易浪波，李富，崔國(guó)賢

（1.吉首大學(xué)生物資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖南吉首416000；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，長(zhǎng)沙410128）

高通量測(cè)序技術(shù)在苧麻生物學(xué)研究中的應(yīng)用

易浪波1，李富1，崔國(guó)賢2

（1.吉首大學(xué)生物資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖南吉首416000；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，長(zhǎng)沙410128）

近10年來以高通量為特征的第二代測(cè)序技術(shù)迅猛發(fā)展，并被廣泛應(yīng)用到醫(yī)學(xué)，生命科學(xué)及農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。新一代測(cè)序技術(shù)具有成本低、效率高等特點(diǎn)，使得許多非模式生物的基因組和轉(zhuǎn)錄組從頭測(cè)序成為可能。苧麻作為我國(guó)傳統(tǒng)的天然纖維作物，其種植面積和產(chǎn)量占全世界的90%以上。解析其性狀的形成發(fā)育機(jī)制對(duì)于苧麻的分子改良非常重要。近幾年來，為了闡明苧麻性狀的生物學(xué)機(jī)制，國(guó)內(nèi)外多個(gè)團(tuán)隊(duì)以轉(zhuǎn)錄組研究為切入點(diǎn)，通過高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)苧麻生物學(xué)研究開展了大量的研究。本文從高通量測(cè)序技術(shù)、苧麻轉(zhuǎn)錄組研究進(jìn)展、苧麻重要性狀基因識(shí)別、苧麻進(jìn)化馴化機(jī)制研究及分子標(biāo)記的開發(fā)利用等幾個(gè)方面進(jìn)行了綜述，將為挖掘苧麻重要性狀基因提供理論基礎(chǔ)、為苧麻分子標(biāo)記輔助選擇提供了大量的可靠標(biāo)記，高通量測(cè)序已經(jīng)推動(dòng)苧麻性狀生物學(xué)研究的快速發(fā)展，也將為苧麻的分子育種研究奠定基礎(chǔ)。

高通量測(cè)序；苧麻；轉(zhuǎn)錄組；基因表達(dá)；SSR標(biāo)記；QTL

引言

DNA測(cè)序技術(shù)是分子生物學(xué)研究中最常用的技術(shù)，它的出現(xiàn)極大地推動(dòng)了生物學(xué)的發(fā)展。近十年來，第二代測(cè)序出現(xiàn)并快速發(fā)展，催生了生物組學(xué)這一新興學(xué)科。第二代測(cè)序技術(shù)最顯著的特征是一次能對(duì)幾十萬到幾百萬條DNA分子進(jìn)行序列測(cè)序，其主要測(cè)序平臺(tái)包括羅氏454公司的GS FLX測(cè)序平臺(tái)、Illumina公司的Solexa Genome Analyzer測(cè)序平臺(tái)和ABI公司的SOLiD測(cè)序平臺(tái)［1］。第二代測(cè)序技術(shù)已經(jīng)被廣泛用于生物學(xué)研究，包括基因組測(cè)序，轉(zhuǎn)錄組分析，小RNA和長(zhǎng)鏈非編碼RNA測(cè)序，基因組甲基化分析等。近年來，基于第二代測(cè)序技術(shù)，許多非模式生物的轉(zhuǎn)錄組和基因組得到分析，如板栗、珊瑚幼蟲、甘薯、人參根、鷹嘴豆和海帶等［2－6］。苧麻（Boehmeria niveaL.）作為我國(guó)特色的天然纖維作物，擁有悠久的種植歷史和成熟的栽培技術(shù)，其種植面積和產(chǎn)量占全世界的90%以上，僅次于棉花。從苧麻韌皮提取的纖維不僅可做重要的紡織工業(yè)原料，還具有重要的飼用功能。由于苧麻具有營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)迅速、根系發(fā)達(dá)和無二次污染等特點(diǎn)，還作為一種修復(fù)作物被廣泛應(yīng)用于鎘污染農(nóng)田地的處理。隨著高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，苧麻轉(zhuǎn)錄組得到廣泛研究。例如，加深對(duì)苧麻生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)機(jī)制的了解；苧麻韌皮部纖維形成和發(fā)展相關(guān)基因的識(shí)別；構(gòu)建蟲、旱和鎘三大逆境轉(zhuǎn)錄組表達(dá)譜及相關(guān)基因挖掘；還有構(gòu)建遺傳標(biāo)記圖譜并識(shí)別相關(guān)QTL等等。這些研究加速了苧麻分子育種，為培育高品質(zhì)的苧麻纖維品種提供理論依據(jù)。

