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摘 要 SCAR标记技术因其快速、准确、简捷等优点被广泛应用于植物病虫害的检测鉴定、农作物抗病育种、品种鉴定、遗传图谱构建等多方面。本文结合近年来国内外有关SCAR标记技术的研究进展，综合论述了SCAR标记技术在由真菌、线虫、害虫引发的植物疫情的检测与应用。
关键词 SCAR标记；特异片段；植物检疫
中图分类号：S41 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.29.048
DNA分子标记首次提出于一次对腺病毒DNA突变体的热敏实验中。所谓分子标记，是指根据不同生物基因组DNA的多态性而建立起来的反应个体差异的遗传标记，DNA分子标记不受环境情况等影响，可快速准确地对实验对象做出鉴定、功能分析等。分子标记包括多种类型，包括以Southern杂交为理论基础的RFLP限制性内切酶片段长度多态性标记，以PCR技术为依据的AFLP扩增片段长度多态性、RAPD随机扩增多态性DNA、SRAP相关序列扩增多态性、SCAR序列特征化扩增区域等[1]。
SCAR标记技术（序列特征扩增区域）是1993年由Paran在其发表的文章中第一次提出[2]。目前，SCAR标记技术已经被广泛应用抗病育种、植物检疫鉴定等多方面。随着分子标记技术的进一步发展，SCAR标记的应用将日渐广泛和深入。
1 SCAR标记的原理
SCAR标记技术是采用特异位点的PCR标记方法，通过特异的寡核苷酸引物对基因组DNA进行扩增，以此来定位目标基因。该标记方法是在RAPD技术的基础上衍生而得，并且兼具RFLP和RAPD的优点。通过RAPD技术对实验对象的目标基因组DNA片段进行扩增、测序及序列分析，以此推测出该片段末端的14序列，并根据序列结果设计互补原RAPD片段两端的引物，引物大小一般为24bp，除末端14个碱基，还包括10个原RAPD分析用的碱基序列。用此引物对目的DNA片段进行特异扩增，这样便可得到序列特异扩增区域（SCARs）。经扩增后的特异序列可仍是原RAPD片段的显性分离行为，也可能转变为共显性的标记。
2 SCAR标记的优点
与RAPD标记技术相比，SCAR标记具有以下优点：一是使用特异引物并经过特定温度条件下的PCR，可以避免出现引物结合位点的重复与竞争，同时，经过PCR反应得到的片段稳定性和重复性都大大提高；二是可将显性的RAPD标记转化为共显性的SCAR标记，为构建遗传图谱提供更多的信息以及结果显示为显性则可直接做染色检测，提高检测效率；三是相比较于RAPD片段，SCARs片段中几乎不含有分散的重复序列，因此可在搜寻基因文库时作为鉴定的探针；四是由于SCAR标记是限定基因组区域的可重复性扩增，因此在基因图谱比较研究以及种间同源性的比对研究中都起到重要作用。
3 SCAR标记在植物检疫研究中的应用
3.1 在病害检测中的应用
1993年，Paran首次利用SCAR分子标记技术在莴苣中找到抗霜霉病的可信标记基因[2]。曹丽华等人对中国小麦条锈菌的五个主要生理小种进行RAPD分析，通过大量扩增以及标记转化得到了稳定的CYR31及CYR29的SCAR标记。该研究为建立中国小麦条锈菌生理小种分子检测技术提供了依据与思路，简化了常规检测方法，提高了检测效率与准确性，同时也为小麦条锈菌监测及预防工作提供理论基础与方法[3]。2005年，又分别建立小麦条锈菌29号及31号生理小种的SCAR标记分子检测技术[4-5]。2011年，姜明等人通过AFLP标记和集群分离分析法，筛选获得与抗甘蓝枯萎病基因FOC-1具有紧密连锁反应的AFLP标记，并进一步通过PCR扩增转化为稳定特异的SCAR标记。该SCAR标记可以用于甘蓝枯萎病抗性基因的跟踪、筛选、鉴定，提高了对甘蓝枯萎病的监测与防治效率[6]。陈福如等人通过RAPD序列分析以及SCAR特异引物相结合的方法，建立了稻曲霉病菌快速检测的分子方法[8]。
