特邀综述 | 扬州大学刘巧泉团队综述KASP标记技术在主要农作物中的应用及展望

KASP 标记技术在主要农作物中的应用及展望

杨青青，唐家琪，张昌泉，高继平，刘巧泉

DOI：10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-1378

https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2396.Q‍.20220223.1418.009.html

本文将在2022年“作物品质遗传与改良”专题出版，目前已在知网上线，可点击文章题目阅读！

随着基因测序技术的发展，植物基因组数据越来越丰富，其中的单核苷酸多态性 （single nucleotide polymorphism，SNP） 数据由于具有高密度、高通量和易于自动化分析等特点而被广泛用于分子标记的开发和应用。竞争性等位基因特异性 PCR （ kompetitive allele-specific PCR，KASP） 技术是近些年来发展起来的一种主要基于 SNP 的高通量基因分型技术。该技术由于其高通量、低成本和可操作性强等优点而在农作物性状改良等领域具有很大的应用潜力。

近日，《生物技术通报》特邀扬州大学刘巧泉团队发表题为《KASP 标记技术在主要农作物中的应用及展望》的综述文章。文章介绍了 KASP 技术的发展、原理和方法步骤，综述了该技术在主要农作物的种质资源鉴定、分子标记辅助育种、基因定位和种子纯度鉴定等遗传育种中的应用，并讨论了该技术的优缺点，以期为今后农作物育种研究提供参考依据。

本文主要包括以下几部分：

1 KASP 技术的特点与实验原理

1.1 KASP技术的发展与特点

1.2 KASP技术的实验原理与步骤

2 KASP 技术在主要农作物中的应用

2.1 KASP技术在种质资源鉴定与亲缘关系研究中的应用

2.2 KASP技术在分子标记辅助育种中的应用

2.3 KASP技术在遗传图谱构建与基因定位中的应用

2.4 KASP技术在种子纯度鉴定中的应用

3 展望

展望

随着分子生物学和高通量测序技术的发展，越来越多的农作物品种和品系的基因组重测序使得SNP 标记日益丰富。基于这些丰富的 SNP 数据，以SNP 芯片阵列和重测序 SNP 分型技术为主的基因分型平台得到了快速发展。KASP 作为目前主要的 SNP 分型检测技术之一，相较于传统的分子标记（RFLP，STS、SSR 等）有其独特的优势。它是一种简单的无凝胶荧光聚合酶链式反应，能够在普通实验室操作的基础上满足低、中、高通量基因分型的要求，具有一定的灵活性，适用于目标位点和样本数量变化很大的实验设计。此外，相较于其 他 的 SNP 基 因 分 型 平 台 如 ：TaqMan 和 IlluminaGoldenGate，它又能很大程度上降低实验成本以及提高实验准确率。该技术目前已在农作物分子标记辅助育种、种质资源鉴定、遗传图谱构建和种子纯度鉴定等领域得到了广泛的利用。

从分子标记的利用看，传统的 SSR 等标记仍然是大多数研究者常用的标记技术。究其原因，虽然现有 SNP 数据非常丰富，但是这其中包括了大量冗余信息，研究人员很难快速准确的获得有用的SNP 信息。其次，大量的 SNP 信息还难以与功能基因位点关联，这限制了其在以功能基因利用为主的遗传育种中的应用。就技术本身而言，由于 SNP位点的限制，在 KASP 引物设计时会受到 SNP 附近序列的限制而造成所设计的引物无法有效进行 PCR扩增。此外，模板 DNA 质量的高低对于 KASP检测成功率也有重要影响。

因此，为了提升 KASP技术的利用效率，在基础研究领域应当注重基因功能位点的收集和汇总，建立相关功能基因多态性位点的 KASP 数据库。为提高 KASP 对未知样本的检测效率，在开发功能性 KASP 标记的同时，应当建立相配套的阳性对照标准品。从 KASP 技术的具体操作来看，实验室小规模检测条件下应当保证模板DNA 的质量并调整到相似的浓度。当前分子设计育种已经被作为一项高效和精准的育种技术手段，而在多种作物中被提出和实施。随着功能基因序列信息的积累和 KASP 分子标记数目的增加，该技术将成为种质资源鉴定、群体分析和分子设计育种等研究的重要辅助手段。

刘巧泉，扬州大学农学院教授、博士生导师，兼任教育部植物功能基因组学重点实验室和江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室主任，Mol Breeding、J Sci Food Agri 和《作物学报》编委等职。主要从事作物遗传育种专业的教学与科研工作。长期从事稻米品质等重要性状的遗传改良研究。在Nature Communications、Trends in Plant Science、PNAS、Molecular Plant、Plant Physiology和Plant Biotechnology Journal 等期刊发表论文100余篇，参与育成水稻新品种3个，获省部级奖3项。获国家杰出青年科学基金资助，享受国务院政府特殊津贴专家，入选国家“万人计划”科技创新领军人才、国家“百千万人才工程”、科技部中青年科技创新领军人才。