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李爱贤等
, 2011,
分子生物学
技术在甘薯
(
Ipomoea batatas
(L.) Lam.)
遗传育种中的应用
,
分子植物育种
(online) Vol.9 No.106 pp.1766-1775 (doi: 10.5376/mpb. cn.2011.09.0106)
1770
带来困扰。
Arthur
和
Labonte (1995)
对美国
8
个州的
甘薯品种“
Jewel
”的无性系进行
RAPD
分析，发
现有
5
个无性系的多态性在
7.1%~35.7%
之间，表
明利用
RAPD
标记可以快速地检测出无性系变异。
随后，
Arthur
和
Labonte (1996)
又以不同甘薯品种为
材料，用
RAPD
技术对无性繁殖过程中不同来源的
芽变进行进一步分析，表明用分生组织进行无性繁
殖比用不定芽更能保持基因型的一致性。
RAPD
标记技术最早用于作物品种鉴定，
Prakash
等
(1996)
对
30
个美国品种进行
RAPD
分析，
发现所有品种都具有唯一的指纹图谱，可有效地进
行品种鉴定。随着对甘薯基因组研究的深入，以及
分子生物学的发展，
AFLP
等分子标记技术在甘薯
中的应用越来越广泛，鉴定体系也越来越完善，使
品种的鉴定工作趋向自动化。
1.7
分子标记技术在甘薯其他方面的应用
近年来，随着分子标记技术的迅速发展，其在甘
薯中的应用范围越来越广。例如，离体保存技术在甘
薯种质资源保存中有着不可替代的优势，用
SSR
标
记检测国家甘薯试管苗库中离体保存
5
年和
8
年的
24
份种质资源及其对应的田间圃材料的遗传稳定
性，发现这些材料在两种保存方式下谱带一致，说明
两种保存方式的效果相同，该研究为甘薯种质资源长
期离体保存提供了理论依据
(
赵冬兰等
, 2011)
。
2
甘薯基因的分离与克隆
随着甘薯营养价值的再认识，以及甘薯在转基
因研究中作为生物反应器的重要作用，近年来，各
国逐渐加大了甘薯分子生物学研究的力度。现已分
离到多种特异基因，它们主要与甘薯的品质、块根
发育以及抗逆性有关。
2.1
甘薯品质相关基因的分离与克隆
目前，已经从甘薯中分离了很多品质相关基
因，如影响甘薯块根品质的主要影响因子多酚氧化
酶
(PPO)
、淀粉酶、
ADPG
焦磷酸化酶、胡萝卜素、
花青素等的基因。
PPO
是引起甘薯块根褐变的主要原因，目前已
经从甘薯中分离了多个
PPO
基因。使用兼并性引
物，彭世清和陈守才
(2002)
利用
cDNA
末端快速克
隆
(rapid-amplification of cDNA ends, RACE)
技术，
从甘薯中克隆出全长
1 984 bp
的
PPO
基因，该基因
包含了完整的开放阅读框，能够编码
588
个氨基酸。
β
-淀粉酶是甘薯块根中最主要的蛋白质，对甘
薯营养品质和口感起决定性作用。张勇为和张义正
(2004)
利用
RT-PCR
技术从甘薯新大紫块根总
RNA
中克隆了
β
-淀粉酶
cDNA
，该
cDNA
不仅能在大肠
杆菌表达，而且能将有活性的
β
-淀粉酶分泌到胞
外；并且，他比较发现，大肠杆菌表达的
β
-淀粉酶
与甘薯块根的
β
-淀粉酶除迁移率不同外，对淀粉酶
活性抑制剂
EDTA
和
β
-巯基乙醇的敏感性均相同。
ADPG
焦磷酸化酶是淀粉生物合成的
4
种关键
酶之一，
Harn
等
(2000)
研究发现在甘薯中存在多拷
贝的
ADPG
焦磷酸化酶基因，进一步研究表明其
cDNA
受蔗糖的正调控表达。
β
-胡萝卜素是维生素
A
原，对人体健康具有重
要作用，可降低多种癌症特别是肺癌的发病率。陈
选阳等
(2005)
用
RACE
技术，分离得到控制甘薯
β
-
胡萝卜素合成的关键酶基因，并通过斑点杂交表明，
甘薯
β
-胡萝卜素生物合成过程中，各种酶在块根发
育的前期具有较强的表达。王飞
(2007)
根据双子叶
植物类胡萝卜素合成结构基因氨基酸保守区域设
计简并引物，扩增出甘薯编码类胡萝卜素合成关键
酶基因的中间片断，并成功地克隆了它的全长，序
列分析表明，该基因与其他植物的序列高度同源。
花青素作为一种天然植物色素，近年来倍受国
外市场关注，紫心甘薯中富含花青素。二氢黄酮醇
-
4
-还原酶
(DRF)
是花青素生物合成途径的
4
个关键
酶之一，在基因库
(GenBank)
中，有
3
个
DRF
基因
是从甘薯中分离的。
Tanaka
等
(2004)
首先从甘薯中
分离出了
DRF-B
基因，指出甘薯中至少存在
4
个
DRF-B
基因的等位基因，并对该基因进行结构分
析，发现其外显子和侧翼区与葡萄的
DRF-B
基因
具有高度的同源性。
2.2
甘薯块根发育相关基因的分离与克隆
甘薯收获的主要器官是块根，块根的发育好坏
直接影响甘薯的产量，与甘薯块根发育相关基因的
分离与克隆受到研究者的广泛关注。
Lee
等
(2000)
从甘薯块根的
cDNA
文库中筛选了
2
个与块根发育
相关的基因
(iAGPLI)
，序列长度分别为
1 661 bp
和
1 277 bp
，该基因只在块茎和块根中才能转录表达。
随后，
Kim
等
(2002)
从甘薯处于着色和块根形成期
的根部也分离出
2
个基因
(
ibMADS3
和
ibMADS4
)
，
与甘薯中其他的
MADS
家族基因序列相似性很高，
表达模式及功能相似；这
2
个基因主要在甘薯根部
表达，尤其是在纤维根、着色根和膨大块根中大量
表达；进一步研究表明这
2
个基因在块根形成时进