3.2 在线虫检测中的应用
SCAR标记技术在线虫鉴定中的应用最早是Meng等人成功利用SCAR标记时的特异PCR引物扩增，高效的区分鉴定出南方根结线虫、爪哇根结线虫和花生根结线虫，并且该方法灵敏度也极高，可成功鉴定到1/3条二龄幼虫、雄虫或雌虫。Meng等主要是通过特异扩增将南方根结线虫和爪哇根结线虫的特异随机扩增多态性DNA片段转化为SCAR标记完成鉴定[9]。陈凤毛等人通过设计特异引物将松材线虫的RAPD标记片段OPM05-X2100转化为SCAR标记片段，并利用SCAR标记引物 M05F2/R对枯死松树体内分离的线虫样本DNA及对照拟松材线虫、霍夫曼尼伞滑刃线虫、长尾属线虫、大核滑刃线虫的DNA片段進行检测鉴定，结果仅松材线虫可被扩增，由此SCAR标记技术可用于单条松材线虫的快速鉴定检测[10]。亓晓莉等人以Ha17禾谷孢囊线虫群体中能产生RAPD多态性的DNA为模板进行扩增，并通过设计特异引物建立SCAR标记，从而成功地从供试的禾谷孢囊线虫及其近似种（共9种32个线虫种群）的DNA样品中直接检测区分出禾谷孢囊线虫[11]。SCAR标记还被应用于根结线虫属的快速鉴定[12]、大豆孢囊线虫的快速检测等[13]。
3.3 在昆虫鉴定中的应用
SCAR标记在昆虫种类快速鉴定中也有重要的作用。2006年，臧连生等人在RAPD-PCR技术分析鉴定B型、非B型烟粉虱以及温室白粉虱等相似形态昆虫的基础上通过随机引物对浙江采集的三个烟粉虱种群进行SCAR标记，以此进行烟粉虱生物型和种群的快速鉴定[14]。SCAR标记也被应用于稻蝗属物种的快速分子鉴定，即通过对稻蝗属及其近似种的DNA提取、克隆、分析，来鉴定其特异条带[15]。其在温室白粉虱的分子鉴定、丽蚜小蜂的快速识别等多种昆虫种群的快速鉴定中均有重要作用。 4 总结与展望
目前，SCAR标记技术在植物病害鉴定、昆虫识别等多方面研究和应用中均起着重要作用，由于其具有样品稳定性好、操作方便快捷、准确率高且价格便宜等多种优势，因此非常适用于样品的大量分析鉴定。许多有害生物的特异识别基因RAPD、ISSR、AFLP分子标记和克隆基因通过对双亲序列设计特异引物，大部分都可成功的转化为SCAR标记，并在植物检疫鉴定等多方面起到重要作用。但并不是所有转化为SCAR标记的分子标记都可成功，DNA无法扩增、特异加长引物无法保持基因的多态性、转化后PCR无法进一步擴增或是PCR产物的多态性消失等原因都限制着SCAR标记技术的发展和应用。
随着生物信息学的发展，通过计算机对基因信息进行检索、分析和存储，以DNA序列、氨基酸序列为基础的基因定位、基因识别及功能分析等都提供了强有力的参考和支持。目前已有研究将SCAR标记技术和多引物PCR技术相结合，建立了新的共显性标记技术（Codminant-SCAR）[16]。相信随着分子生物学技术的不断进步，SCAR标记技术在植物检疫鉴定中的作用会日渐深入。
参考文献
[1]姚红伟，张立冬，孙金阳，等.DNA分子标记技术概述[J].河北渔业，2010（7）：42-46.
[2] Paran I， Michelmore R W. Development of reliable PCR-based markers linked to downy mildew resistance genes in lettuce[J]. Tag Theoretical and Applied Genetics，1993，85（8）：985-993.
