如何将分子标记应用于作物抗病育种？
以分子标记技术在小麦抗条锈病育种中的应用为例。
分子标记
在农业基础和应用研究领域，分子标记技术已应用于农作物种质资源和育种的研究，特别是在分子遗传图谱的构建和目标性状基因的标记方面。
与形态标记、细胞标记和生化标记相比，分子标记具有以下优势:①可以在植物的许多组织和生长阶段进行检测，不受时间和空间的限制。②数量多，覆盖全基因组。③许多标记为* * *显性，可以区分基因型是否纯合，提供完整的基因型。在标记小麦抗叶锈病基因方面，分子标记通过寻找与抗锈病基因紧密连锁的分子标记，可以在更深层次上揭示小麦抗锈病的遗传机制，不仅可以在不同遗传背景的育种材料中特异性检测目标基因，还可以同时在任意生长阶段筛选多个抗性基因，为了解抗源和抗性品种中所含的抗性基因提供了更快速、稳定、可靠的方法。
目前，用于标记小麦抗叶锈病基因的分子标记主要有以下几种:
2.2.1 RFLP技术在小麦抗叶锈病基因标记中的应用
RFLP(限制性片段长度多态性)作为一种遗传分析工具始于1974，并于20世纪80年代应用于植物。基本原理是物种的基因组DNA在限制性内切酶的作用下产生相当数量的大小不一的DNA片段，利用放射性同位素标记的DNA作为探针检测与标记DNA相关的片段，从而构建多态性图谱；它代表基因组DNA经限制性内切酶消化后产生的片段长度的差异。RFLP技术广泛应用于小麦遗传图谱的构建，小麦目标基因的标记和定位。
关于小麦抗叶锈病基因的RFLP标记，SCHACHERMAYR等[8]用PstⅰI将Lrkl0基因编码受体蛋白激酶的3.9Kb Hind片段分成6个亚片段，并将这些亚片段作为RFLP标记，发现了特异的Lrk10片段作为与小麦抗叶锈病基因Lr10紧密连锁的分子标记。该亚片段与已知抗病基因的单基因系的Southern杂交表明，该3.9Kb的Hindⅲⅲ片段只存在于携带抗叶锈基因Lr10的近等基因系中。此外，将RFLP标记Krkl0-6转化为STS标记STS lrk 10-6，发现282bp片段仅存在于携带Lr10的品种中。F2群体分离进一步证明该282bp片段与Lr10紧密连锁。SCHACHERMAYR等人[9]利用近等基因系找到了与叶锈病抗性基因Lr24紧密连锁的RFLP和RAPD标记。在检测的115个RFLP探针中，有6个与Lr24紧密连锁。在360个随机RAPD引物中，发现11个引物，其中一个与Lr24紧密连锁。对RAPD产物进行了克隆和测序，并转化为更加稳定可靠的STS标记，为分子标记辅助育种奠定了良好的基础。FEUILLET等人[10]利用小麦近等基因系Lr1/6*Thatcher和感病品种Frisal分离F2群体，将37个RFLP中的16定位在第五同源群。此外，它可以揭示Lr1/6*Thatcher和Frisal之间的多态性，I1 RFLP探针可以揭示近等基因系之间的多态性。F2群体分离分析发现其中3个与抗性基因连锁，位于染色体5D上的一个探针pTAG621被证明与Lr1紧密连锁，这个RFLP标记被转化为more。
AUTRIQUE[11]等人利用4个抗病基因不同的小麦近等基因系，根据抗病基因在其染色体上的位置选择克隆。同时，从大麦的RFLP连锁图谱和D基因组的RFLP图谱中筛选出其他克隆。通过杂交寻找多态性分子标记。结果表明，从抗病基因Lr19和Lr24***，分离出位于7DL和3DL染色体上的8个分子标记；来自伞形花山羊草的Lr9位于6B染色体上，从LR9 * *上分离出一个克隆XksuD27，两个RFLP标记与Lr32紧密连锁，遗传距离分别为(3.3±2.6)cM和(6.9±3.6)cM。
2.2小麦抗叶锈病基因的RAPD标记
NAIK等[12]从80个随机引物中发现了一个RAPD标记OPJ-O1，可以揭示供体亲本和轮回亲本的多态性。克隆并测序了387bp多态性产物，并将其设计为更稳定的STS标记。用BSA法对F3群体进行分析，发现387bp的特异产物只出现在抗性群体中，而在感病群体中不存在。证明RAPD标记OPJ-O1和STS标记与Lr28紧密连锁。SIELDLER等人[13]利用400个随机引物和14个DNA探针筛选近等基因系Lr9的多态性，通过F2群体进行遗传连锁分析。结果表明，2个RAPD标记和1个RFLP标记能够区分感病菌株，并与Lr9紧密连锁。WILLIAM等人[14]通过RAPD技术从400个随机引物中发现了3个引物0PG-05、0P1-16和OPR-03，可以揭示抗病群体和感病群体中的多态性。将它们克隆成探针后，对重组群体进行Southern杂交以确定前两个探针和持久的叶抗性。SCHACHERMAYR等人[15]从395个随机引物中筛选出与小麦抗叶锈病基因Lr9连锁的三个RAPD标记，克隆并测序了它们的特异产物，然后将其转化为更稳定的STS标记。对F2和F3分离群体的检测发现，3个RAPD标记分别为0PA-07、0PJ-l3、OPR-15和。另一个RFLP标记PSR546也与Lr9紧密连锁，与上述四个连锁。
DNA标记紧密连锁，遗传距离为(8 × 2.4)cM。该标记位于小麦染色体长臂6BL上。DEDRYVER等人[16]使用了含有Lr24的小麦近等基因系。在125个随机引物中，只有引物OP-H5能在抗性亲本RL6064中扩增。
增加了一条700bp的特异带，在感染的亲本Thatcher中没有发现。F2群体分离证明该标记与Lr24完全连锁相似。将其转化为稳定可靠的SCAR标记，为分子标记辅助育种提供了有力的工具。
3其他分子标记
虽然RFLP和RAPD是两种常见的分子标记，但RFLP在小麦中检测到的多态性较低，仅为20%-38%。RAPD是一种方便、经济的分子标记，但其重复性和稳定性较差。其他分子标记如SSR、ISSR和AFLP等，信息量大，在作物遗传资源特别是小麦遗传资源的研究中具有广阔的应用前景。
4分子标记辅助选择
目前，分子标记技术已应用于育种实践，并显示出其独特的优势。寻找与重要农艺性状紧密连锁的分子标记是分子标记辅助选择(又称分子育种)和基因作图克隆的基础。分子辅助选择(MAS)是生物技术与传统遗传育种的结合，可以减少传统回交育种过程中难以消除的连锁负担，还可以将不同的抗叶锈病基因聚合到同一优良品种中，从而实现相同效果的基因积累，获得持久抗性。在获得稳定分子标记的基础上，通过染色体步移等方法分离克隆了该基因。
由于分子标记育种技术目前还不成熟和完善，不能单独作为一种育种方法。我国具有丰富的传统育种经验，应注意将分子标记的先进技术与育种家的丰富经验结合起来，使分子标记辅助选择发挥更大的作用。