與2個(gè)常山品種進(jìn)行屬間雜 交 使用RAPD測(cè)序驗(yàn)證后代真實(shí)性 引物共產(chǎn)生 30個(gè)片段 11個(gè)片段來(lái)自母本 13個(gè)片段來(lái)自父 本 說(shuō)明雙親多樣性較高 L Crespel等 45 使用馬 桑繡球種內(nèi)親緣關(guān)系最遠(yuǎn)的2品種進(jìn)行雜交 對(duì)獲 得的10個(gè)后代進(jìn)行ISSR分析標(biāo)記證明后代為真 實(shí)后代 親本之間多態(tài)性為96 9 后代之間多態(tài) 性標(biāo)記為60 表明親本雜合度很高 2 2 遺傳連鎖圖譜和觀賞性狀關(guān)聯(lián)標(biāo)記 繡球的遺傳連鎖圖譜研究起步相對(duì)較晚 2018 年 T A Rinehart等 46 采用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序獲得1 535 個(gè)SNP 其中779個(gè)位點(diǎn)具有多態(tài)性 但是由于部 分位點(diǎn)在圖譜中位置相同和預(yù)期分離極為不同等原 因 標(biāo)記密度不夠充分 不足以構(gòu)建連鎖圖譜 因 此 T A Rinehart等 41 對(duì)繡球Hydrangea macro phylla Bailmer 和Hydrangea macrophylla Ve tichii 雜交獲得的F1代進(jìn)行基因分型測(cè)序 GBS 以期待找到更多SNP標(biāo)記來(lái)完成圖譜 T W aki 等 47 以 Kirakiraboshi 和 Frau yoshimi 雜交F2 代的93株材料為作圖群體 通過(guò)NGS Next gener ation DNA Sequencing 技術(shù)獲得672個(gè)SSR標(biāo)記 構(gòu)建了第1張繡球遺傳連鎖圖譜 包含147個(gè)標(biāo)記 和18個(gè)連鎖群 總圖距980 cm 并將花序類型INF 位點(diǎn)定位到連鎖群4 并獲得2個(gè)標(biāo)記 分別可解釋 93 5 和96 3 的花序表型變異 C Tr nkner 等 48 使用RAD Restriction site associated DNA Sequencing 結(jié)合BSA Bulk Sequence Analysis 混 池測(cè)序方法對(duì)蕾絲帽花序和圓球型花序F1雜交后 代進(jìn)行測(cè)序 獲得2個(gè)與INF位點(diǎn)緊密關(guān)聯(lián)的標(biāo) 記 每個(gè)標(biāo)記可解釋99 7 的花序表型變異 X W u等 49 以82個(gè)繡球品種為材料 使用了5 803個(gè) SNP標(biāo)記對(duì)繡球花序類型和多次開花性狀開展了 全基因組關(guān)聯(lián)分析 Genome wide Association Study GW AS 篩選到1個(gè)與花序類型相關(guān)標(biāo)記 最多解釋65 5 表型變異 經(jīng)轉(zhuǎn)換為CAPS標(biāo)記 表型預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)100 同時(shí)獲得了23個(gè)與多次 開花連鎖的分子標(biāo)記 K Nashima等 50 在繡球全 基因組數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上 通過(guò)ddRAD簡(jiǎn)化基因組測(cè) 序技術(shù)構(gòu)建了高密度遺傳連鎖圖譜 最長(zhǎng)為2 944 5 cm 包含4 071個(gè)SNP標(biāo)記和18個(gè)連鎖群 將重瓣 性狀位點(diǎn)d jo定位到CHR17連鎖群33 7 43 8 M b 將另一位點(diǎn)d su定位到CHR04連鎖群 開發(fā)了 671西北林學(xué)院學(xué)報(bào)37卷 J01和S01標(biāo)記用于快速鑒別重瓣表型 X W u 等 51 以繡球Hydrangea macrophylla Veitichii 和Hydrangea macrophylla Endless Summer 為 親本構(gòu)建F1群體 利用267個(gè)由轉(zhuǎn)錄組獲得的 SSR多態(tài)性分子標(biāo)記和3 923個(gè)由GBS獲得的 SNP多態(tài)性標(biāo)記共4 190個(gè)標(biāo)記進(jìn)行父本 母本以 及共同遺傳圖譜的構(gòu)建 共同遺傳圖譜包含1 767 個(gè)定位標(biāo)記 146 SSRs and 1 