[3]曹丽华，康振生，赵杰，等.中国小麦条锈菌4个流行小种的RAPD标记[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2004，32（7）：37-40.
[4]康振生，曹丽华，郑文明，等.小麦条锈菌条中29号生理小种SCAR检测标记的建立[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2005，33（5）：53-56.
[5]曹丽华，康振生，郑文明，等.小麦条锈菌条中31号生理小种SCAR检测标记的建立[J].菌物学报，2005，24（1）：98-103.
[6]姜明，赵越，颉建明，等.甘蓝抗枯萎病SCAR标记的开发[J].中国农业科学，2011，44（14）：3053-3059.
[7]陈福如，林廷邦，甘林，等.稻曲病菌的SCAR标记及其PCR检测[J].植物保护学报，2013，40（6）：481-487.
[8]Meng Q P， Long H， Xu J H. PCR assays for rapid and sensitive identification of three major root-knot nematodes， Meloidogyne incognita， M. javanica and M. arenaria[J]. Acta Phytopathologica Sinica， 2004，34（3）：204-210.
[9]陈凤毛，叶建仁，吴小芹，等.松材线虫SCAR标记与检测技术[J].林业科学，2012，48（3）：88-94.
[10]亓晓莉，彭德良，彭焕，等.基于SCAR标记的小麦禾谷孢囊线虫快速分子检测技术[J].中国农业科学，2012，45（21）：4388-4395.
[11]Adam M A M， Phillips M S， Blok V C. Molecular diagnostic key for identification of single juveniles of seven common and economically important species of root‐knot nematode （Meloidogyne spp.）[J]. Plant Pathology，2007，56（1）：190-197.
[12]Ou S， Peng D， Liu X， et al. Identification of Heterodera glycines using PCR with sequence characterised amplified region （SCAR） primers[J]. Nematology，2008，10（3）：397-403.
[13]臧连生，江彤，徐婧，等.烟粉虱B型及二个非B型种群的SCAR分子标记[J].农业生物技术学报，2006，14（2）：208-212.
[14]张建珍，李大琪，李涛，等.稻蝗属特异性SCAR分子标记的鉴定[J].中国农业科学，2010，43（23）：4834-4839.
[15]国艳梅，杜永臣，王孝宣，等.Codominant-SCAR技术的建立以及在番茄育种中的应用[J].园艺学报，2005，32（6）：1026-1029.
（责任编辑：赵中正）
关键词 SCAR标记；特异片段；植物检疫
中图分类号：S41 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.29.048
DNA分子标记首次提出于一次对腺病毒DNA突变体的热敏实验中。所谓分子标记，是指根据不同生物基因组DNA的多态性而建立起来的反应个体差异的遗传标记，DNA分子标记不受环境情况等影响，可快速准确地对实验对象做出鉴定、功能分析等。分子标记包括多种类型，包括以Southern杂交为理论基础的RFLP限制性内切酶片段长度多态性标记，以PCR技术为依据的AFLP扩增片段长度多态性、RAPD随机扩增多态性DNA、SRAP相关序列扩增多态性、SCAR序列特征化扩增区域等[1]。
