杨树指纹图谱建立研究进展

张妍　冯连荣　矫丽曼　李晓鹏　侯庚

摘要 介绍了DNA指纹图谱技术，总结了杨树指纹图谱建立的研究现状，指出了我国在杨树指纹图谱研究与应用方面存在的不足，并提出了相关建议。

关键词 杨树；指纹图谱；进展

中图分类号 S188 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）19-032-02

DNA指纹图谱是指特定DNA样品通过分子标记技术所显示的DNA片段的总称。它是一种能够鉴别生物个体之间差异的电泳图谱，这种图谱具有丰富的多态性、高度的个体特异性和环境稳定性[1]。随着分子生物技术的不断发展，利用分子标记技术，如RFLP、RAPD、AFLP、SSR、ISSR等，使从基因组水平上探讨杨树组间、种间及无性系间的遗传变异成为可能。

目前生产上应用的杨树品种比较混杂，它们的生产力水平、适生区域和适合工业原料用途等差异很大，加之生产上对于苗木的遗传特性和生态生物学习性的了解缺乏，不能很好地发挥不同品种的优良特性，不仅降低了各方面的效益，还可能造成严重损失。因此，应用分子标记技术，建立可靠的杨树品种或无性系分类和鉴定体系，具有重要意义。杨树指纹图谱是鉴别品种、品系和无性系的有力工具，也是正确保护和利用杨树遗传资源的可靠依据。

1 杨树指纹图谱建立研究现状

1.1 国外研究现状 以意大利杨树研究所所长、国际杨树委员会主席Stefano Bisoffi为首的意大利专家在杨树育种方面一直处于国际领先地位，他们不仅开展了杨树指纹图谱建立研究，还把苗木表型和分子标记指纹图谱技术结合在一起，开发了商品化苗木快速检测技术，在保护育种者、防止非法贸易、提高苗木定向的商业化用途和市场准入证书制度等方面有明显优势，为杨树新品种的保护和利用等提供了一种方便、快捷和科学的方式。

1.2 国内研究现状 目前美国和欧洲一些国家研究走在前列，我国也紧随其后，主要是基于一些比较重要的质量性状的分子标记辅助育种和品种资源分子水平划分、身份鉴别和亲缘关系鉴定等。

1.2.1 品种鉴别研究。

李绍臣[2]利用ISSR技术在分子水平上利用DNA指纹图谱对东北主栽70个无性系进行品种鉴别，结果可靠。李金花等[3]以我国北方地区杨树人工林广泛种植的10个黑杨派品种（36杨、50杨、107杨、108杨、111杨、加杨、沙兰杨、I-214杨、109杨和110杨）为试验材料，进行了苗期形态特征分析，并利用AFLP标记技术，选用E-TA/M-CAG和E-TC/M-CAG 2对选择性扩增引物组合，获得了12条特异性条带，建立了10个杨树品种的DNA指纹图谱，每个品种的扩增带型互不相同，可为杨树品种或无性系鉴定提供独特的特征。研究表明，利用AFLP DNA指纹图谱可以灵敏地鉴别相近无性系并与形态学鉴别分类结论相吻合， DNA指纹鉴定结合形态学鉴定方法具有较高的准确性和有效性。曹海丹[4]选取河北地区主栽的15种杨树品种作为样本开展了DNA条形码研究，结果表明，序列组合ITS2+matK对15种常见杨属植物在物种水平的鉴定效率为100%，而ITS2、rbcL、matK、matK+rbcL的鉴定效率分别为50%，17.9%，50%，57.1%，因此，ITS2+matK能够作为区分和鉴别杨属植物的潜在条形码组合使用。贾会霞等[5]对24份杨树种质进行指纹图谱构建、遗传多样性分析和倍性测试，证实用SSR标记可有效地检测亲本与子代之间的系谱关系，并准确地反映植物的倍性，筛选出3对快速鉴别其中21份杨树种质的SSR引物，发现5个杨树种质为三倍体。

