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第１４期总第１９２期 内蒙古科技与经济 Ｎｏ．１４，ｔｈｅ １９２ｔｈ ｉｓｓｕｅ
２００９年７月 Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｅｃｏｎｏｍｙ Ｊｕｌ．２００９
分子标记在玉米育种中的应用
毛梅芬
（博平镇农业技术推广站，山东茌平 ２５２１００）
摘要：文章介绍并讨论了玉米ＤＮＡ分子标记的类型、特点及其在玉米育种中的应用。
关键词：玉米；ＤＮＡ；分子标记Ｉ玉米育种
中图分类号：￥５１３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７－－６９２１（２００９）１４一００５９一０１
１玉米育种中利用分子标记的类型及特点 内容，它决定了这些自交系在今后育种实践中的有
玉米是利用分子标记最早的作物之一［１］，目前 效利用［３］。但是，利用分子标记遗传距离预测杂种优
应用较多的类型主要有： 势尚处于探索阶段。
１．１ ＲＦＬＰ（限制性片段长度多态性）标记 ２．３在玉米种子纯度检验中的应用
主要优点是多态性丰富，检测效率高，结果稳定 ２０世纪，科技进步促进玉米生产的大发展，玉
可靠，而且标记性状为共显性，易于区分杂合体和纯 米已成为重要的粮食、饲料、经济兼用作物．在农业
合体。 生产中占有重要的地位。我国玉米种植面积和总产
１．２ ＲＡＰＤ（随机扩增多态性：ＤＮＡ）标记 量都居世界第二位。品种纯度是玉米种子的主要质
主要优点是建立和应用均简便、快速、费用低、 量指标，对玉米的产量和产品品质都有直接而显著
无放射性。 的影响。玉米种子纯度鉴定技术是当前我国种子检
１．３ ＳＳＲ（简单重复序列多态性）标记 验工作的重点与难点之一，也是种子管理工作中迫
主要优点是可靠性强，重复性高，多态性丰富， 切需要解决的问题。随着生物技术的不断发展，玉米
属于共显性标记，不使用同位素，具有ＰＣＲ方法的 种子纯度检验也已发展到了ＤＮＡ分子标记阶段，从
优点。 而使玉米种子纯度检验变得简便、快捷而有效。目
１－４ ＡＦＬＰ（扩增片段长度多态性）标记 前。玉米种子纯度检验的方法大致有３种，即大田形
该标记被认为是兼有ＲＦＬＰ和ＲＡＰＤ两种标记 态学鉴定法、生化标记、ＤＮＡ分子标记。传统的大田
的长处，能提供更多的多态性信息，是ＤＮＡ多态性 形态鉴定法在生产实践中虽然是一种较为可行的方
检测的一种非常有用的技术。缺点是该标记需要较 法，但大田鉴定需额外占用土地、周期长、花费大、受
好的仪器设备，建立和应用标记比较费时费钱，同时 季节限制。生化鉴定法是近年来发展很快、应用面
对ＤＮＡ纯度和内切酶的质量要求较高． 广、准确性高的种子纯度鉴定方法，它在分子水平上
２分子标记在玉米育种中的利用 对不同遗传特性的种子给予鉴别，有准确、可靠、快
２．１玉米种质资源鉴定中的应用 速和不受外界环境条件影响的特点。但有些亲缘关
种质遗传基础狭窄是中国玉米育种难以取得突 系比较近的自交系及其杂交种区别比较难。ＤＮＡ分
破性进展的重要原因之一。玉米种质扩增、改良与创 子标记的应用．使种子纯度鉴定进入了基因水平。它
新是根本解决种质基础狭窄问题的唯一途径。所以， 以种子的ＤＮＡ片段直接作为检测对象。具有很高的
玉米种质资源遗传背景和遗传关系的确立在玉米育 准确性、稳定性和重复性。为作物品种鉴定与纯度分
种中起着十分重要的作用，从２０ ｔｉｔ纪８０年代以来， 析提供了更为准确、可靠、方便的方法，不受季节、环
育种工作者通过各种方法对我国玉米种质基础进行 境限制，不存在表达与否的问题。李群Ｈ１等２００４以
了探索，将我国玉米自交系进行了类群划分，但是这 登海１１号玉米杂交种，建立了一套利用ＳＳＲ标记技
些方法未考虑人工选择和遗传漂移的作用，加之系 术进行玉米杂交种纯度鉴定的技术规程。该操作程
