趙慧

摘 要：本文對QTL作圖的原理、定位的必要條件及其常用統(tǒng)計方法做了簡單介紹，綜述了6種分子標記在果樹上的應(yīng)用和近年來國內(nèi)外在果樹數(shù)量性狀遺傳的研究進展

關(guān)鍵詞：果樹，數(shù)量性狀，研究進展，QTL，應(yīng)用

果樹的抗逆性 、抗蟲性、抗病性 、產(chǎn)量、果色 、品質(zhì) 、熟期、樹冠等重要農(nóng)藝性狀均表現(xiàn)為數(shù)量遺傳，控制數(shù)量性狀的基因稱為多基因或微效基因，它們在染色體上的位置稱為數(shù)量性狀基因座（quantitative trait locus，QTL）。

近年來，對果樹QTL已進行了大量的研究，取得了不少成果和進展。本文就有關(guān)這方面的研究現(xiàn)狀作一簡要綜述。

一、QTL定位策略

1.QTL作圖原理及QTL定位的必要條件

QTL作圖是通過分析整個染色體組的DNA標記和數(shù)量性狀表型值的關(guān)系，將QTL逐一定位到連鎖群的相應(yīng)位置，并估計其遺傳效應(yīng)。一般步驟包括：（1）構(gòu)建遺傳連鎖圖;（2）選擇具有相對性狀的純系進行雜交，獲得適宜的作圖群體;（3）檢測分離世代群體中每一個體的標記基因型和數(shù)量性狀值;（4）分析標記基因型和數(shù)量性狀值的相互關(guān)聯(lián)，確定QTL在染色體上的相對位置，估計QTL的有關(guān)遺傳參數(shù)。

2.QTL定位的統(tǒng)計分析方法

利用分子標記正確進行QTL定位及其效應(yīng)的估計，主要依賴于QTL作圖的統(tǒng)計模型和方法，20世紀80年代以來，先后發(fā)展了20多種QTL作圖的統(tǒng)計方法，應(yīng)用比較廣泛的主要有以下幾種：

（1） 單一標記分析法。單標記分析法就是通過方差分析、回歸分析或似然比檢驗，比較不同標記基因型數(shù)量性狀均值的差異。如存在顯著差異，則說明控制該數(shù)量性狀的QTL與標記有連鎖。

（2）區(qū)間作圖法。區(qū)間作圖法即通過利用相鄰的一對遺傳標記來檢測該遺傳連鎖區(qū)間與數(shù)量性狀觀測值之間的相關(guān)是否顯著。該方法已廣泛應(yīng)用于包括植物的遺傳研究中，并曾被認為是構(gòu)建QTL圖譜的標準方法。

（3）復(fù)合區(qū)間作圖法。為了克服區(qū)間作圖法的上述缺陷以及能利用多個遺傳標記的信息，Zeng等發(fā)展了復(fù)合區(qū)間作圖法，并將多元回歸分析引入?yún)^(qū)間作圖，實現(xiàn)了同時利用多個遺傳標記信息對基因組的多個區(qū)間進行多個QTL的同步檢驗。該方法要點是，對某一特定標記區(qū)間進行檢測時，將與其他QTL連鎖的標記也擬合在模型中以控制背景遺傳效應(yīng)。

（4） QTL定位的混合線性模型方法。朱軍等于1999年提出了包括加性效應(yīng)、顯性效應(yīng)及其與環(huán)境互作效應(yīng)的混合線性模型復(fù)合區(qū)間作圖方法和可以分析包括上位性的各項遺傳主效應(yīng)及其與環(huán)境互作效應(yīng)的QTL作圖方法。該方法把群體均值、QTL的各項遺傳主效應(yīng)（包括加性效應(yīng)、顯性效應(yīng)和上位性效應(yīng)）作為固定效應(yīng)，而把環(huán)境效應(yīng)、QTL與環(huán)境互作效應(yīng)、分子標記效應(yīng)及其與環(huán)境的互作效應(yīng)以及殘差作為隨機效應(yīng)，將效應(yīng)估計和定位分析結(jié)合起來，進行多環(huán)境下的聯(lián)合QTL定位分析，提高了作圖的精度和效率。

二、果樹分子遺傳作圖所利用的分子標記

果樹的抗逆性 、抗蟲性、抗病性 、產(chǎn)量、果色 、品質(zhì) 、熟期、樹冠等重要農(nóng)藝性狀均表現(xiàn)為數(shù)量遺傳。最早證實遺傳標記與 QTL連鎖遺傳關(guān)系的是 Sax， 他用菜豆作試材時發(fā)現(xiàn)種皮顏色與種子平均大小有密切關(guān)系。要構(gòu)建 QTL圖譜首先必須建立起與QTL相連鎖的分子標記，分子標記數(shù)目越多并與 QTL連鎖越緊密 ， 就越有可能準確地估計QTL的位置。

1.同工酶技術(shù) （isoenzym et echnology）

同工酶標記是顯性標記，父母本的基因型在后代都可檢測出來，在遺傳背景不十分清楚的條件下，同工酶標記的確不失為一種好的標記。果樹植物在遺傳背景不十分清楚的情況下，將同工酶標記和其他分子標記相結(jié)合進行，其準確性會提高。

