利用分子标记辅助选择番茄有什么优势？
为了提高选择效率，研究人员将生物技术与常规育种相结合。一些重要的番茄品质基因如抗病基因Tm-2，I，cf2，cf4，cf5，cf9，Cf-ECP3，Mi，Asc，Fr1，Py-1，Pto，Sw-5，Ve等。、以及Y、R、B. MB等与类胡萝卜素合成途径相关的基因(表24-4)、与番茄光合作用、呼吸作用、糖、脂肪、蛋白质、核酸合成与分解等相关的基因等。已经获得了与它们紧密连锁的分子标记。借助分子标记，育种者可以在苗期有效选择含有目的基因的植株，淘汰大量含有非目的基因的植株，从而提高选择效率和准确性，缩短鉴定时间，加快育种进程。随着高密度番茄Tanksley(1992) RFLP分子遗传图谱的发表和不断完善，以及QTL分析技术的建立，育种家操纵和控制产量、品质、抗病性、抗逆性等数量性状位点(QTL)的愿望逐渐实现。借助QTL分析方法，大量野生和驯化种质中的有益QTL被鉴定和分离，AB-QTL(Advaced回交QTL)分析方法的应用也实现了QTL分析与品种选育的有机结合。
表24-4分子标记定位的番茄抗病虫害基因
表24-4分子标记定位的番茄抗病虫害基因(续)-1
根据QTL的研究成果，育种者可以利用与QTL紧密连锁的分子标记高效选择目标QTL，实现从常规育种选择表型到直接选择目标基因的巨大转变。因此，QTL分析技术一经产生就受到了极大的关注，人们深信该领域研究成果的应用将会给作物育种带来巨大的变革。
分子标记的类型及其在番茄上的应用:基于DNA的分子标记在基因组中分布广泛，具有多态性高、信息量大、重复性和稳定性好、分析效率高的优点。它们广泛应用于番茄遗传育种研究的各个方面，如遗传多样性分析、遗传图谱构建、目标性状基因标记和定位(包括品质性状和数量性状)、分子标记辅助选择和品种纯度鉴定等。分子标记主要包括以下类型:
1.RFLP(限制性片段长度多态性)
Botstein(1980)等人首先提出了这一技术，Vallejos和Tanksley利用这一技术获得了与番茄R45s、RBCS1、RBCS2、RBCS3、CAB1、CAB2和CAB3基因紧密连锁的RFLP标记。后来的林肯(1987)，皮歇斯基(1987，65438+CAB8，1989)，沙夫(1990)，罗特曼(1991)。研究了HSF8、HSF24、HSF30、ACC1、ACC2、ACC3、ACC4和ACC1的标记，获得了相应的RFLP标记。在1989中，Young和Tanksley使用RFLP标记分析了带有Tm-2或Tm-2进入商陆的野生物种的染色体片段。他们选择了Tm-2基因座两侧的RFLP标记，分析了来自不同育种来源的65，438+02 Tm-2和Tm-2菌株。发现最大的渐渗基因片段几乎包含了9号染色体的整个短臂，图谱距离可达565，438+0 cm，最短的只有4cM左右。从65438到0992，Tanksley基于普通番茄和Panali番茄杂交后代群体开发了近900个RFLP标记，建立了高密度番茄的RFLP分子遗传图谱。到目前为止，美国康奈尔大学公布的茄果类蔬菜作物中仅有2330个RFLP标记。
2.RAPD(随机扩增多态DNA)
Williams等人(1990)基于PCR原理发明了RAPD技术。在番茄中，韦德(1993)等人从含有Panali番茄的普通番茄渐渗系中获得了100个6号染色体特异性RAPD标记，其中13个标记位于形态标记yv(黄色病毒)和tl(无硫胺素)之间。Vander(1992)、Egashira(2000)等人利用RAPD方法对普通番茄和各种野生番茄进行聚类分析，结果为番茄的分类提供了很好的证据。罗(1995)、维兰德(1998)、李继红(1999)、浦(2000)、高岚(2001)、(2002)等。然后分析了RAPD的番茄种质资源或品种。Yaghoobi(1998)等人利用RAPD技术标记了新发现的抗线虫基因Mi-3。在520个随机引物中，发现2个连锁标记。其中，NR14与RFLP标记TG180紧密连锁，使Mi-3位于染色体12的短臂上。毕等利用288个10或12碱基的随机引物对青枯病抗性基因进行了标记，发现了4个连锁标记，其中2个与一个高效基因连锁。此外，Ohomori(1995)、Motoyoshi(1996)、Pillen(1996)、Dax E.(1998)、田妙英(2000)等人先后开发了番茄烟草花叶病毒抗性基因Tm-2和Tm-2。
3.简单序列重复
Broun(1996)利用GATA和GACA的重复序列来绘制番茄图谱。结果表明，重复序列在番茄基因组中不是随机分布的，而是分布在着丝粒附近。作者认为这两个重复序列可以用来检测品种的多态性。Kaemmer(1995)用(GACA)4作为探针进行RFLP分析，结果表明几乎每个品种都会产生唯一稳定的指纹图谱，因此可以广泛用于品种鉴定。栾(1999)也得到了相似的结果，建立了9个番茄品种的SSR标记。目前，美国康奈尔大学公布的茄科作物中有734个SSR标记。
4.扩增片段长度多态性
