叶绿体分子标记和SSR分子标记在药用植物资源中的应用
时间：2021-02-04 12:00:31 来源：达达文档网 本文已影响 人 
宋丽雅
摘 要：葉绿体分子标记和SSR分子标记都是植物遗传多样性研究及植物种质资源保护及开发利用的基础，面对中药资源形态组织多变、化学成分复杂等情况，利用分子标记对药用植物进行研究可解决其系统发育、谱系地理、群体遗传结构、种质鉴定和栽培研究等相关问题。
关键词：叶绿体分子标记; SSR分子标记; 药用植物资源
中图分类号：R282.5 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2020）9-126-002
1.叶绿体分子标记
1.1叶绿体分子标记的优势
叶绿体是植物进行光合作用的场所，具有独立复制和半自主遗传等特点。其结构主要是两个反向重复序列、大单拷贝区及小单拷贝组成区[1]。作为仅次于核基因组的第二大基因组，一方面包含大量的遗传信息，可以为比较基因组研究提供一个较大的信息库，另一方面与核基因相比，它的编码区范围更小，且更容易受到遗传漂变的影响，能提供更多有效的变异位点信息。叶绿体分子标记是单亲遗传分子标记比双亲遗传的分子标记在保存格局变异方面更具有稳定性与持久性。因此叶绿体分子标记并不是传统意识上的保守序列，它置换速率适中，其编码区与非编码区进化速率不一致，编码区的DNA置换可以导致表型变异，是较高分类阶元科、目乃至更高系统发育学研究的基础;而非编码区的突变一般不会对表型造成影响，进化速率较快，能为较低分类阶元包括种上和种内水平之间的区分提供良好的分子标记手段[2]。在加上叶绿体基因测序难度较低，与植物类群之间保持良好的共性，目前在生物多样性、系统进化、物种鉴定和群体遗传学等研究领域得到广泛应用[2，3]。
1.2叶绿体分子标记在药用植物资源中的应用
（1）品种鉴定，张玉君[4]基于叶绿体分子标记研究山药的系统进化解决了品种鉴定等问题;（2）遗传多样性研究，杨俏俏[5]等开发了药食两用植物藠头的叶绿体全基因组测序，研究了其遗传多样性，明确了葱属物种间的亲缘关系;（3）品种资源鉴定，孙嘉苓等[6]，利用三七叶绿体全基因组测序，区分出不同产地的三七栽培居群;李明睿[7]基于叶绿体分子标记，分析了野生人参与栽培人参的遗传多样性，揭示了栽培人参起源于野生人参;（4）谱系地理研究，孙荣喜[8]基于叶绿体分子标记，研究了枫香树的遗传多样性及谱系地理研究。因此叶绿体分子标记可以很好地解决构建药用植物的系统进化。
2.SSR分子标记
2.1SSR分子标记的优势
SSR序列又称微卫星序列，是一串广泛存在于真核生物基因组中的简单串联重复序列（一般以1-6个核苷酸为单位），这些单拷贝重复基因是植物多态性的重要来源。高频率的等位基因变异是SSR分子标记成为有价值的遗传分子标记基础。SSR分子标记的序列特征使其具有共显性、分布广、多态性高等特点，再加上其操作成本低、效率高，目前已被广泛运用到药用植物资源中[9]。
2.2SSR分子标记的应用
SSR分子标记已广泛应用于解决以下问题：（1）构建的植物DNA指纹图谱。DNA指纹图谱是指利用品种间的差异来进行鉴别DNA电泳图谱，SSR分子标记具有稳定性高便于管理的优势[10]。（2）遗传多样性分析。在生物的长期演化过程中，基因的多样性是物种分化和生命进化的基础，利用SSR分子标记体现基因的多样性探讨遗传关系的远近及种质资源的遗传多样性是有最有效方法之一[11]。（3）种子纯度及真伪鉴定。我国中药资源丰富，利用SSR分子标记可以有效检测种子质量检验和新品种鉴定[12]。（4）遗传图谱构建及QTL定位。遗传图谱即遗传连锁图谱，是基因组研究中的一个重要组成部分。利用SSR分子标记技术进行遗传图谱构建和数量性状位点（Quantitative Trait Locus，QTL）定位，可以找到与目标性状紧密连锁或者共分离的标记[13]。（5）分子标记辅助育种。分子标记辅助选择育种更准确、更高效，且能降低成本，缩短育种年限，将成为孕育植物遗传育种的又一次技术突破[14]。
3.小结与展望
虽然叶绿体分子标记有其明显的优势，但在某些方面也存在一定的局限性。如：（1）高频的平行突变、回复突变及系统误差等会使叶绿体系统发育基因组学形成“长枝吸引”等假象[15];（2）虽然叶绿体DNA核苷酸序列的进化速率比线粒体快3-4倍，但仍然比动物线粒体DNA慢很多。为了弥补单拷贝核基因序列在植物中难以获得的这个缺陷，关于植物遗传多样性的研究可大量采用微卫星标记技术（SSR分子标记技术。越来越多的学者会将多种分子标记结合，共同用于遗传分析，一方面，可以解决更多面的遗传问题，另一方面，可以提高数据结果说服力，减少系统误差。因此，将SSR分子标记及叶绿体分子标记结合起来是解决多种药用植物系统发育、谱系地理、群体遗传结构、种质鉴定和栽培研究等相关问题的必要分子基础。叶绿体分子标记和SSR分子标记的进步依赖于测序技术的发展，SSR分子标记的开发还需要依赖于一定的研究基础。就目前药用植物资源而言，两种分子标记的数量还远远不足，鉴于两者良好的优势和潜力，两种分子标记需要进一步被开发，用于药用植物的鉴定和遗传研究。
基金项目：安徽省教育厅高校自然科学研究重点项目（KJ2019A1237）
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