SCAR标记技术（序列特征扩增区域）是1993年由Paran在其发表的文章中第一次提出[2]。目前，SCAR标记技术已经被广泛应用抗病育种、植物检疫鉴定等多方面。随着分子标记技术的进一步发展，SCAR标记的应用将日渐广泛和深入。
1 SCAR标记的原理
SCAR标记技术是采用特异位点的PCR标记方法，通过特异的寡核苷酸引物对基因组DNA进行扩增，以此来定位目标基因。该标记方法是在RAPD技术的基础上衍生而得，并且兼具RFLP和RAPD的优点。通过RAPD技术对实验对象的目标基因组DNA片段进行扩增、测序及序列分析，以此推测出该片段末端的14序列，并根据序列结果设计互补原RAPD片段两端的引物，引物大小一般为24bp，除末端14个碱基，还包括10个原RAPD分析用的碱基序列。用此引物对目的DNA片段进行特异扩增，这样便可得到序列特异扩增区域（SCARs）。经扩增后的特异序列可仍是原RAPD片段的显性分离行为，也可能转变为共显性的标记。
2 SCAR标记的优点
与RAPD标记技术相比，SCAR标记具有以下优点：一是使用特异引物并经过特定温度条件下的PCR，可以避免出现引物结合位点的重复与竞争，同时，经过PCR反应得到的片段稳定性和重复性都大大提高；二是可将显性的RAPD标记转化为共显性的SCAR标记，为构建遗传图谱提供更多的信息以及结果显示为显性则可直接做染色检测，提高检测效率；三是相比较于RAPD片段，SCARs片段中几乎不含有分散的重复序列，因此可在搜寻基因文库时作为鉴定的探针；四是由于SCAR标记是限定基因组区域的可重复性扩增，因此在基因图谱比较研究以及种间同源性的比对研究中都起到重要作用。
3 SCAR标记在植物检疫研究中的应用
3.1 在病害检测中的应用
1993年，Paran首次利用SCAR分子标记技术在莴苣中找到抗霜霉病的可信标记基因[2]。曹丽华等人对中国小麦条锈菌的五个主要生理小种进行RAPD分析，通过大量扩增以及标记转化得到了稳定的CYR31及CYR29的SCAR标记。该研究为建立中国小麦条锈菌生理小种分子检测技术提供了依据与思路，简化了常规检测方法，提高了检测效率与准确性，同时也为小麦条锈菌监测及预防工作提供理论基础与方法[3]。2005年，又分别建立小麦条锈菌29号及31号生理小种的SCAR标记分子检测技术[4-5]。2011年，姜明等人通过AFLP标记和集群分离分析法，筛选获得与抗甘蓝枯萎病基因FOC-1具有紧密连锁反应的AFLP标记，并进一步通过PCR扩增转化为稳定特异的SCAR标记。该SCAR标记可以用于甘蓝枯萎病抗性基因的跟踪、筛选、鉴定，提高了对甘蓝枯萎病的监测与防治效率[6]。陈福如等人通过RAPD序列分析以及SCAR特异引物相结合的方法，建立了稻曲霉病菌快速检测的分子方法[8]。
3.2 在线虫检测中的应用
SCAR标记技术在线虫鉴定中的应用最早是Meng等人成功利用SCAR标记时的特异PCR引物扩增，高效的区分鉴定出南方根结线虫、爪哇根结线虫和花生根结线虫，并且该方法灵敏度也极高，可成功鉴定到1/3条二龄幼虫、雄虫或雌虫。Meng等主要是通过特异扩增将南方根结线虫和爪哇根结线虫的特异随机扩增多态性DNA片段转化为SCAR标记完成鉴定[9]。陈凤毛等人通过设计特异引物将松材线虫的RAPD标记片段OPM05-X2100转化为SCAR标记片段，并利用SCAR标记引物 M05F2/R对枯死松树体内分离的线虫样本DNA及对照拟松材线虫、霍夫曼尼伞滑刃线虫、长尾属线虫、大核滑刃线虫的DNA片段進行检测鉴定，结果仅松材线虫可被扩增，由此SCAR标记技术可用于单条松材线虫的快速鉴定检测[10]。亓晓莉等人以Ha17禾谷孢囊线虫群体中能产生RAPD多态性的DNA为模板进行扩增，并通过设计特异引物建立SCAR标记，从而成功地从供试的禾谷孢囊线虫及其近似种（共9种32个线虫种群）的DNA样品中直接检测区分出禾谷孢囊线虫[11]。SCAR标记还被应用于根结线虫属的快速鉴定[12]、大豆孢囊线虫的快速检测等[13]。
3.3 在昆虫鉴定中的应用
SCAR标记在昆虫种类快速鉴定中也有重要的作用。2006年，臧连生等人在RAPD-PCR技术分析鉴定B型、非B型烟粉虱以及温室白粉虱等相似形态昆虫的基础上通过随机引物对浙江采集的三个烟粉虱种群进行SCAR标记，以此进行烟粉虱生物型和种群的快速鉴定[14]。SCAR标记也被应用于稻蝗属物种的快速分子鉴定，即通过对稻蝗属及其近似种的DNA提取、克隆、分析，来鉴定其特异条带[15]。其在温室白粉虱的分子鉴定、丽蚜小蜂的快速识别等多种昆虫种群的快速鉴定中均有重要作用。 4 总结与展望