2.RFLP技術(shù) （restrictionfragment lengt hpolymorphism ，RFLP）

基因組 DNA經(jīng)特定的限制性內(nèi)切酶消化后，會產(chǎn)生大量的 DNA片段，通過 Southern雜交技術(shù)，就可以將與特定探針雜交的DNA片段識別出來。兩個親本間的 DNA片段的差異 （多態(tài)性 DNA片段）會在后代中發(fā)生分離，所以 RFLP獲得的多態(tài)性 DNA片段可用于分子遺傳作圖。RFLP是一種用于分子遺傳作圖較好的共顯性標記。Wang等利用 RFLP 技術(shù)構(gòu)建了甜櫻桃 （RSXEB） 的連鎖圖 ， 母本 RS圖譜有 126個 RFLP標記 ， 由 19 個連鎖群組成，總長 461.6 cm;父本 EB圖譜有 95 個 RFLP標記，由 16個連鎖群組成，總長 279.2 cm。

3.RAPD技術(shù) （randomamplifiedpolymor phicDNA，R APD）

RAPD技術(shù)是 由美 國的 Williams和 W elsh。兩 個 研究小 組 于 1990年 同時 發(fā)展 起 來 的技 術(shù) ，它 以PCR反應(yīng)為基礎(chǔ)，采用 1Obp的寡核苷酸為引物進行模板 DNA多態(tài)片段的隨機擴增和檢測 。由于 RAPD技術(shù)不需要事先獲得模板 DNA序列信息，省略了 RFLP所需的克隆探針制備、同位素操作 和 Southern印跡 雜 交 等 步 驟 ，而 且 所 需DNA樣品量小、設(shè)備及技術(shù)簡單 、周期短 、擴增沒有特異性、合成一套引物可用于不同物種基因組的分析，因而受到研究者的普遍青睞。Hemmat等利用 RAPD并結(jié)合 BSA技術(shù) ， 獲得了與抗蘋果虎皮病 （scab）基因緊密連續(xù)的 RAPD標記。西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院利用該技術(shù) ， 成功獲得了分別與抗葡萄 5 種主要真菌病基因連鎖的 RAPD標記 8個。

4.AFLP 技術(shù) （amplificationfragm entlengthpolymor phism，AFLP）

AFIP是 1993年 由荷 蘭 Keygene公 司Zabeau等 發(fā) 明 的一種 DNA 分子 標記 技 術(shù)。主要 過 程 是 限 制 性 酶 切 片 段 的 選 擇 性 擴 增，AFLP結(jié)合 了 RFLP的穩(wěn)定性和 PCR技術(shù)高效性 的特點 ，不 需 Southern雜交 。AFLP多 態(tài)性高，可 檢 測 5O～ 100甚 至 更 多 的 擴 增 片 段。AFLP是一種十分理想有效 的分子標記 ，現(xiàn)已應(yīng)用于核果類果樹 的遺傳作 圖、DNA指紋 圖譜鑒定、遺傳多樣性分析 、基因標記等許多研究領(lǐng)域。但因試劑盒成本較貴 ， 果樹植物應(yīng)用該技術(shù)進行遺傳作圖不多見。

5.SSR 技術(shù) （simplesequencer epeat ，SSR）

SSR 稱為簡單串聯(lián)重復(fù)序列， 或稱為簡單串聯(lián)重復(fù)序列多態(tài)性 （shorttandemrepeatpolymorphism，STRP） ， 或稱為微衛(wèi)星序列 （microsatellite）。高等生物的基因組 DNA中 ， 普遍存在 1～6 個堿基對組成的簡單重復(fù)序列， 而且發(fā)現(xiàn)植物中 AT和 CAT是一種較普遍的重復(fù)。

三、QTL在果樹上的研究現(xiàn)狀

目前， 已在核果類果樹分子連鎖圖譜上發(fā)現(xiàn)許多數(shù)量性狀位點，Dirlewanger等利用桃 FefialouJalousia與油桃Fantasia雜交 獲得 的 63株 F2群 體，使用 同工酶、RFLP、RAPD和 AFLP技術(shù)構(gòu)建了一個遺傳 圖譜 ，并分析了果實鮮重、pH值、可滴定酸、糖 （蔗糖、山梨醇 糖、果糖 ）、有機酸（蘋果酸、檸檬酸、奎尼酸）的QTLs，并發(fā)現(xiàn)它們集中分布在 2個連鎖群上。

四、展望

對于果樹育種而言， 驗證在某個雜交組合里發(fā)現(xiàn)的QTLs在不同組合和不同遺傳背景下的穩(wěn)定性是極其重要的，也就是說我們需要發(fā)現(xiàn)那些“通用”的QTLs。 然而由于缺乏合適的標記系統(tǒng)，驗證不同遺傳背景下QTLs的效應(yīng)在目前構(gòu)建的遺傳圖譜的基礎(chǔ)上很難進行。 如果能夠利用QTLs位點本身作為標記，即利用控制性狀表達的基因作為遺傳標記，連鎖平衡帶來的問題就會大大減少， 同時標記輔助選擇的效率也會得到提高。

參考文獻：

[1] 朱軍.復(fù)雜數(shù)量性狀基因定位的混合線性模型方法[A].王連錚，戴景瑞（主編）：全國作物育種學(xué)術(shù)討論會論文集[C].

基金項目：甜櫻桃新品種創(chuàng)制與節(jié)本提質(zhì)增效技術(shù)研究（2018J12SN081），大連市科技創(chuàng)新基金項目;甜櫻桃果實大小相關(guān)基因的篩選與驗證（**），大連市青年科技之星項目。