621 SNPs 長(zhǎng)度為 1 383 4 cm 由18個(gè)連鎖群組成 平均映射區(qū)間為 0 8 cm 表2 分子標(biāo)記技術(shù)在繡球?qū)傺芯繎?yīng)用情況 Table 2 Application of molecular markers in research and use of Hydrangea 應(yīng)用方法物種主要結(jié)果參考文獻(xiàn) 資源鑒定SSR部分繡球品種使用38個(gè)SSR位點(diǎn)構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)生樹 規(guī)范部分繡球品種名稱 11 資源鑒定SSR W denswil家族構(gòu)建W denswil家族圖譜 并糾正了家族中部分品種名稱 14 資源鑒定RAPD 7個(gè)繡球品種區(qū)分開5個(gè)多次開花品種 15 資源鑒定AFLP部分繡球品種區(qū)分開繡球品種 Bailday 與名稱較為相似的 Bailmer 并推測(cè)出其衍生品種或同一品種 16 資源鑒定RAPD SNP 29種繡球聚類分析將29種繡球區(qū)分為2個(gè)組 將不知名品種鑒定為冠蓋繡球 17 資源鑒定SRAP 11個(gè)野生種和8個(gè)品種篩選出能將19種繡球區(qū)分開的引物組合 18 資源鑒定ISSR 7個(gè)繡球?qū)僦参锞垲惙治鰧?個(gè)繡球?qū)僦参飬^(qū)分為2個(gè)組 19 資源鑒定AFLP 22種繡球?qū)僦参颱PGM A聚類分析將韓國(guó)栽培品種與其他繡球品種區(qū)分開 并推測(cè)山繡球是野生原始種 20 資源鑒定SSR 33種粗齒繡球品種 濟(jì)州島種群的遺傳結(jié)構(gòu)與日本西部地區(qū)種群的 遺傳結(jié)構(gòu)密切相關(guān) 日本西部和西北部地區(qū)粗齒 繡球與中部和東部地區(qū)的粗齒繡球遺傳結(jié)構(gòu)存 在差異 21 資源鑒定SSR 4種黃脈繡球發(fā)現(xiàn)23對(duì)引物中有5個(gè)SSR位點(diǎn)在基因上都有清晰條帶 23 資源鑒定SSR韓國(guó)與日本黃脈繡球推測(cè)韓國(guó)黃脈繡球可能引自日本 24 遺傳多樣性ISSR 23個(gè)品種的繡球具有廣泛的遺傳多樣性 25 遺傳多樣性ISSR 38個(gè)品種的繡球和圓錐繡球具有較高的遺傳多樣性和較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力 26 遺傳多樣性RAPD山繡球和2種粗齒繡球UPGM A分析發(fā)現(xiàn)山繡球遺傳多樣性高于另外2種粗齒繡球 27 親緣關(guān)系鑒定SSR 85個(gè)繡球?qū)俸徒墝儋Y源各亞組內(nèi)物種間遺傳距離差異較大 物種間和亞組間缺乏基因流 13 親緣關(guān)系鑒定SSR 36個(gè)品種及雜交種與野生圓錐繡球鑒定了36個(gè)繡球品種及雜交種和野生圓錐繡球親緣關(guān)系 12 親緣關(guān)系鑒定SSR 39個(gè)繡球品種聚類分析將39份材料分為3大類 30 親緣關(guān)系鑒定SSR 114個(gè)繡球品種 5個(gè)多次開花品種與4個(gè)單次開花品種具有較高 遺傳相似性 推測(cè) Early Sensation 可能是雜交 中的親本 31 親緣關(guān)系鑒定SNP 82個(gè)繡球品種 利用種群結(jié)構(gòu)分析 population structure analy sis 將82個(gè)品種聚類成了3組 認(rèn)為應(yīng)將粗齒繡 球歸類為繡球的亞種 32 親緣關(guān)系鑒定RAPD 7個(gè)繡球品種將7個(gè)繡球品種分成了2個(gè)聚類 7個(gè)品種遺傳距離都很相近 15 親緣關(guān)系鑒定ISSR 9組近緣無(wú)性系繡球 10條引物共產(chǎn)生207條條帶 其中多態(tài)性條帶 171條 單瓣花品種與重瓣花品種的ISSR分子 標(biāo)記條帶有顯著差異 34 雜交子代鑒定SSR常山與繡球及其雜交后代確認(rèn)了雜交后代的真實(shí)性 35 雜交子代鑒定SSR繡球與傘花繡球及其雜交后代確認(rèn)了雜交后代的真實(shí)性 36 雜交子代鑒定RAPD繡球與耐寒繡球及其后代確認(rèn)了雜交后代的真實(shí)性 37 38 雜交子代鑒定RAPD繡球與中國(guó)繡球及其雜交后代確認(rèn)了雜交后代的真實(shí)性 39 雜交子代鑒定RAPD SSR 繡球 Kardinal 與圓錐繡球 Brussels Lace 及其雜交后 代 確認(rèn)了雜交后代的真實(shí)性 40 41 771第4期陸泓錦 等 