Thomas C.M.(1995)从番茄与野生种番茄种间杂交的F2群体中获得了42000条AFLP条带，其中有3个AFLP标记(M1，M2，M3)分离自Cf-9基因* * *，这3个标记位于Cf-9基因两侧0.4cM的区域。用这些标记分析含有Cf-9基因的质粒，发现M1和M2标记分别位于Cf-9基因周围15.5kb的位置。最近通过AFLP或转座子标签技术在Cf-4和Cf-9基因附近发现了一些新的弱抗性的抗叶霉病基因(Takken et al .，1999)。
5.序列特征扩增区
Williamson V M(1994)获得番茄抗根结线虫基因Mi的SCAR标记，Chague v (1996)获得番茄抗叶枯病病毒基因Sw-5的SCAR标记。
6.***显性SCAR标记
中国农业科学院蔬菜花卉研究所鲜番茄研究组利用SCAR标记原理和多引物PCR技术，建立了* * *显性标记技术(CODominant–SCAR)，即在获得与父本和母本基因型一致的显性SCAR标记的基础上，将双亲的特异性引物加入到同一个PCR反应体系中，获得了一种可以同时鉴定父本、母本及其杂合子基因型的标记方法。该标记是一种非常稳定的分子标记，具有重复性好、快速、简便、应用成本低等特点，适合大量样品分析。对农作物杂交种子纯度鉴定、新品种审定和品种知识产权保护具有重大的实际应用价值。
7.序列标签位点
STS是一个长度为几百bp的特异性片段，是根据单拷贝DNA片段两端的序列设计一对特异性引物，扩增基因组DNA产生的。由于采用常规PCR引物长度，其扩增结果稳定可靠。RFLP标记可以通过两端测序转化成STS。STS在基因组中往往只出现一次，可以定义基因组的具体位点(Olson et al .，1989)。STS的物理作图可以通过PCR或杂交来完成，这使得物理作图方便快捷。STS在基因组研究中具有重要意义，因为它可以作为比较遗传图谱和物理图谱的* * *同构点。之后K.MeKsem(2001+0)转化了10个AFLP标记，获得了6个STS标记。
8.切割扩增多态性序列标记位点
CAPS和SCAR、STS等标记一样，也是转化RFLP、AFLP、RAPD等标记的方法。扩增后，CAPS标记的特异性引物的产物的电泳条带不显示多态性，但用限制性内切酶消化后，通过电泳检测可以显示PCR产物。CAPS标记揭示了特定PCR扩增产物DNA序列中限制性位点变异的信息，表现为* *显性标记。在番茄中获得了抗线虫病Mi、TMV Tm2、叶霉病cf5、cf9、白粉病Fr1和细菌性叶斑病Pto基因的CAPS标记。目前，康奈尔大学公布的茄科作物中有84个CAPS标记。
9.多重切割扩增多态性序列标记位点
RFLP和AFLP具有操作复杂、时间长、需要放射性步骤和成本高的缺点。因此，为了降低成本和提高效率，在分子图谱的构建、分子育种和QTL分析中，一些RFLP标记、AFLP标记和COS标记被转换成CAPS标记。在将RFLP和COS标记转变为CAPS标记的过程中，发现一些CAPS标记共用相同的限制性内切酶。考虑到多重PCR可在同一扩增反应中使用不同引物对同时扩增相应序列的优点，以及多个CAPS标记共享同一限制性内切酶的事实，基于多重PCR和CAPS的原理，建立了多重CAPS技术，该技术结合了多重PCR和CAPS的优点，可用于番茄的快速遗传鉴定和分子育种(王，杜等，2003)。目前，该方法已成功应用于番茄抗叶霉病基因和抗根结线虫基因的分析。
10.单核苷酸多态性
通过测序，然后与相关基因组中相应区域的核苷酸序列进行比对，可以检测出核苷酸序列的差异，其中一部分是由单核苷酸的差异造成的，这种遗传多态性就是SNP标记。K.Meksem等人(2001)成功地将番茄中的AFLP标记转化为SNP标记。SNP标记极其丰富，覆盖全基因组，具有广阔的应用前景。
总之，分子标记技术发展迅速。随着生物技术的发展，将会开发出更多的技术。将分子标记辅助选择技术与常规番茄育种相结合，可以提高目标性状的选择精度和效率，从而加快番茄育种进程。随着番茄基因组计划[番茄基因组计划(# 9872617)，(http://www.nsf.gov/bio/DBI/DBI _ PGR . htm)]的实施和基因芯片技术的发展和不断完善，将为番茄饱和连锁图谱的构建提供大量的DNA数据信息，并对大量个体进行遗传。利用番茄基因组的序列信息，可以直接对DNA序列进行比对分析，揭示个体间单核苷酸水平的多态性，从而开发出覆盖全基因组的极其丰富的SNP标记。通过使用基因芯片技术，所有基于DNA序列的分子标记(如RFLP、RAPD、CAPS、STS、SNP等。)，克隆基因的探针，EST等上千种DNA序列都可以固定在一个芯片上。只要将每个种群中的单株DNA与之杂交，借助自动分析程序和信息管理系统，就可以快速、准确、高通地鉴定出大量的单株。将芯片技术应用于番茄育种材料的遗传分析，将有助于优质基因和QTL的精细定位和克隆，也有助于现代番茄品种改良技术和分子辅助育种技术和方法的进一步完善。