谱资料的不完整性，在进行遗传变异分析时存在一 序简单、快速、对仪器设备要求较低，易于推广．
定局限性，我国现在保存玉米种质资源１．７万份，已 ３结束语
建成了中国作物种质资源信息系统，但是将潜在的 综上所述，玉米ＤＮＡ分子标记的研究取得了令
资源优势转化成现实优势，急需对这些资源进行鉴 人瞩目的进展。随着分子生物学的发展，相信会成为
定，而通过分子标记技术对其遗传关系的确定有助 生命科学的一种简便、快捷、高效的分析手段．在玉
于解决这个问题，分子标记正逐步成为分析玉米自 米遗传育种领域具有更广阔的应用前景．
交系遗传变异的有力工具［２］。 ［参考文献］
２．２玉米杂种优势群划分和杂种优势预测中的应 Ｅｌｉ 段运平，陈卫国，等．利用ＳＳＲ标记分析２７个
用 玉米群体的遗传关系［刀．中国农业科学．
玉米杂种优势群及杂优模式的研究，对于指导 ２００６，３９（６）：１１０２～１１１３．
玉米自交系的选育、提高组配玉米杂交种的效率具 ［２］ 田孟良，黄玉碧．ＳＳＲ标记揭示的云南省、贵
有重要意义。因此，玉米杂种优势群及其模式的研究 州省糯玉米与普通玉米种质资源的遗传差异
受到国内外的广泛关注。近几十年来，在杂种优势群 Ｄ］．四川农业大学学报，２００３，２１（３）：２１３～
划分上．研究者利用亲本形态差异、地理来源、系谱、 ２１７．
配合力表现以及同工酶标记等划分杂种优势群，但 ［３］ 聂永心，张丽．ＳＳＲ分子标记在玉米杂种优势
这些方法未考虑人工选择和遗传漂移的作用，加之 群划分中的应用Ｄ］．玉米科学，２００４，１２（３）ｔ
系谱资料的不完整性，在进行遗传变异分析时存在 ２６～２９．
一定局限性。ＤＮＡ分子标记技术的成熟为玉米自交 Ｅ４－］ 李群，李汝玉．应用ＳＳＲ标记技术鉴定登海１１
系亲缘关系和遗传多样性研究提供了新的手段和方 号玉米杂交种纯度的研究ＥＪ－Ｉ．２００４，２３（ｉ０）２１
法。自交系遗传多样性评价是玉米育种研究的重要 ～２３．
收穑日期：２００９—０３－－２８
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万方数据

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分子标记在玉米育种中的应用
作者： 毛梅芬
作者单位： 博平镇农业技术推广站,山东,茌平,252100
刊名： 内蒙古科技与经济
英文刊名： INNER MONGOLIA SCIENCE TECHNOLOGY AND ECONOMY
年，卷(期)： 2009，(14)
引用次数： 0次
参考文献(4条)
1.段运平.陈卫国.李明顺.李新海.刘雪.田清震.白丽.张世煌 利用SSR标记分析27个玉米群体的遗传关系[期刊论文
]-中国农业科学 2006(6)
2.田孟良.黄玉碧.刘永建.荣廷昭 SSR标记揭示的云南省、贵州省糯玉米与普通玉米种质资源的遗传差异[期刊论文
]-四川农业大学学报 2003(3)
3.聂永心.张丽.潘光堂.荣廷昭 SSR分子标记在玉米杂种优势群划分中的应用[期刊论文]-玉米科学 2004(3)
4.李群.李汝玉 应用SSR标记技术鉴定登海11号 2004(10)
相似文献(10条)
1.期刊论文 安鑫龙.董金皋.韩建民.AN Xin-long.DONG Jin-Gao.HAN Jian-min 玉米大斑病菌的RAPD分析Ⅰ.应用
CTAB法提取玉米大斑病菌DNA -河北农业大学学报2001,24(1)
用采自河北、辽宁、黑龙江、山东、吉林等5省的14个玉米大斑病菌菌株为试材进行液体培养，然后采用CTAB法从菌丝中提取DNA，通过752型紫外光
栅分光光度计检测，最后将所提取的DNA在热循环仪PE-4800上进行随机引物多态性扩增。结果发现，所提取的DNA的0D260/OD280比值介于