分子標(biāo)記在繡球?qū)儆N中的應(yīng)用研究進(jìn)展 續(xù)表2 應(yīng)用方法物種主要結(jié)果參考文獻(xiàn) 雜交子代鑒定RAPD 耐寒繡球H arborescens Dardom 與總苞繡球 H in volucrata 及其后代 確認(rèn)了雜交后代的真實(shí)性 42 雜交子代鑒定SSR繡球 diamond 與耐寒繡球 annabelle 及其雜交后代確認(rèn)了雜交后代的真實(shí)性 43 雜交子代鑒定RAPD粗齒繡球 山繡球與2個(gè)常山品種確認(rèn)雜交后代真實(shí)性并認(rèn)為雙親多樣性較高 44 雜交子代鑒定ISSR馬桑繡球 H aspera 種內(nèi)親緣關(guān)系最遠(yuǎn)的2品種表明親本雜合度很高 45 遺傳連鎖圖譜SSR 93株繡球 Bailmer 和 Ve tichii 雜交獲得的F1代 構(gòu)建了第1張繡球遺傳連鎖圖譜 包含147個(gè)標(biāo) 記和18個(gè)連鎖群 總圖距980 cm 并將花序類型 INF位點(diǎn)定位到連鎖群4 并獲得2個(gè)標(biāo)記 分別 可解釋93 5 和96 3 的花序表型變異 47 觀賞性狀關(guān)聯(lián)標(biāo)記BSA混池測(cè)序蕾絲帽花序和圓球形花序F1雜交后代 基于RAD Restriction site associated DNA Se quencing 技術(shù)獲得2個(gè)與INF位點(diǎn)緊密關(guān)聯(lián)的 標(biāo)記 每個(gè)標(biāo)記可解釋99 7 的花序表型變異 48 觀賞性狀關(guān)聯(lián)標(biāo)記SNP 82個(gè)繡球品種 篩選到1個(gè)與花序類型相關(guān)標(biāo)記 最多解釋 65 5 表型變異 獲得了23個(gè)與多次開花連鎖 的分子標(biāo)記 49 觀賞性狀關(guān)聯(lián)標(biāo)記SNP 繡球 Posy Bouquet Grace 與 繡球 Blue Picotee M anaslu 雜交后代 構(gòu)建了高密度遺傳連鎖圖譜 包含4 071個(gè)SNP 標(biāo)記和18個(gè)連鎖群 定位重瓣性狀位點(diǎn)djo 開 發(fā)了用于快速鑒別重瓣表型的J01和S01標(biāo)記 50 遺傳連鎖圖譜SSR SNP繡球 Veitichii 和 Endless Summer 為親本構(gòu)建F1群體構(gòu)建了父本 母本以及共同遺傳圖譜 51 3 結(jié)論與討論 分子標(biāo)記已大量應(yīng)用于繡球?qū)僦参镅芯恐?其 中資源評(píng)價(jià)使用了RAPD AFLP ISSR SSR SRAP SNP等分子標(biāo)記技術(shù) 輔助育種研究常用 RAPD AFLP ISSR SSR等分子標(biāo)記 這些標(biāo)記均 有其各自的優(yōu)點(diǎn)和局限性 隨著新一代測(cè)序技術(shù)的 快速發(fā)展和測(cè)序成本的降低 基于轉(zhuǎn)錄組 簡(jiǎn)化基因 組和全基因組數(shù)據(jù)的SSR SNP InDel等分子標(biāo)記 將大規(guī)模應(yīng)用于繡球研究中 在提高資源評(píng)價(jià)與鑒 定的準(zhǔn)確性 發(fā)掘與觀賞性狀緊密連鎖分子標(biāo)記 提 高育種后代選擇效率 縮短育種周期等方面發(fā)揮重 要作用 基于組學(xué)數(shù)據(jù)開發(fā)的分子標(biāo)記 已在繡球 遺傳連鎖圖譜構(gòu)建 花色 花序類型 重瓣性等重要 觀賞性狀遺傳規(guī)律研究中獲得了初步成果 46 55 未 來(lái) 隨著繡球全基因組序列的公布 47 51 全基因組關(guān) 聯(lián)分析 全基因組選擇 Genome Selection 等高效 分析策略將廣泛應(yīng)用于繡球復(fù)雜性狀解析 緊密連 鎖分子標(biāo)記開發(fā)和基因精細(xì)定位中 結(jié)合多組學(xué)數(shù) 據(jù) 研究者將深入了解繡球花朵變色 花序類型 花 朵重瓣 攀援和花香等性狀形成的分子機(jī)理和遺傳 規(guī)律 為實(shí)現(xiàn)繡球分子設(shè)計(jì)育種奠定基礎(chǔ) 參考文獻(xiàn) 1 衛(wèi)兆芬 黃淑美 陸玲娣 中國(guó)植物志 第三十五卷 M 北京 科學(xué)出版社 1995 226 2 曾奕 楊偉權(quán) 郁書君 繡球花的育種研究進(jìn)展 J 廣東農(nóng)業(yè)科 學(xué) 2018 45 6 36 43 ZENG Y YANG W Q YU S J Research progress of Hydran gea