分子标记在黄瓜遗传育种中的研究进展
作者：张新俊 梁改荣
来源：《河南农业·综合版》 2013年第10期
河南农业职业学院 张新俊 开封县农业局 梁改荣
摘 要：分子标记技术在黄瓜遗传育种中应用广泛，一是黄瓜遗传图谱的构建；二是种质资源的遗传多样性和亲缘关系；三是分子标记辅助育种；四是品种纯度鉴定。并对分子技术在黄瓜育种上的应用进行了展望。
关键词：分子标记；黄瓜；遗传育种；应用；展望
生物技术的发展给黄瓜遗传育种研究提供了新的手段，分子标记作为一种基本的分析手段，是继形态标记、细胞标记和生化标记之后发展起来的一种新的较为理想的遗传标记形式。分子标记技术作为一项新技术，已开始广泛应用于黄瓜遗传育种的研究。以下就目前分子标记在黄瓜遗传育种中的应用及展望综述如下。
一、黄瓜遗传图谱的构建
遗传图谱是黄瓜遗传育种及分子克隆应用研究的理论依据和基础，由于形态标记和生化标记数目较少，且特殊遗传材料培养困难及细胞学研究工作量大等原因，应用这些标记得到较为完整的黄瓜遗传图谱很少。分子标记可提供大量的遗传标记，而且可显著提高构建遗传图谱的效率。
（一）遗传图谱构建的步骤
第一，根据遗传材料之间的多态性确定亲本组合，建立作图群体。
第二，群体中不同植株或品系的标记基因型的分析。
第三，标记间连锁群的确定。
（二）遗传图谱构建的研究进展
黄瓜具有7条染色体（2n=2x=14），黄瓜连锁图应具有7个连锁群，总长度为750～1 000 cm。 黄瓜遗传基础狭窄，更接近于自花授粉作物，因此，黄瓜遗传图谱的构建进展缓慢。
黄瓜遗传图谱的构建为黄瓜品种资源的研究、育种中亲本材料的选择选配、育种方案的制定提供了依据，以及为基因定位、物理图谱的构建、基因克隆等奠定了基础。
由众多研究结果可以看出：黄瓜的遗传图谱构建仅仅是连锁图谱的构建，基因组图谱的构建却没有报道；黄瓜是蔬菜中研究较深入的一种，但却没有对基因组进行研究。水稻基因组图谱已于2001完成，国际茄科基因组计划也已开始，所以，分子标记为黄瓜基因组的研究奠定了基础。
国内外在黄瓜连锁图谱构建上取得了一定成就，但与水稻、小麦、番茄等作物相比，其标记或基因的密度、覆盖长度、与传统遗传图谱的整合程度等都相差很远。
2009年，时秋香等利用黄瓜近等基因系纯雌株WI1983G（基因型为FFMM）与两性花株WI1983H（基因型为FFMM）为亲本，以WI1983H为回交亲本构建了BC1代分离群体，采用SSR
及SCAR分子标记技术，获得了3个与M基因紧密连锁的标记SSR23487、SCAR123和SSR19914。这3个分子标记的获得不仅可以用于分子标记辅助选择育种，而且为最终M基因的克隆打下了基础。
2010年，王军辉等利用抗黄瓜花叶病毒病（CMV）的黄瓜材料F-3和感CMV的黄瓜材料HZL04-1为亲本，构建包含190个F2后代的遗传作图群体，结果表明：采用SSR、EST-SSR和SCAR
3种分子标记技术对该群体进行遗传连锁分析，获得1个包含170个SSR标记，6个EST-SSR标记，3个SCAR标记的黄瓜遗传连锁图谱，为黄瓜抗CMV的QTL定位奠定了基础，并确定了连锁群与染色体之间的对应关系。
二、种质资源的遗传多样性和亲缘关系
黄瓜品种的分类方法较多，主要是从地理分布和形态上对不同变种或类型进行界定。分子标记可以有效地鉴别黄瓜种质资源之间的亲缘关系，明确了易杂交成功的品种，缩短了获得黄瓜杂种一代的时间。因此，对黄瓜各个生态型之间的亲缘关系进行研究，有助于合理引进国外种质资源和充分利用野生种质资源，有效地进行亲本选择选配，提高育种效率，为品种资源的
鉴定与保存、探究黄瓜的起源与发展进化、远缘杂交亲本的选配、预测杂种优势提供理论依据。
开展黄瓜的遗传多样性和亲缘关系研究，对了解黄瓜遗传多样性分布和种质间的遗传关系，鉴别和发现新的基因源，促进黄瓜种质资源的收集保存和有效利用具有非常重要的意义。
分子标记用于黄瓜系谱分析国内外已有多篇报道。2007年，王佳等利用ISSR技术对46份黄瓜材料分析，8个ISSR引物在46份黄瓜种质中共扩增出42条带，多态性带的比例为85.71%。聚类分析结果表明，46份黄瓜材料可以被分为四大类，虽然不能完全按照生态型将现有黄瓜资源完全聚类，但总体而言，来自于同一生态型的多数资源可以聚在不同的类或亚类中。2008年，王惠哲等用AFLP分子标记对4种不同类型黄瓜种质资源进行了多态性分析。利用NTSYS软件分析遗传相似系数，UPGMA方法聚类，构建亲缘关系系统图。从50对AFLP引物中筛选出24对多态性高、扩增稳定、重复性好的引物。试验结果表明AFLP标记位点多，重复性好，可以揭示不同类型黄瓜种质之间的遗传基础。