目前，SCAR标记技术在植物病害鉴定、昆虫识别等多方面研究和应用中均起着重要作用，由于其具有样品稳定性好、操作方便快捷、准确率高且价格便宜等多种优势，因此非常适用于样品的大量分析鉴定。许多有害生物的特异识别基因RAPD、ISSR、AFLP分子标记和克隆基因通过对双亲序列设计特异引物，大部分都可成功的转化为SCAR标记，并在植物检疫鉴定等多方面起到重要作用。但并不是所有转化为SCAR标记的分子标记都可成功，DNA无法扩增、特异加长引物无法保持基因的多态性、转化后PCR无法进一步擴增或是PCR产物的多态性消失等原因都限制着SCAR标记技术的发展和应用。
随着生物信息学的发展，通过计算机对基因信息进行检索、分析和存储，以DNA序列、氨基酸序列为基础的基因定位、基因识别及功能分析等都提供了强有力的参考和支持。目前已有研究将SCAR标记技术和多引物PCR技术相结合，建立了新的共显性标记技术（Codminant-SCAR）[16]。相信随着分子生物学技术的不断进步，SCAR标记技术在植物检疫鉴定中的作用会日渐深入。
参考文献
[1]姚红伟，张立冬，孙金阳，等.DNA分子标记技术概述[J].河北渔业，2010（7）：42-46.
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[6]姜明，赵越，颉建明，等.甘蓝抗枯萎病SCAR标记的开发[J].中国农业科学，2011，44（14）：3053-3059.
[7]陈福如，林廷邦，甘林，等.稻曲病菌的SCAR标记及其PCR检测[J].植物保护学报，2013，40（6）：481-487.
[8]Meng Q P， Long H， Xu J H. PCR assays for rapid and sensitive identification of three major root-knot nematodes， Meloidogyne incognita， M. javanica and M. arenaria[J]. Acta Phytopathologica Sinica， 2004，34（3）：204-210.
[9]陈凤毛，叶建仁，吴小芹，等.松材线虫SCAR标记与检测技术[J].林业科学，2012，48（3）：88-94.
[10]亓晓莉，彭德良，彭焕，等.基于SCAR标记的小麦禾谷孢囊线虫快速分子检测技术[J].中国农业科学，2012，45（21）：4388-4395.
[11]Adam M A M， Phillips M S， Blok V C. Molecular diagnostic key for identification of single juveniles of seven common and economically important species of root‐knot nematode （Meloidogyne spp.）[J]. Plant Pathology，2007，56（1）：190-197.
[12]Ou S， Peng D， Liu X， et al. Identification of Heterodera glycines using PCR with sequence characterised amplified region （SCAR） primers[J]. Nematology，2008，10（3）：397-403.
[13]臧连生，江彤，徐婧，等.烟粉虱B型及二个非B型种群的SCAR分子标记[J].农业生物技术学报，2006，14（2）：208-212.
[14]张建珍，李大琪，李涛，等.稻蝗属特异性SCAR分子标记的鉴定[J].中国农业科学，2010，43（23）：4834-4839.
[15]国艳梅，杜永臣，王孝宣，等.Codominant-SCAR技术的建立以及在番茄育种中的应用[J].园艺学报，2005，32（6）：1026-1029.
（责任编辑：赵中正）