1 高通量測(cè)序技術(shù)介紹

在測(cè)序技術(shù)發(fā)展歷程中，高通量測(cè)序技術(shù)堪稱一個(gè)新的里程碑，該技術(shù)可以同時(shí)對(duì)數(shù)百萬個(gè)DNA分子進(jìn)行測(cè)序。這使得對(duì)一個(gè)物種的轉(zhuǎn)錄組和基因組進(jìn)行深入細(xì)致的分析成為可能，因此高通量測(cè)序技術(shù)也稱為深度測(cè)序（deep sequencing）［7］或下一代測(cè)序技術(shù)（next generation sequencing，NGS）［8］。目前，高通量測(cè)序技術(shù)主要是指羅氏454公司的GS FLX測(cè)序平臺(tái)、Illumina公司的Solexa Genome Analyzer測(cè)序平臺(tái)和ABI公司的SOLiD測(cè)序平臺(tái)組成的第二代測(cè)序技術(shù)以及HelicosHeliscopeTM、Oxford Nanopore和Pacific Biosciences推出的第三代單分子測(cè)序技術(shù)。

第二代測(cè)序技術(shù)開始于2005年454 Life Sciences公司（現(xiàn)已被Roche公司收購(gòu)）首先推出的基于焦磷酸測(cè)序法的超高通量基因組測(cè)序系統(tǒng)。此后，Illumina公司（2006）和ABI（2007）公司相繼推出了Solexa和SOLiD（supported oligo ligation detetion）測(cè)序技術(shù)。它們與焦磷酸測(cè)序法的原理類似，核心思想都是邊合成邊測(cè)序，即生成新DNA互補(bǔ)鏈時(shí)，要么加入的dNTP通過酶促級(jí)聯(lián)反應(yīng)催化底物激發(fā)出熒光；要么直接加入被熒光標(biāo)記的dNTP或半簡(jiǎn)并引物，在合成或連接生成互補(bǔ)鏈時(shí)釋放出熒光信號(hào)［9］。與此同時(shí)進(jìn)行熒光標(biāo)記的成像檢測(cè)，從而獲得測(cè)序數(shù)據(jù)。DNA序列延伸和成像檢測(cè)不斷重復(fù)，最后經(jīng)過計(jì)算機(jī)分析獲得完整的DNA序列信息。第二代測(cè)序技術(shù)避免了電泳過程，且高通量數(shù)據(jù)基于芯片分析，從而大大節(jié)省時(shí)間和成本。羅氏454公司的GS FLX測(cè)序平臺(tái)、Illumina公司的Solexa Genome Analyzer測(cè)序平臺(tái)和ABI公司的SOLiD測(cè)序平臺(tái)各有優(yōu)缺點(diǎn)。454測(cè)序技術(shù)具備更長(zhǎng)的讀長(zhǎng)，它的平均讀長(zhǎng)在700－1000 bp左右，最高達(dá)1 kp。因此，454平臺(tái)比較適合對(duì)未知基因組從頭測(cè)序，但是在判斷連續(xù)單堿基重復(fù)區(qū)時(shí)準(zhǔn)確度不高，且價(jià)格比其他技術(shù)高很多。Solexa測(cè)序技術(shù)擁有較低的成本和高性價(jià)比優(yōu)點(diǎn)。它的低樣品需求，簡(jiǎn)單的流程，高質(zhì)量的數(shù)據(jù)以及應(yīng)用靈活性使它從幾大測(cè)序技術(shù)中脫穎而出。SOLiD測(cè)序讀長(zhǎng)較短，但具有更高精度，適合用于SNP檢測(cè)等。

