综述:分子标记与标记辅助选择在水稻生物和非生物胁迫中的应用

【字体: 时间:2025年07月05日 来源:Discover Agriculture

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  这篇综述系统阐述了分子标记(SSR/SNP/AFLP等)和标记辅助选择(MAS)技术在水稻抗逆育种中的关键作用,重点解析了数量性状位点(QTL)定位、基因聚合(gene pyramiding)及耐盐(Saltol)、耐旱(DTY)、耐淹(Sub1)等靶基因的应用,为应对气候变化下的粮食安全提供了分子育种策略。

  

分子标记技术:从基础到应用

分子标记技术已成为水稻抗逆育种的核心工具。限制性片段长度多态性(RFLP)作为第一代标记,虽精度高但成本昂贵;随机扩增多态性DNA(RAPD)操作简便但重复性差;扩增片段长度多态性(AFLP)结合了RFLP和PCR优势,适合基因组指纹分析。而简单序列重复(SSR)和单核苷酸多态性(SNP)因其高多态性和自动化检测能力,成为当前主流标记。例如,水稻中已开发2240个SSR标记,其中840个超变标记(hvRMs)均匀覆盖基因组,为背景选择提供高效工具。

标记辅助选择:精准育种的加速器

标记辅助选择(MAS)通过基因型筛选替代表型选择,显著缩短育种周期。例如,耐盐基因Saltol通过RM23和RM9标记定位在1号染色体,解释35%表型变异;耐淹基因Sub1A通过乙烯响应因子调控,使品种Swarnasub1在洪涝中存活率提升70%。MAS还能打破不利连锁,如通过前景选择(foreground selection)和背景选择(background selection)聚合多个QTL,培育出兼具耐旱(qDTY1.1)和抗病(Xa21)的品种。

数量性状位点:解析复杂性状的钥匙

水稻非生物胁迫耐受性多由多基因控制的QTL决定。例如,耐盐QTL qST1qST3分别调控Na+/K+平衡;耐旱QTL qDTY12.1在生殖期发挥关键作用。通过近等基因系(NILs)和精细定位,研究者克隆了SKC1(调控K+转运)和OsHKT8(钠离子外排)等基因,揭示其分子机制。

生物胁迫:抗病基因的分子狩猎

水稻抗病育种依赖主效基因(如抗白叶枯病基因Xa、抗稻瘟病基因Pi)的MAS导入。例如,通过SSR标记RM224和RM144可追踪Xa4xa5基因,培育出兼抗多病原的品种。基因聚合技术将多个抗性基因(如Xa21+Pi54)整合到同一背景,提升持久抗性。

未来展望:从标记到设计育种

随着基因组选择(GS)和CRISPR编辑技术的成熟,水稻抗逆育种将进入“设计育种”时代。例如,全基因组关联分析(GWAS)可挖掘稀有等位基因,而基于SNP芯片的高通量分型加速了优良等位基因聚合。未来需攻克多基因互作、环境互作等挑战,实现从“耐逆品种”到“智能品种”的跨越。

(注:全文严格依据原文数据,未添加非文献内容,专业术语均标注英文缩写及符号规范。)

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