果树品种鉴定方法概述

发布时间:2023-09-23 21:34:31    浏览:

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  福建果树总第123FujianFruits2002.文献综述果树品种鉴定方法概述(福建省农科院果树研究所)在不同的地域,果树的同名异物和同物异名的现象十分普遍,不少品种的谱系关系不清,这对生产和遗传育种工作都是不利的。果树品种的鉴别,传统做法是以形态学为主,随着生化分析和分子生物学技术的飞速发展,品种的鉴定正在从宏观走向微观,鉴定过程从费工费时向快速简便发展,鉴定的精度也日益提高。下面对三种鉴定方法作一简介。形态学鉴定传统上对果树品种的鉴定,主要根据植株的综合性状如种子、幼苗、成年植株、叶、花、果、花粉等进行判定。李来荣等把福建省荔枝品种按果形分为四个类型,即长卵形、心脏形、短心脏形、圆形;周其明将广东省荔枝品种分为三个类型,七个品种群,以果皮特征为第一级标准、果形为第二级标准、其它性状为第三级标准进行分类;柯冠武等根据对龙眼花粉形态的观察揭示品种的亲缘关系和系统发育演变的趋势。形态学鉴定观察直观且操作简单,但亲缘关系和植物形态学分类在某些情况下是不一致的,因为基因表达和调控所引起的形态变化受到植物个体发育和环境的影响,有时仅根据农艺学性状难以辨认其遗传背景的异同,这些形态特征同时还受到鉴定人的人为因素的影响,有时不同专家对同一样品的鉴定结果也有差异,且随着现代育种科学的发展,不同品种间外观形态的差异越来越小,因此单纯靠形态上的差异来鉴定品种也变得越来越困难。生化鉴定法生化鉴定法是发展快、应用面广、准确性较高的鉴定方法。它是在分子水平上对不同遗传特性(即不同基因型)的品种进行辨别,其中同工酶的电泳技术作为分类和鉴定手段,在上个世纪70年代已成功地应用于高等植物。同工酶是具有相同催化功能而结构及理化性质又不同的酶的分子类型,是基因表达的比较稳定的功能蛋白,其结构的差异来源于基因类型的差异。同工酶技术的应用大大扩展了我们对种的遗传过程的认识,因为它第一次用比较简单而直观的方法识别出了大量的基因位点和每个位点的多态性,并能把遗传变异数量化。在此之前,只能通过杂交实验来鉴定个别形态上观察到的隐性或显性突变。许多酶是生物所共有的,大都是单基因位点控制,在凝胶上同一位置的同工酶带又基本上反映了编码该酶蛋白质的DNA序是相同的,有较好的同源性和可比性。同工酶的电泳分析已经成为检测遗传变异的重要手段。目前常用的同工酶有过氧化物酶、酯酶、酸性磷酸酶、磷酸葡萄糖异构酶、磷酸葡萄糖变位酶、乙醇脱氢酶、6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶等。同工酶电泳的基本程序一般为:样品采集、研磨提取、制胶、上样、电泳、染色和酶谱记录。近年来,应用同工酶研究果树品种特征及亲缘关系等报道较多,在柑桔、苹果、葡萄、桃、李、猕猴桃、龙眼、荔枝等果树上,已取得较大的进展。同工酶谱带分09析在品种鉴别、遗传分析和分类研究上有着一定的应用前景。但此方法也有其局限性,如同工酶的表达在时间和空间上的特异性又影响其在不同组织或器官中的分布和活性。另外,环境因素对基因表达的影响有时也会使同工酶鉴定产生引起争论的结果。为避免上述原因造成的误差,电泳时,所选材料的年龄、器官、组织、部位等都应该尽量相同。此外同工酶鉴定法不适合于一些作物,如辣椒,在其杂种与亲本之间尚未检测出有差异的同工酶谱。DNA分子标记技术检验法品种间形态和生化上的区别,归根到底是基因(DNA)上的区别。DNA分子标记技术即是通过对品种DNA的多态性即DNA基序列的差异进行分析,从而鉴别不同品种。其检测对象是品种的DNA片段(基因),没有器官的特异性,不受环境的影响,有较高的准确性、稳定性和重复性。目前,在作物品种鉴定中应用的有基于SouthernRFLP技术和基于PCRRAPD、SSR技术及结合于Southern杂交和PCR反应的AFLP技术等。下面介绍其技术原理及其在果树品种鉴定上的应用概况。RFLP技术RFLP(RestrictionFragmentLengthPoly-morphism)即限制性片段长度多态性,是由Grodzicker(1974)最早创立的,是分析不同生物个体间基因细微差异的可靠方法。它的基本原理是:当用限制性内切酶切割不同品种的DNA时,会产生相当多的数目和大小不等的DNA片段。将其进行电泳,并利用放射性同位素标记的DNA作探针进行分子杂交,来揭示与探针同源的酶切片段在长度上的多态性,从而将不同品种区别开来。由于同种作物不同品种间能找到较多RFLP记,利用某一品种特定的RFLP可以准确地标记该品种,因而该项技术在品种鉴定和亲缘谱系分析中占有重要地位。作为一种遗传标记,RFLP具有以下优点:直接研究基因的组成,其变异不受显隐性关系、环境条件和发育阶段的影响,具有稳定遗传和变异性的特点。反映的是整个基因组的遗传信息,而且每个RFLP标记检测方便,区分能力强。但该技术也存在一些不足之处:多态有限、成本昂贵、费时,同时放射性同位素的使用会影响人体安全,从而限制了该技术在实践中的应用。