2 苧麻的轉(zhuǎn)錄組研究

高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，使非模式生物的轉(zhuǎn)錄組和基因組獲得成為可能。苧麻作為一種重要的天然纖維作物，了解其韌皮部纖維生長(zhǎng)發(fā)育的分子機(jī)制具有重要的研究?jī)r(jià)值。Liu等率先開展了苧麻轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，用Illumina測(cè)序獲得43990條基因表達(dá)序列，其中34192（77.7%）條基因序列被注釋了功能［10］。

Chen等運(yùn)用454公司的GS FLX測(cè)序平臺(tái)對(duì)苧麻韌皮部不同生長(zhǎng)階段的轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行了測(cè)序，獲得了58396條基因［11］。基因功能注釋顯示苧麻和葡萄親緣關(guān)系最近，有32.05%的基因顯著同源。另外，分析四個(gè)生長(zhǎng)階段的基因表達(dá)水平，共篩選到780個(gè)差異表達(dá)基因，其中13個(gè)基因在韌皮部頂端組織中特異高表達(dá)，它們分布于3個(gè)基因家族，分別是4個(gè)纖維素合成酶家族，3個(gè)擴(kuò)張蛋白基因家族及6個(gè)木葡聚糖內(nèi)糖基轉(zhuǎn)移酶／水解酶家族，推測(cè)它們可能與苧麻纖維形成相關(guān)。苧麻轉(zhuǎn)錄組的測(cè)序和相關(guān)基因的發(fā)現(xiàn)，有助于進(jìn)一步理解苧麻纖維發(fā)育形成的分子機(jī)制，為培育高品質(zhì)苧麻提供理論依據(jù)。

3 苧麻重要基因識(shí)別

3.1 全基因組表達(dá)譜識(shí)別逆境應(yīng)答基因

干旱是影響苧麻生產(chǎn)的主要環(huán)境因素。旱逆境下的苧麻株型矮小，纖維產(chǎn)量顯著降低。為此，Liu等系統(tǒng)的研究旱逆境苧麻的形態(tài)，生理及基因表達(dá)特征［12，13］。通過生理學(xué)研究，他們發(fā)現(xiàn)旱脅迫苧麻體內(nèi)的活性氧含量升高，各種抗氧化酶活性顯著增強(qiáng)，丙二醛等生理指標(biāo)也發(fā)生明顯變化，而當(dāng)施加外源赤霉素則可以改善苧麻的耐旱性［12］。利用Illumina測(cè)序，Liu等首次開展了旱脅迫苧麻的全基因組表達(dá)譜分析，共識(shí)別1516個(gè)旱逆境應(yīng)答基因，其中24個(gè)為轉(zhuǎn)錄因子編碼基因［13］。qRT－PCR進(jìn)一步證實(shí)了其中12個(gè)旱逆境應(yīng)答的轉(zhuǎn)錄因子編碼基因表達(dá)受旱逆境調(diào)控。在這12個(gè)轉(zhuǎn)錄因子基因中，其中一個(gè)基因?yàn)镈ELLA蛋白編碼基因，其能降解赤霉素。由于赤霉素是促進(jìn)植物生長(zhǎng)重要激素，該團(tuán)隊(duì)提出赤霉素代謝相關(guān)基因的表達(dá)變化是導(dǎo)致逆境苧麻的重要原因。之后，An等也用聚乙二醇（PEG）處理苧麻根和葉，以模擬苧麻的干旱脅迫，并開展Illumina測(cè)序，共識(shí)別到25個(gè)旱逆境相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子編碼基因［14］。除了挖掘苧麻自身逆境應(yīng)答因子，An［15］等還通過導(dǎo)入外源耐旱基因以改良苧麻耐旱性。An等將水稻SNAC1基因成功轉(zhuǎn)化到苧麻中，使得轉(zhuǎn)基因植株耐旱和耐鹽能力得到顯著提高［15］。