1.730～1.847之间，扩增产物经琼脂糖凝胶电泳后得到了较清晰的扩增图谱，从而证明采用的CTAB法是提取玉米大斑病菌DNA并用于分子生物学研究的一
种行之有效的方法。
2.学位论文 许理文 适用于高通量电泳分析的玉米基因组DNA提取体系的建立 2008
电泳技术的发展,荧光标记和毛细管电泳的应用,一方面使基于PCR技术的分子标记的检测快速、灵敏、高效,工作不再繁重；另一方面也对提取的基
因组DNA的质量提出比较高的要求。玉米(Zea mays L.)为一年生禾本科植物,其叶片和其他组织中富含大量的多糖、多酚等代谢产物,使提取高质量的
DNA比较困难。本课题以玉米植物为材料,对幼苗、幼嫩叶、成熟叶、玉米籽粒等不同来源的组织器官进行基因组DNA提取,建立和完善一套高质量DNA提取
纯化检测技术体系。该技术体系的建立将为玉米品种鉴定、玉米DNA指纹库构建奠定坚实的基础,也将为玉米品种知识产权保护、分子辅助育种等分子生
物学下游实验提供技术支持。主要的研究结果如下： 1.以碱裂解法、SDS法、CTAB法、高盐低pH法、试剂盒等五种方法对玉米幼嫩叶片进行DNA提
取。对SDS法、CTAB法DNA提取方法在原有方法上做了一定的优化,提取的DNAOD 260/OD 280在1.7～1.9之间,满足毛细管荧光电泳检测系统对基因组DNA的
要求。基于高盐低pH DNA提取法的基础之上,我们通过不同抗氧化剂、不同沉淀方法等若干处理,对提取纯化过程中做进一步优化,取得了较为满意的结果
。 2.基于高盐低pH法对玉米幼苗、幼嫩叶、成熟叶、籽粒等不同来源的组织器官籽粒进行DNA提取,结果表明：(1)不同组织部位对DNA的质量、产
率有较大的影响,幼芽和幼嫩叶片组织的DNA产率高,质量高,随叶片生长,DNA的产率不断下降。(2)玉米籽粒含DNA量有限,而且籽粒中多糖、蛋白质、油脂
、多酚较其他部位相对较多,提取高质量的DNA较困难,而且从单个籽粒中得到的DNA的量少,不能满足高通量毛细管电泳检测系统对样品的要求。以幼苗、
幼嫩叶片最适宜作为提取材料。
3.期刊论文 赵丽娟.刘良科.李立家 玉米DNA纤维的制备及端粒DNA的Fiber-FISH -安徽农业科学2008,36(6)
[目的]建立了一种快速制备DNA纤维的方法,用端粒DNA在玉米纤维上进行物理定位.[方法]采用刀切法从玉米嫩叶中提取细胞核.以端粒DNA为探针,在
玉米DNA纤维上进行伸展DNA纤维的荧光原位杂交(Fiber-FISH),研究端粒DNA重复序列在玉米染色体上的拷贝数.[结果]用刀切法提取玉米细胞核,提高了
核的完整性,并改善了DNA纤维的制备效果.玉米细胞核裂解的最佳时间为8～9 min.玉米的Fiber-FISH试验结果表明,杂交信号为伸展的念珠状长链,玉米
各条染色体端粒DNA的长度为7～103 μm,各染色体端粒重复序列的拷贝数存在显著差异(为15～230 kb).[结论]玉米各染色体中端粒的长度可能不同,而
且随着玉米生长及环境的变化,各条染色体端粒DNA长度的变化也不一致.
4.期刊论文 姬生栋.陈鹏.王加传.袁召.岳春辉.王知丰.JI Sheng-dong.CHEN Peng.WANG Jia-chuan.YUAN Zhao.
YUE Chun-hui.WANG Zhi-feng 离子束介导玉米DNA的水稻变异后代AFLP分析 -核农学报2009,23(2)
利用离子束介导法将玉米(郑单14)DNA片段转入水稻豫粳6号,经过5年的筛选得到了基本稳定遗传的水稻变异株系.本研究通过对64对AFLP选扩引物的
筛选,优选出了18对选扩引物,它们能同时在2个变异株系中扩增出大量的DNA指纹条带,并且同时能扩增出差异带及"目的带".用AFLP分子标记初步分析了
2个变异株系与对照间的差异,变异株系中出现了新带、缺失带和"目的带"等几种情况,这些DNA水平上的差异,表明离子束介导玉米DNA育成的水稻材料可
能已经插入了玉米的DNA.