RAPD技术RAPDrandomamplifiedpolymorghicDNA)随机扩增DNA片段多态性分析是1990年Williams和Welsh两个研究小组几乎同时发现的一种新的分子标记技术。RAPD技术是以PCR技术为基础通过随机引物的扩增来检测DNA的多态性。由于RAPD术具有简便、快速、准确、灵敏度高等特点,一经诞生即得到广泛重视和应用,与其它分子标记技术一起极大地促进了人类对生物遗传规律的认识。RAPD标记是以DNA合酶链反应(PCR)技术为基础,利用一系列人工合成的、碱基顺序随机排列的寡聚核10bp)为引物,以从组织分离得到的DNA为模板,进行PCR扩增。扩增产物经琼脂糖或聚丙烯酰胺凝胶电泳分离后,通常用溴化乙锭(EB)染色,在紫外透射仪上检测多态性。扩增产物的多态性便反应了基因组相应区域(DNA)的多态性,这样就形成了RAPD标记。目前RAPD技术已成功地应用于多种果树的品种鉴定和亲缘关系研究。如张立平等对葡萄属33种及品种材料进行RAPD分析,将供试33个材料分为9个特殊类型,美洲葡萄类群聚为一个类型,起源于我国的东亚类型分属8个类型,圆叶葡萄单独为一个类型。曾有人认为越桔品种是来源于同一单株的2个株系,但缺乏证据。Aruna等用19个随机引物对这二者的基因组DNA进行PCR扩增,在扩增的186条谱带中,二者的带型完全重叠,从而证实了前人的设想。丁晓东等利用RAPD标记研究了荔枝品种的亲缘关系,从50个10碱基的随机引物中获得了37个多态性RAPD标记,通过聚类分析把34个荔枝品种分成4RAPD标记克服了同工酶检测位点少、取样受季节、组织、器官和发育时期影响的缺陷,与常规PCR相比,不需要预先知道扩增区域两端的核苷酸序列;与RFLP比,RAPD技术操作简便、安全。此外,RAPD 引物没有物种特异性,合成一套引物 可用于不同物种基因组的分析。 然而,RAPD 技术也并非十全十美。首 先表现在RAPD 标记在绝大多数情况下是显 性标记,只有在极少数情况下才表现为共显 性标记(待扩增的 DNA 的变异如发生在引 物结合位点为显性标记,发生在扩增区域则 可能为共显性标记)。因此,绝大多数情况 下,RAPD 标记不能区别显性纯合基因型与 杂合基因型。克服RAPD 技术这一缺陷的方 法是将RAPD 标记转化为其它共显性标记。 例如,将RAPD 检测中出现的特异带克隆或 重扩增用作探针,进行分子杂交,将 RAPD 标记转化为 RFLP 标记。其次是 RAPD 技术 的稳定性较差。RAPD 技术是以 PCR 反应为 基础的,因此对反应条件极为敏感,反应条 件的细微变化可能会影响到扩增结果的重复 性。然而只要保持实验操作的稳定性和一致 性,RAPD 的扩增结果还是不难重复的。除 此以外,RAPD 技术通用性差。不同物种 RAPD反应不同,这就要求在实际操作中, 根据实际情况,在借鉴其他相近物种 RAPD 反应条件的基础上,建立适于本物种的 RAPD 反应条件。只要某一物种的 RAPD 应条件一旦建立,该物种的RAPD 操作将变 得简便、快速。 AFLP技术 AFLP 技术是基于对限制性片段的选择 性扩增,基因组 DNA 被限制性内切酶切割 后,将限制性片段的末端连上双链接头,根 据接头序列和相邻的限制性位点序列设计引 物对限制性片段进行扩增。扩增产物经电泳 检测后再比较其谱带的差异。AFLP 技术的 特点是 DNA 用量少,灵敏度高,不需要预 先知道基因组的信息。一般一次反应可得到 50 150个扩增片段,尽管其多态性不一定 是最高的,但一次实验能比其它标记得到更 多数量的带,被认为是效率最高的标记。 AFLP 采用长引物和更高的退火温度进行 PCR,比RAPD 等其他以 PCR 为基础的分子 标记具有更好的重复性。AFLP 检测的位点 数多,保证了其鉴定的高度准确性,被公认 为园艺作物建立指纹图谱效率最高的标记。 如祝军等用经过筛选后的4 对引物组合,每 对引物都可区分供试的所有 25 个重要的苹 果品种,其中包括红富士—短枝红富士、金 对突变系品种。欢迎订阅2003 年期刊 《中国园艺文摘》(原名《中国农业文摘———园艺》)是农业部主管、中国农业科学院科技文献信息中心 主办的非盈利性文摘期刊。双月刊,大16 开,64 页,每期定价10 元,全年共60 元。国内邮发代号为18 139,全国各地邮局均可订阅,也可直接汇款至本刊编辑部订阅。地址:北京中关村南大街12号中国农业 科学院科技文献信息中心 邮编:100081 电线《农资科技》杂志由中国农业生产资料集团公司主办,是全国农资系统唯一面向国内外公开发行的刊 物。双月刊,大16 开本,四封彩色精印,单价6 元(含邮资),全年价36 元。全国各地邮局均可订阅,邮 发代号82 744,也可向编辑部汇款订阅。地址:北京市车公庄西路25 号中国农资集团公司《农资科技》 编辑部 邮编:100044 电线 《种植与养殖》由中国人民大学主办,是目前中国唯一汇集国内公开出版发行的所有种植与养殖类报 刊信息的文摘期刊。邮发代号:18 278,每册定价4.50 元,全年价108 元,半年价54 69268351通讯地址:北京地安门邮局22 号信箱《种植与养殖》发行部 邮编:100009 电线

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