根腐線蟲（Pratylenchuscoffeae）則是導(dǎo)致苧麻減產(chǎn)的主要病害，了解苧麻對(duì)害蟲的分子防御機(jī)制有利于提高苧麻的抗病性。Zhu等率先開展了根腐線蟲害苧麻的轉(zhuǎn)錄組譜研究，共識(shí)別777個(gè)受此病害調(diào)控表達(dá)的基因，并發(fā)現(xiàn)苯丙氨酸代謝、類胡蘿卜素生物合成和苯丙素生物合成等三個(gè)代謝途徑顯著受到了此病害的影響［16］。另外，Yu等利用根腐線蟲高抗和易感品種分別開展了蟲害逆境下的苧麻轉(zhuǎn)錄組譜研究，但僅僅137個(gè)蟲害逆境應(yīng)答基因被識(shí)別，且發(fā)現(xiàn)半胱氨酸蛋白酶抑制劑可能在線蟲抗性中發(fā)揮重要作用［17］。苧麻夜蛾是一種重要的經(jīng)濟(jì)作物害蟲，對(duì)苧麻生產(chǎn)也具有一定的影響。Zeng等對(duì)夜蛾感染的苧麻進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組分析，對(duì)感染和未感染苧麻葉進(jìn)行測(cè)序和轉(zhuǎn)錄組比較，共發(fā)現(xiàn)了750個(gè)上調(diào)表達(dá)和1230個(gè)下調(diào)表達(dá)基因［18］。

我國(guó)南方地區(qū)土壤重金屬污染嚴(yán)重，其中鎘是最主要的污染源。苧麻具有生長(zhǎng)快、生物產(chǎn)量大、抗逆性好、鎘金屬富集能力強(qiáng)等特點(diǎn)，被認(rèn)為是理想的鎘污染土壤修復(fù)作物。但當(dāng)土壤鎘含量達(dá)到一定濃度時(shí)，其生長(zhǎng)仍然被抑制，相應(yīng)的分子機(jī)制尚不清楚。因此，Liu等開展了鎘脅迫苧麻的轉(zhuǎn)錄組譜研究，在鎘脅迫苧麻和對(duì)照苧麻間共篩選到155個(gè)差異表達(dá)基因，并發(fā)現(xiàn)2個(gè)GA2氧化酶基因在鎘逆境苧麻中表達(dá)水平顯著上調(diào)［19］。由于GA2氧化酶能夠?qū)⒒钚猿嗝顾剞D(zhuǎn)化成非活性狀態(tài)，因此他們推測(cè)GA2氧化酶基因的上調(diào)表達(dá)可能與鎘逆境苧麻株型矮小相關(guān)。另外，She等也利用Soleax測(cè)序構(gòu)建了鎘脅迫和對(duì)照苧麻的根系基因表達(dá)譜，共篩選到3887個(gè)差異化表達(dá)基因［20］。

綜上所述，根腐線蟲害、干旱和鎘逆境是苧麻生產(chǎn)的主要生物和非生物逆境，能顯著抑制苧麻生長(zhǎng)，導(dǎo)致作物株型矮小、纖維產(chǎn)量降低。為此，Liu及其團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)研究了逆境苧麻的形態(tài)、生理特征，率先完成了這些逆境下苧麻的全基因組表達(dá)譜分析，并提出旱、鎘逆境苧麻株型矮小的分子機(jī)制。這些研究成果極大的豐富了我們對(duì)苧麻的逆境應(yīng)答及耐受機(jī)制的認(rèn)識(shí)，而大量逆境相關(guān)基因的識(shí)別也為苧麻的抗逆分子育種提供了基因資源。由于該團(tuán)隊(duì)在逆境苧麻生物學(xué)研究領(lǐng)域的重要突破，他們的研究也成功帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)外其它團(tuán)隊(duì)在此領(lǐng)域的相關(guān)研究。