三、分子标记辅助育种
黄瓜育种中的分子标记辅助是通过分析与目标基因紧密连锁的分子标记来判断目标基因是否存在。利用分子标记不仅可定位目标基因，也可利用与目标基因紧密连锁的分子标记追踪目标基因，进而进行分子标记辅助选择，其快速、准确的优越性已在实践中表现，尤其是在抗性育种中的应用。
Hallden等找到了与抗病基因紧密连锁的PCR标记，并设计了自动化操作设备，每天可对4 800个样品进行分析。
2006年，罗建华等以抗病的“秋棚”和感病的“欧洲8号”杂交获得的115份重组自交系(RL)为材料，进行了黄瓜抗ZYMV2CH遗传规律和连锁分子研究。结果表明：病情指数在黄瓜RL群体呈双峰分布，表明其对ZYMV的抗性是受主基因控制的性状，但也存在微效基因的修饰作用，该标记可以作为黄瓜抗ZYMV辅助选择的分子标记。
2008年，白智龙等利用黄瓜抗霜霉病纯系S94（华北型）和感霜霉病纯系S06（欧洲型）构建永久群体，采用温室人工喷雾接种法，在春、秋两季分别进行霜霉病抗性鉴定分析。在已构建的永久群体遗传图谱基础上，使用WinQTLCart2.5软件进行复合区间定位(LOD≥3.0)，报道了黄瓜霜霉病抗性的QTL分析。结果显示，在春、秋两季各检测到了黄瓜霜霉病抗性的3个QTLs集中分布在第1和第6连锁群上。
四、品种纯度鉴定
种子纯度鉴定的研究方法主要来源于遗传标记。由于分子标记具有迅速、准确的特点，在检测良种质量，保护名、特、优种质及育成品种的知识产权等方面有着广泛的应用。在种质资源研究中，应用分子标记可有效地鉴别栽培品种，消除同名异物、同物异名的现象，确定保护种质资源遗传完整性的最小繁种群体和最小保种量，进行核心种质筛选和种质资源的分类等。
Matsuura等发现利用RFLP分析可快速检测黄瓜杂交一代F1品种的纯度。
1999年，邓义才等用40个随机引物(P1-P40)对亲本和F1样本的DNA进行了PCR扩增，发现P14和P27这两个随机引物可稳定地扩增出在亲本间出现差异明显的多态性片段，能够清晰明确地鉴别亲本。用P14和P27对亲本G992-2和987各35个DNA样本进行RAPD分析，从显示的结果分析表明，扩增产物在各亲本间所表现的多态性是完全一致的，可用于种子纯度检测。
2006年，李丽等利用相关序列扩增多态性（SRAP）分子标记技术对35份不同类型的黄瓜品种进行了指纹图谱遗传多态性分析，从38对引物组合中筛选出3个多态性高的引物组合，此3对引物扩增得到的图谱可将35份黄瓜品种完全区分开来。用SRAP分子标记技术得到了两个黄瓜品种杂交组合F1与亲本的指纹图谱中的鉴别条带，可用于黄瓜杂交种的纯度检测。
2010年，卢锐等以黄瓜杂交品种哈研808及其亲本为试验材料，利用102对EST-SSR引物对其进行纯度分析，筛选合适的引物，结果表明：有2对EST-SSR引物能够用于黄瓜杂交种子纯度的鉴定。
通过分子标记对亲本和F1的DNA进行扩增，建立起指纹图谱，通过比较鉴别条带，可以有效地鉴定F1品种纯度，进而判断杂种优势。通过分子标记鉴定品种纯度，可以合理筛选品种，缩短育种时间。
五、展望
分子标记技术已渗透到黄瓜遗传育种研究的各个方面，有力地推动了黄瓜育种的进程。新的分子标记不断出现和完善，必将为分子育种发挥更大的作用。
首先，将分子标记辅助选择与传统育种经验相结合，合理利用多态性高的分子标记。任何一种分子标记都具有各自的优缺点，根据研究对象和研究目的的不同，选用合适的分子标记，
尤其注意对那些操作简单、稳定性和重复性好、成本低廉、安全高效的分子标记的引进和吸收。
其次，现有的黄瓜作图亲本大多为加工类型黄瓜，而我国黄瓜以鲜食为主，因此，应以鲜食型黄瓜作为作图群体构建分子图谱，并对该类型黄瓜的重要农艺性状进行基因定位。
第三，发展和利用永久性作图群体来构建遗传图谱，如，NILs、RILs和DH群体。
第四，对野生种质资源和国外资源的引进和充分利用，通过远缘杂交和原生质体融合技术，创新种质，拓宽黄瓜遗传背景，提高杂种优势。
分子标记在黄瓜遗传育种中的研究进展