5.期刊论文 郭景伦.GUO Jing-lun 适用于分子标记辅助育种的玉米单粒胚乳DNA快速提取方法 -农业与技术
2005,25(5)
为了攻克利用分子标记辅助玉米育种技术中存在的技术难关,本文专门对玉米单粒胚乳DNA快速提取方法进行了研究,结果表明:利用该方法提取玉米
单粒胚乳DNA,需要胚乳少,不用液氮、不用研磨、不用离心、不用沉淀,不用SDS、不用CTAB、不用氯仿,并且提取的DNA不降解、完全可以满足SSR分子标
记的需要.而且提取时间短,一个人提取100粒玉米种子胚乳DNA只需30min左右.更重要的是,切除部分胚乳的子粒仍然能够正常发芽,为利用分子标记辅助
玉米育种技术的普及和推广解决了关键性技术难题.该项技术可以应用到玉米种子纯度及真伪快速鉴定,玉米种质资源的遗传背景分析、目标基因的快速
跟踪筛选、玉米自交系的快速提纯等方面,具有广阔的应用前景.
6.期刊论文 许理文.王风格.赵久然.易红梅.XU Li-wen.WANG Feng-ge.ZHAO Jiu-ran.YI Hong-mei 高盐低pH值法
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提取玉米基因组DNA的研究 -玉米科学2009,17(1)
优化建立了基于玉米叶片的高盐低pH值法提取玉米基因组DNA,经琼脂糖电泳检测表明,提取的DNA主带清晰、无降解现象、质量好,满足基于SSR标记

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的5色荧光电泳检测系统.此方法比目前提取植物基因组DNA常用的CTAB法和SDS法具有成本低、步骤简单、不使用酚、氯仿、异戊醇等有毒有机试剂的优
点,是提取玉米基因组DNA的一种较好的方法.
7.期刊论文 魏琦超.畅丽萍.周岩.宫俊丽.王慧娟 一种简便实用的玉米干种子基因组DNA提取方法 -广东农业科学
2009(6)
利用改良的CTAB法提取玉米干种子基因组DNA,DNA样品经紫外光谱吸收、琼脂糖凝胶电泳、PCR和酶切检测,表明获得的DNA样品纯度较好、无明显降
解,DNA质量可满足下游分子生物学实验要求,证实该方法是提取玉米基因组DNA的一种有效方法.
8.期刊论文 魏国燕.陈绪清.张晓东 2种玉米胚乳DNA提取方法的比较 -安徽农业科学2008,36(22)
[目的]筛选出玉米胚乳DNA提取的最佳方法.[方法]采用改进的CTAB提取液,以高温和常温2种方法提取玉米胚乳基因组DNA,用紫外分光光度计、
0.8%水平的琼脂糖凝胶电泳及PCR检测法比较了2种方法的提取效果.[结果]高温法所提玉米胚乳DNA浓度和纯度均达到分子生物学要求,而常温法所提
DNA的纯度未达到分子生物学的要求.电泳检测表明,高温法提取的DNA均未降解,DNA条带整齐度较好.而用常温法提取的DNA都出现了降解.PCR检测结果表
明,用高温法提取的DNA作模板的PCR所得条带清晰,明亮,而用常温法提取的DNA作模板的PCR条带不清晰.最佳聚乙烯聚吡咯烷酮(PVPP)的浓度确定为玉米
籽粒重的6%～10%.[结论l高温法更适宜用作玉米胚乳DNA提取.