3.2 性狀相關(guān)基因或小RNA的識(shí)別

苧麻是重要的天然纖維作物，纖維發(fā)育相關(guān)基因的挖掘?qū)榻馕鲈撔誀畹男纬珊桶l(fā)育機(jī)制提供基礎(chǔ)。纖維素合成酶是植物纖維合成的關(guān)鍵酶，基于轉(zhuǎn)錄組序列，Liu等在苧麻中共識(shí)別了51個(gè)纖維素合酶基因，其中36個(gè)可能與其韌皮纖維發(fā)育相關(guān)［10］。Chen等構(gòu)建了韌皮部不同發(fā)育階段的基因表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)780個(gè)差異表達(dá)基因，其中13個(gè)為纖維素合成酶家族基因［11］。NAC蛋白是植物特有的轉(zhuǎn)錄因子，對(duì)植物的纖維發(fā)育具有重要的調(diào)控作用。Liu等共識(shí)別了32個(gè)苧麻NAC基因，并發(fā)現(xiàn)其中5個(gè)與模式植物中調(diào)控纖維發(fā)育的NAC蛋白高度同源，推測(cè)它們也可能參與苧麻的纖維發(fā)育調(diào)控［21］。Chen等構(gòu)建了苧麻韌皮部和木質(zhì)部的轉(zhuǎn)錄組譜，發(fā)現(xiàn)Pol II和Pol III亞基及半乳糖代謝途徑基因在韌皮部高表達(dá)，表明高活性的RNA合成和半乳糖代謝途徑可能保證韌皮部纖維的合成［22］。此外，小RNA也可能參與了苧麻的韌皮纖維發(fā)育調(diào)控。Wang等構(gòu)建了苧麻纖維伸長(zhǎng)、胞壁增厚和端壁溶解階段小RNA表達(dá)譜，并在纖維伸長(zhǎng)增厚和端壁溶解階段分別識(shí)別了150和148個(gè)小RNA，推測(cè)他們可能也與苧麻的纖維發(fā)育相關(guān)［23］。

轉(zhuǎn)錄因子對(duì)于調(diào)控植物的逆境抗性具有重要的作用?；谵D(zhuǎn)錄組序列，大量苧麻轉(zhuǎn)錄因子編碼基因也得以發(fā)現(xiàn)。Liu等在苧麻中共發(fā)現(xiàn)了32個(gè)全長(zhǎng)的NAC蛋白編碼基因，其中24、2和1個(gè)NAC基因分別在莖木質(zhì)部、葉和花呈現(xiàn)高表達(dá)，并且有14、11和4個(gè)NAC基因分別受旱、鎘和根腐線蟲害逆境應(yīng)答調(diào)控［23］。Zheng等對(duì)苧麻在根腐線蟲害、旱和鎘三大逆境下的轉(zhuǎn)錄因子基因進(jìn)行研究分析，發(fā)現(xiàn)了MYB，AP2／ERF，bZIP，COL和HD－ZIP等6個(gè)家族的179個(gè)基因中，96個(gè)基因的表達(dá)能受其中一種逆境調(diào)控，而54個(gè)基因的表達(dá)則能受到兩種逆境同時(shí)調(diào)控［24］。

COL家族是一個(gè)與擬南芥CONSTANS（CO）蛋白相類似的鋅指類蛋白轉(zhuǎn)錄因子家族，該家族中多個(gè)家族參與了植物的開花調(diào)控。Liu等從苧麻轉(zhuǎn)錄組中識(shí)別了6個(gè)COL基因，其中BnCOL2蛋白與CO蛋白高度同源［25］。亞細(xì)胞定位證實(shí)了BnCOL2蛋白主要在細(xì)胞核中發(fā)揮作用。而且光周期實(shí)驗(yàn)表明，在長(zhǎng)日照和短日照條件下BnCOL2基因的表達(dá)均呈現(xiàn)晝夜節(jié)律，且在長(zhǎng)、短日照條件下，其呈現(xiàn)不同的節(jié)律性表達(dá)變化。據(jù)此推測(cè)，BnCOL2可能與CO功能類似，是控制苧麻開花性狀的侯選基因［25］。

谷氨酰胺合成酶在高等植物中參與氮代謝，調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)發(fā)育。Zheng等首次發(fā)現(xiàn)了3個(gè)苧麻谷氨酰胺合酶家族基因（BnGS），通過表達(dá)模式分析顯示BnGS1－1和BnGS2在葉生長(zhǎng)過程相對(duì)富集表達(dá)，說明它們?cè)贜攝取吸收中有重要作用［26］。BnGS1－2在韌皮部和木質(zhì)部高表達(dá)，暗示可能與纖維的形成發(fā)展有關(guān)。BnGS基因的識(shí)別有利于進(jìn)一步了解苧麻的飼用特性。

