分子标记辅助育种

生物学概念

分子标记辅助育种是利用分子标记与决定目标性状基因紧密连锁的特点，通过检测分子标记，即可检测到目的基因的存在，达到选择目标性状的目的，具有快速、准确、不受环境条件干扰的优点。可作为鉴别亲本亲缘关系，回交育种中数量性状和隐性性状的转移、杂种后代的选择、杂种优势的预测及品种纯度鉴定等各个育种环节的辅助手段。

示例

以土豆为例(图1)。假设我们想培育一个抗土豆晚疫病的新品种，但问题是土豆晚疫病的抗性(好性状)和一些不好的性状（如高毒素含量或容易变黑）很容易一起传递到后代中。传统的育种方法是，将有抗性的野生土豆和栽培土豆杂交，我们就要从杂交的后代里筛选出抗晚疫病，同时毒素含量较低并且不容易变黑的土豆进行下一轮杂交。但是通过这种方法，我们需要进行十年甚至几十年的努力才能得到我们需要的品种。而当我们花了二十年终于得到了这个抗病品种的时候，很可能这个抗病能力已经被病原克服（即抗病基因失效）了。

对于分子育种家，我们知道了土豆的基因组序列，一共有12条染色体，图1中蓝色的方块就代表这些分子标记，红色代表我们需要的晚疫病抗性基因，灰色方块代表和抗性基因距离很近的“不好的”基因，我们的育种目标是只保留抗病基因，而避免高毒素或者容易变黑等不好的性状。有了分子标记，不需要再像传统育种项目那样进行大规模的表型测试，只需要提取杂交后代的DNA, 然后利用已有的分子标记对这些材料进行基因型筛选就好。如果把基因组想成一副地图，那么分子标记就是基因组的“路标”，有了这些“路标”我们就能知道“具体建筑”(基因)的位置。

我们需要保留红色的“晚疫病抗性基因”，但同时要去掉茄碱和褐化基因，我们要做的就是寻找带有标记1和标记2，同时不带有标记3和标记4的个体。当然，受限于群体数量，我们还是要反复进行几轮回交从而筛选掉大部分野生型的基因组。

所以有了分子标记这个工具，可以大大加速植物育种，同时让育种项目的目标和结果都变得更加容易掌控。

不足

1、分子标记从哪儿来？

如果需要进行分子标记育种，我们首先要获得分子标记的连锁图谱，这个任务的工作量巨大，需要大量的时间和经费去开发这些分子标记，在某些作物里也许可以找到部分公开的资源，但是更多的信息掌握在公司手里，如果想用需要拿钱来买。  

2、如果我们想要的性状来自不可杂交的材料里怎么办？

野生土豆和栽培土豆(Solanum tuberosum)，并不是同一物种，但是一些品种仍旧可以通过各种方式与栽培土豆进行种间杂交从而丰富土豆的基因库。但是仍旧有一些物种无法和栽培土豆进行杂交。这时候就算我们有再多的分子标记信息，也无法使用。

（作者注：野生土豆说是不同物种(species)应该没问题, 和品种(variety)不太一样，他们都是茄属的但是拉丁名都和栽培土豆不同，比如栽培土豆是Solaum tuberosum，一种野生土豆Solanum commersonii, 栽培番茄Solanum lycopersicum ，茄子Solanum melongena。）  

3、如果我们需要的性状来自动物，细菌，或病毒？

这时候分子标记育种就完全无计可施了。尽管人类在寻找和收集各种野生材料，从而丰富基因库的多样性，但是有时候这还不够，比如木瓜曾一度被番木瓜环斑病毒(PRSV)搞得快要灭绝，幸亏有科学家将这种病毒的一个基因转入木瓜，才让木瓜不至于灭绝。

研究成果

2022年6月26日，中国林学会发布了“十三五”期间林草科技十大进展。其中，突破主要经济林树种远缘杂交技术体系和多倍体育种技术体系，研发分子辅助育种技术，选育高产、优质、极早熟、高抗、宜机化良种100余个，建立了配套的良种快繁技术体系，实现了良种规模化生产。

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