9.学位论文 赵欣欣 玉米亲本自交系及其杂交种的DNA甲基化水平和模式的遗传和变异研究 2006
DNA甲基化作为一种重要的表观遗传修饰形式，存在于许多高等动、植物中，并在调控基因表达、维持基因组的稳定性等方面发挥重要生物学作用。
同时，许多研究发现固有DNA甲基化水平和模式的变化会导致生物的表型异常甚至致死。但一定范围内的甲基化变异也为物种进化提供了机遇。这一点在
植物上可能更是如此，因为植物上的甲基化变异常常可以通过减数分裂传递给后代。 玉米是利用杂种优势的主要作物之一，但F1代杂交种所表现
的超亲优势的机理目前尚不完全清楚。因此本实验选择了3个优良玉米自交系并配制了3个相互杂交组合，利用MSAP和Southern杂交等分子生物学方法研
究了亲本和杂交种的多个器官，包括幼苗、胚和胚乳的DNA甲基化水平以及甲基化模式的遗传和变异，以探索甲基化在玉米基因组DNA中的分布及其规律
性，以及杂种优势和DNA甲基化之间的可能关系，进而希望从一个新颖的角度为培育强优势的玉米杂交种提供理论依据。本文研究主要得到以下结果：
1.利用MSAP技术对玉米杂交种和其亲本自交系的幼苗、胚和胚乳的DNA甲基化水平进行了分析，结果表明：两个杂交组合(M丹、丹M、8丹、丹8)的正
反交的杂交种幼苗CCGG位点胞嘧啶甲基化水平均略高于其亲本自交系，另一个杂交组合(8M和M8)的DNA甲基化水平低于其亲本自交系，但同一组合正反交
间的CCGG位点胞嘧啶的甲基化水平无明显差异。玉米幼苗基因组的DNA甲基化模式主要以内侧胞嘧啶的甲基化为主。幼胚中两个杂交组合(M丹、丹M、8丹
、丹8)的DNA甲基化总体水平同其亲本相比都略有增加。对于胚乳，不同杂交组合的DNA甲基化水平同亲本相比表现不同的趋势，一个杂交组合甲基化的
总体水平增加，另外一个组合水平与亲本相同，但正反交间无明显差别。 2.同幼苗相比，胚和胚乳的DNA甲基化水平均表现出较大程度的降低，幼
胚的DNA甲基化水平显著地低于幼苗，而胚乳的DNA甲基化水平又显著地低于幼胚。 3.玉米自交系间杂交可导致杂种一代幼苗和胚乳发生不同程度
的DNA甲基化变异。尽管亲本向杂交种的DNA甲基化模式的遗传传递主要遵循孟德尔式的遗传方式，幼苗的变异百分率为6.59％～11.92％。另外，同样对
于CG和CNG位点的变异，来自于父本变异方式多于相应的母本类型。玉米种胚亲本向子代的DNA甲基化遗传传递百分比较高，变异发生频率较小，各个组
合的正反交之间遗传传递的模式间差别较小。同亲本相比，杂交种的胚乳发生了较大程度的DNA甲基化变异，为15.93％～19.64％，变异模式的共同特点
是变异都来自于父本，正反交的变异频率无显著差异。 4.通过MSAP分析我们观察到同一杂交种不同单株间DNA甲基化变异发生的位点有的表现为随
机发生，有的则是非随机发生。 5.所有亲本自交系的不同单株间甲基化的遗传模式表现完全一致。 6.杂交种中的甲基化变异DNA片段经测序
和同源性分析，表明玉米幼苗和胚乳的DNA甲基化变异发生在DNA上已知功能基因、编码序列和一些未知功能序列中。 上述研究结果显示，玉米杂
交种与其亲本自交系比较，DNA甲基化水平和模式在基本符合孟德尔遗传规律的同时，会发生一定频率的变异，而且不同器官之间存在较大差异；这些变
异和差异有可能在一定程度上与杂种和亲本之间的基因差异表达有关，进而有可能与杂种优势有关。
10.期刊论文 焦仁海.孙发明.刘兴二.徐艳荣.Jiao Renhai.Sun Faming.Liu Xinger.Xu Yanrong 玉米DNA分子标记
及其研究进展 -中国农学通报2006,22(4)
玉米是主要的粮食、饲料及工业加工作物,中国是玉米第二大生产国,提高玉米产量、改善玉米品质和增强玉米抗性,实现玉米生产的高产、优质、广
适、多抗不仅是常规育种的主要目标,也是生物技术研究的重要内容之一.玉米DNA分子标记研究始于1975年,就玉米DNA分子标记的种类和特点及在构建分
子标记图谱、比较基因组、主效基因定位和全基因组QTL分析、图位克隆、分子标记辅助选择、DNA指纹分析、杂种优势遗传成因分析、资源评估和物种
进化等领域的研究进展进行综述.
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_nmgkjyjj200914031.aspx
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