SAUR基因是生長(zhǎng)素早期應(yīng)答基因。Huang等首先在蕁麻科植物中識(shí)別到62個(gè)桑樹SAUR基因、56個(gè)大麻SAUR基因和71個(gè)苧麻SAUR基因［27］。隨機(jī)選取15個(gè)苧麻SAUR基因進(jìn)行表達(dá)分析顯示，SAUR基因在苧麻的生長(zhǎng)素生長(zhǎng)調(diào)控，干旱和高溫逆境應(yīng)答調(diào)控等多個(gè)生物學(xué)過程中具有功能［27］。

4 苧麻進(jìn)化馴化機(jī)制研究

苧麻在我國(guó)已經(jīng)有4700余年的栽培歷史，但其確切進(jìn)化馴化機(jī)制還不清楚。為此，Liu等開展了比較轉(zhuǎn)錄組研究以揭示其進(jìn)化選擇模式［28］。對(duì)野生青葉苧麻和栽培種苧麻中苧1號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，分別獲得59246和56932條表達(dá)基因序列。兩轉(zhuǎn)錄組序列比較分析發(fā)現(xiàn)，兩種間共識(shí)別到10745個(gè)直系同源基因，其中85個(gè)基因受到負(fù)向選擇，13個(gè)基因受到正向選擇。這98個(gè)基因大多數(shù)與抗病性和非生物逆境有關(guān)，說明生物和非生物脅迫是馴化的主要因素。另外，研究中還發(fā)現(xiàn)兩個(gè)與苧麻纖維產(chǎn)量相關(guān)基因呈現(xiàn)快速進(jìn)化，這很可能是人類祖先馴化選擇的結(jié)果?？梢?，野生苧麻向栽培種進(jìn)化是在自然環(huán)境和人工選擇的雙重選擇壓力下進(jìn)行的［28］。

5 分子標(biāo)記開發(fā)和應(yīng)用

苧麻的主要農(nóng)藝性狀都屬于復(fù)雜的數(shù)量性狀，在后代中呈現(xiàn)連續(xù)的表型變異，其遺傳基礎(chǔ)難以界定。隨著分子標(biāo)記的出現(xiàn)，使數(shù)量性狀基因位點(diǎn)（QTL）的遺傳定位成為可能。SSR標(biāo)記具有多態(tài)性好，基因組位置易于檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛用于作物的遺傳圖譜構(gòu)建，種質(zhì)資源鑒定，分子育種等［29］。但一直以來，苧麻中可用的SSR分子標(biāo)記非常匱乏，嚴(yán)重的阻礙了苧麻的遺傳及育種研究。為此，Liu等利用轉(zhuǎn)錄組序列大規(guī)模開發(fā)了苧麻的SSR標(biāo)記，使得苧麻中可用的SSR標(biāo)記由之前的不足100個(gè)增加到1827個(gè)［29］。這些標(biāo)記的開發(fā)為苧麻的遺傳及分子育種研究提供了堅(jiān)實(shí)的分子標(biāo)記基礎(chǔ)。之后，Chen等也利用苧麻纖維轉(zhuǎn)錄組序列開發(fā)了苧麻SSR標(biāo)記，使得標(biāo)記數(shù)目進(jìn)一步增加到4230個(gè)［30］。

為了開展苧麻農(nóng)藝性狀的遺傳分析，Liu等利用扦插繁殖技術(shù)構(gòu)建了苧麻F2無性分離群體?；诖巳后w，該團(tuán)隊(duì)繪制了苧麻首張SSR標(biāo)記遺傳圖譜，并對(duì)纖維產(chǎn)量等性狀進(jìn)行QTL定位分析，共發(fā)現(xiàn)了33個(gè)纖維產(chǎn)量相關(guān)QTL［31］。苧麻是高度雜合的物種，自交會(huì)導(dǎo)致纖維產(chǎn)量等性狀的衰退，甚至植株的死亡，因此，苧麻性狀具有雜種優(yōu)勢(shì)。通過對(duì)纖維產(chǎn)量相關(guān)性狀進(jìn)行遺傳分析，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)大量纖維產(chǎn)量相關(guān)的QTL具有超顯性效應(yīng)，從而他們提出大量超顯性QTL的存在是苧麻產(chǎn)量相關(guān)性狀雜種優(yōu)勢(shì)的遺傳基礎(chǔ)［31］。此外，Liu等也對(duì)4個(gè)開花相關(guān)的性狀進(jìn)行了QTL分析，共檢測(cè)到29個(gè)QTL［32］?？梢?，Liu及其團(tuán)隊(duì)在苧麻的數(shù)量遺傳學(xué)研究方面已取得了好的突破，他們率先繪制了苧麻的分子標(biāo)記遺傳圖譜，并完成了多個(gè)農(nóng)藝性狀的QTL定位。由于大量QTL的識(shí)別能為苧麻的分子標(biāo)記輔助選擇育種提供了目標(biāo)位點(diǎn)，他們的研究也極大的推動(dòng)了苧麻分子育種的發(fā)展。