breeding J Guangdong Agricultural Sciences 2018 45 6 36 43 in Chinese 3 IDREES M IRSHAD M M olecular markers in plants for anal ysis of genetic diversity a review J European Academic Re search 2014 2 1 1513 1540 4 高潔銘 楊世鵬 孫雪梅 等 菊芋種質(zhì)資源鑒定及DNA指紋 圖譜的構(gòu)建 J 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 2019 32 8 1892 1897 GAO J M YANG S P SUN X M et al Identification of Heli anthus tuberosus L germplasm resources and construction of DNA fingerprint J Southwest China Journal of Agricultural Sciences 2019 32 8 1892 1897 in Chinese 5 陳潔 山櫻花居群遺傳多樣性的SSR分析 D 南京 南京林業(yè) 大學(xué) 2016 6 程瑋哲 樊軍鋒 周永學(xué) 等 基于熒光SSR標(biāo)記的10個(gè)白楊 派種質(zhì)資源遺傳多樣性分析 J 西北林學(xué)院學(xué)報(bào) 2021 36 3 88 93 CHEN W Z FAN J F ZHOU Y X et al Genetic diversity a nalysis of the 10 poplar accessions based on SSR molecular markers J Journal of Northwest Forestry University 2021 36 3 88 93 in Chinese 7 喬中全 王曉明 李永欣 等 38個(gè)紫薇品種親緣關(guān)系的ISSR 分析 J 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 2019 31 4 58 64 QIAO Z Q W ANG X M LI Y X et al Phylogenetic relation ships among 38 cultivars of Lagerstroemia indica based on IS SR molecular markers J Acta Agriculturae Zhejiangensis 2019 31 4 58 64 in Chinese 8 閆芬芬 鄭興娟 羅智 等 棗和酸棗雜交后代遺傳多樣性的 SSR分析 J 西北林學(xué)院學(xué)報(bào) 2018 33 3 91 97 152 YAN F F ZHENG X J LUO Z et al Genetic diversity analy 871西北林學(xué)院學(xué)報(bào)37卷 sis of hybrid progeny from Chinese jujube and wild jujube by SSR J Journal of Northwest Forestry University 2018 33 3 91 97 152 in Chinese 9 巫明會(huì) 樊軍鋒 高建設(shè) 等 秦黑楊1號(hào)等美洲黑楊指紋圖譜構(gòu) 建及遺傳關(guān)系分析 J 西北林學(xué)院學(xué)報(bào) 2019 34 4 91 95 W U M H FAN J F GAO J S et al Construction of finger prints and analysis of genetic relationship among Populus del toides hybrids Qinheiyang No 1 J Journal of Northwest For estry University 2019 34 4 91 95 in Chinese 10 YANG C M A Y CHENG B et al M olecular evidence for hybrid origin and phenotypic variation of rosa section Chinenses J Genes Basel 2020 11 9 996 11 RINEHART T A REED S M Using DNA fingerprinting to identify mislabeled plants in the trade an example from Hy drangea C Atl