为了提高植物的抗病性,人们正在对越来越多的植物进行针对于提高其抗病性的育种,但是用传统手段来做这件事实在是太花时间了。如果有一张图谱,标明了控制某一性状的基因在染色体上的具体位置,必将大大加快商业育种的速度。
目前,包括人类在内的很多物种的基因图谱正在世界各地加紧绘制,各国科学家们正在通过国际合作的方式对这个领域中的诸多项目进行攻关。这其中,有一个项目就是绘制月季的基因图谱,其目标是辨别出控制月季重要性状的基因。与地图的作用相仿,基因图谱的作用就是标示出基因在染色体上的具体位置。
这些控制着各种性状的基因是呈线性在细胞核中染色体上成对排列的。但是在不同组织的细胞核中,染色体的数量、大小是不完全一致的。比如说月季,其细胞核中染色体数目是以7为基数的,一些月季品种的细胞核中有两套染色体,也就是14条染色体;而另外一些品种则会有3套甚至4套。大多数茶香月季有4套染色体,而一些野生月季则只有2套染色体。
绘制月季基因图谱的目的首先是确定控制某一性状的基因在7条染色体中的哪一条,然后再确定该基因在染色体上的具体位置。达到这个目的的最好办法是找到一段位于该基因附近的DNA(脱氧核糖核酸)片断,作为标志。如果在育种后代的DNA中找不到这个标志,就说明该基因并在那条染色体上。反过来,如果在育种后代的DNA中找到了那个标志,就说明,该基因已经存在于其后代体内了。
在月季中有许多重要的,具有商业价值的性状是可以被遗传的,这些性状包括花瓣的颜色、大小、形状以及香味,此外还有植株的大小、株型、是否有皮刺以及其抗病性等。在美国科莱门森大学(ClemsonUniversity)的正在进行的研究中,主要致力于确定控制两类性状基因的图谱,一类是抗病基因;另一类是控制花朵性状的基因。
基因图谱将被如何使用
基因图谱首先会被育种者用于鉴定他们的育种后代。如果育种者能够在育种后代体内找到相关的DNA标志,就说明该后代植株已经有了控制目标性状的基因,用目前的生物技术手段来分析DNA是非常简便快捷的,只要有几片叶子就可以很快得出结果。相对于传统的,依靠观察来进行品种选育的方式,大大节省了时间,加速了育种进程。目前,这种手段被称为“DNA标志辅助选种”。如果该性状是由几个基因共同控制的,比如抗病性状,而且这几个基因是可以被确认的,DNA标志可以被用来同时监测几个基因,使得植株最大限度地获得抗病能力。同时,DNA标志数据库也可被用来监测野生月季的抗病基因是否被转移到了易受病害感染的四倍体月季体内。
除了在杂交育种中进行选种,DNA标志还可被用来进行基因分离,并将该基因利用生物工程技术手段转移到缺乏该基因的月季植株染色体上,使之具有更多好的性状。
基因图谱是如何创建的
就像地图一样,基因图谱必须在使用前绘制好。绘制基因图谱是一项长期而复杂的工作,首先要做的工作是辨别需要绘入图谱中的基因,并获得能够被用来进行分析相关信息的后代。这样的后代必须能够显示出目标性状的变化,还应有相似的基因构成。比如,如果要找抵抗黑斑病的基因,被测后代中的一部分要能够抵抗黑斑病,而另一部分则不能。这些后代可以通过让抗黑斑病的植株与易感黑斑病的植株进行杂交,从而得到其杂交一代、杂交二代以及回交后代,用这些植株就可以进行分析,并获得绘制基因图谱的信息了。
DNA标志也可以从相同杂交后代中获得。当然,DNA标志只能从抗黑斑病的植株中获得,在易感植株中是没有的。DNA标志与目的基因联系的紧密程度决定了将该标志用于DNA标志辅助选种的有效性。即使该标志与目的基因没有关联,但在绘制基因图谱中也是十分重要的。因为这些标志可以帮助确定目的基因所在染色体的基因分布结构。
月季基因图谱目前状况
目前,学者们正在对细胞核内有4套染色体的四倍体月季进行研究。事实上,大多数茶香月季都是四倍体,通过这方面的研究,可以帮助学者们理解重要的月季性状是如何被基因控制的。学者们已经绘制出了月季主要性状基因图谱的大体框架。为了创建这个四倍体月季的基因图谱框架,学者们分别对目标性状为花色、花瓣数、无皮刺、抗黑斑病的杂交二代月季进行了研究,并且绘制出了相应的图谱。
当前的图谱、将来的图谱以及其他学者绘制的图谱将会被结合在一起,从而获得一套统一而完整的月季图谱,作为用于改良月季性状,培育新品种的永久的资料。
基因图谱带来的好处
传统的育种手段在很大程度上是要靠机遇的,在工作中往往很盲目,要进行大量的工作才能够获得育种者所希望的集中多种优良性状的杂交后代。比如,很多育种者
都希望获得花大、色艳、花蕾尖、花支长而粗壮、没有皮刺而且具有良好抗病
[1] [2] 下一页