6 問題與展望

苧麻是我國(guó)特色的天然纖維作物，在我國(guó)已有數(shù)千年的栽培歷史。近年來苧麻飼用功能的開發(fā)，進(jìn)一步突顯了該作物的重要性。然而，受制于苧麻遺傳和分子生物學(xué)學(xué)科的發(fā)展，苧麻的分子育種工作一直未起步。近10年來，高通量測(cè)序技術(shù)快速發(fā)展，并應(yīng)用于苧麻的遺傳和生物學(xué)研究中，使得苧麻遺傳和分子生物學(xué)學(xué)科快速發(fā)展，這為發(fā)展苧麻的分子育種提供新的契機(jī)。但是，高通量測(cè)序技術(shù)在推動(dòng)苧麻生物學(xué)研究中的作用還沒有完全釋放，在推動(dòng)苧麻生物學(xué)研究及分子育種研究，仍還有許多工作需要開展，其主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

（1）苧麻基因組特征仍未闡明。一般來講，基因組測(cè)序的完成及序列的釋放，將能極大的推動(dòng)物種的遺傳，分子生物學(xué)和分子育種工作的開展。但是，目前的苧麻的基因組研究還沒有完成，很大程度上限制苧麻生物學(xué)的研究。

（2）苧麻生物組學(xué)研究仍然沒有起步。變異組學(xué)和野生種泛基因組研究將能夠廣泛的挖掘作物的優(yōu)異基因資源，以推動(dòng)作物性狀生物學(xué)機(jī)制研究。目前，高通量序列分析技術(shù)使得水稻，大豆，黃瓜等主要作物都相繼完成了相關(guān)的研究，但苧麻中相關(guān)的研究仍然沒有開展。

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App lication of High－throughput Sequencing Technology in the Research of Ram ie（Boehmerianivea L．Gaud）Biology

YILangbo1，LIFu1，CUIGuoxian2
（1.College of Biology and Environmental Sciences，Jishou University，Jishou，Hunan 416000，China；2.Hunan Agricultural University，Changsha，410128，China）

In the past ten years，the high－throughput next－generation sequencing（NGS）technology appeared and developed rapidly，and itwaswidely applied inmedicine，life sciences，agriculture and so on.The NGS technology shows several advantages than traditional Sanger sequence，such as low－costand high efficiency，whichmade thede novoassembly of genome and transcricptome become feasible in non－model species.Ramie is an important natural fiber crop in China，and both its fiber yield and plant acreage in China accounted for 90%of the global yield and acreage.It is of crucial importance to analyze its formationmechanism of traits formolecular improvement.In recent years，domestic and international scientists carried a great deal of studies for the ramie biology based on the transcriptome analysis by high－throughput NGS technology in order to understand the biologicalmechanism of traits.In conclusion，the NGS technology has not only greatly promoted the development of trait biology，but also provided a basis formolecular breeding in ramie.

high－throughput next－generation sequencing technology；ramie；transcriptome；gene expression；SSR marker；QTL

S563.1

A

1671－3532（2017）02－0088－06

2017－01－17

易浪波（1980－），女，湖南漣源人，碩士，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，主要從事植物學(xué)研究。E－mail：26063568＠qq.com

*通訊作者：崔國(guó)賢（1963－），男，教授，博士／博士生導(dǎo)師，從事苧麻栽培和遺傳育種研究。E－mail：gx－cui＠163.com