1.2.2 亲缘关系鉴定研究。

姜岳忠等[6]为了解山东省主栽杨树品种间的亲缘关系，为其分类、鉴别和良种利用提供依据，利用8对引物对23个供试品种进行了AFLP分析，结果表明，8对引物共得到扩增谱带1 183条，平均多态性比例为77.3%，每对引物鉴别效率为100%；参试品种间遗传差异较大，遗传距离为0.14～0.51，平均遗传距离0.31；当相似系数为0.728，供试品种被分为八大类，聚类结果与其系谱关系一致；运用特殊谱带建立了分子检索表，可用于品种分子水平上的鉴定。刘春英等[7]构建了2个白杨杂种无性系及其亲本的ISSR指纹图谱，用于构建指纹图谱的4个引物都可对试验中的4个杨树品种进行鉴别与区分，为杨树品种鉴定和白杨育种提供理论依据。肖哲丽利用ISSR分子标记技术分析了西北地区常见杨树品种的亲缘关系。杨成超等[8]建立了形态标记、核型分析和AFLP标记相结合的亲子鉴定技术体系，对银白杨×白榆的亲子关系进行了鉴定。

1.2.3 遗传分化研究。宋红竹等[9]收集了杨属五大派18个种共44份材料，首次将AFLP分析用于杨属五大派遗传分化研究，结果表明，白杨派、胡杨派、大叶杨派被聚类在不同组，说明它们的亲缘关系较远，符合传统表型形态的分类结果，而青杨派、黑杨派和黑杨派内的杂交种以及派间杂种聚在一组，说明青杨派和黑杨派的亲缘关系较近；此外还将杨属AFLP标记成功地转换为SCAR标记，可用于108杨品种鉴定和以其作亲本的常规杂交育种工作。

2 存在问题

2.1 杨树指纹图谱不全 杨树品种繁多，且不断有新品种涌现，因此我国现有的杨树指纹图谱建立还存在很大空白，距离建立全面的杨树指纹图谱数据库还有很大距离。

2.2 杨树指纹图谱未发挥应有的作用 杨树指纹图谱的建立主要用于鉴别杨树品种、品系和无性系，为生产上品种选择提供依据。但我国杨树指纹图谱建立还停留在研究阶段，相关种苗管理部门还没有将指纹图谱作为品种审（认）定、品种鉴别的重要依据，在生产上还没有得到应用，没有很好地发挥其作用。

3 建议与展望

（1）加速开展杨树指纹图谱建立研究，进而建立全面的杨树指纹图谱数据库，为杨树品种身份鉴别提供基础数据。并开展品种身份鉴别等技术体系研究，结合品种生物学特性、生态学特性建立更为科学全面的鉴定技术体系。

（2）开展杨树品种身份化和快速检测技术研究，可以及时为生产服务，为杨树品种的商品化利用等提供一种方便、快捷和科学的方式，有利于加快我国林木育种商品化步伐，培育出更好的品种和为不同工业原料用途等提供定向的商业化苗木和市场准入优先制，为营林者提供放心苗木和准确的技术支撑。

（3）完善的杨树指纹图谱数据库数量庞大，人工统计较不现实，进一步开展杨树品种识别数据库系统的设计研究，可以方便管理杨树指纹数据，便于进行杨树指纹查询和品种识别。有利于种苗管理机构建立图谱查询系统，从而大力推广杨树指纹图谱数据库的应用，严格把关品种选择，进而更好地指导生产中品种选择和保护育种者权益。

参考文献

[1] 赵鑫闻，彭儒胜，赵继梅，等.分子标记及其在杨树研究中的应用[J].辽宁林业科技，2011（1）：51-54.

[2] 李绍臣.东北主栽杨树品种的ISSR分析[D].哈尔滨：东北林业大学，2004.

[3] 李金花，宋红竹，周春江，等.北方地区黑杨派栽培品种的AFLP指纹分析[J].林业科学研究，2009（2）：57-62.

[4] 曹海丹.河北地区主栽杨树品种DNA条形码的研究[D].长春：长春理工大学，2013.

[5] 贾会霞，姬慧娟，胡建军，等.杨树新品种的SSR指纹图谱构建和倍性检测[J].林业科学，2015（2）：72-82.

[6] 姜岳忠，董玉峰，马玲，等.山东省主栽杨树品种的AFLP分析与鉴定[J].山东农业大学学报：自然科学版，2010（1）：20-25.

[7] 刘春英，樊军锋，高健社，等.杨树新杂种（无性系）ISSR指纹图谱的构建[J].西北农林科技大学学报：自然科学版，2013（6）：56-60.

[8] 杨成超，彭建东，李晓宇，等.银白杨×白榆亲子核型分析[J].西北林学院学报，2013（4）：85-87.

[9] 宋红竹，张绮文，周春江，等.杨树部分种的AFLP遗传多样性分析[J].林业科学，2007（12）：67-72.