作物育種學(xué)總論第十四章分子標(biāo)記輔助選擇育種PPT演示課件

1、1第十四章第十四章 分子標(biāo)記與作物育種分子標(biāo)記與作物育種2 緒 分子標(biāo)記輔助選擇 (mas) 的主要進(jìn)展 1. 基因聚合 (gene pyramiding) 2 .基因轉(zhuǎn)移 (gene transfer) 3. 數(shù)量性狀的 mas 3遺傳標(biāo)記遺傳標(biāo)記（genetic marker）: :指可追蹤染色體、指可追蹤染色體、染色體某一節(jié)段、某個基因座在家系中傳遞的任染色體某一節(jié)段、某個基因座在家系中傳遞的任何一種遺傳特性。它具有兩個基本特征，即何一種遺傳特性。它具有兩個基本特征，即可遺可遺傳性傳性和和可識別性；可識別性；因此生物的任何有差異表型的因此生物的任何有差異表型的基因突變型均可作為遺傳標(biāo)記。

2、基因突變型均可作為遺傳標(biāo)記。4形態(tài)學(xué)標(biāo)記（形態(tài)學(xué)標(biāo)記（morphological marker）細(xì)胞學(xué)標(biāo)記細(xì)胞學(xué)標(biāo)記(cytological marker)生化標(biāo)記生化標(biāo)記(biochemical marker)分子標(biāo)記分子標(biāo)記(molecular marker)：dna分子遺傳分子遺傳標(biāo)記，或標(biāo)記，或dna標(biāo)記。標(biāo)記。5即植物的外部形態(tài)特征。主要包括肉眼可見的外部特征，如：即植物的外部形態(tài)特征。主要包括肉眼可見的外部特征，如：矮稈、紫鞘、卷葉等；也包括色素、生理特性、生殖特性、矮稈、紫鞘、卷葉等；也包括色素、生理特性、生殖特性、抗病蟲性等有關(guān)的一些特性?？共∠x性等有關(guān)的一些特性。 優(yōu)點優(yōu)點：

3、形態(tài)標(biāo)記簡單直觀、經(jīng)濟方便；：形態(tài)標(biāo)記簡單直觀、經(jīng)濟方便； 缺點缺點:(1)數(shù)量在多數(shù)植物中是很有限的數(shù)量在多數(shù)植物中是很有限的;(2)且多態(tài)性且多態(tài)性較差，表現(xiàn)易受環(huán)境影響，較差，表現(xiàn)易受環(huán)境影響，(3)有一些標(biāo)記與不良性狀連有一些標(biāo)記與不良性狀連鎖。鎖。(4)形態(tài)標(biāo)記的獲得需要通過誘變、分離純合的過程，形態(tài)標(biāo)記的獲得需要通過誘變、分離純合的過程，周期較長。因此形態(tài)標(biāo)記在作物遺傳育種中的作用是有限周期較長。因此形態(tài)標(biāo)記在作物遺傳育種中的作用是有限的。的。 6 即植物細(xì)胞染色體的變異：包括染色體核型（染即植物細(xì)胞染色體的變異：包括染色體核型（染色體數(shù)目、結(jié)構(gòu)、隨體有無、著絲粒位置等）和帶型色體

4、數(shù)目、結(jié)構(gòu)、隨體有無、著絲粒位置等）和帶型（c c帶、帶、n n帶、帶、g g帶等）的變化。帶等）的變化。 與形態(tài)標(biāo)記相比，細(xì)胞學(xué)標(biāo)記的與形態(tài)標(biāo)記相比，細(xì)胞學(xué)標(biāo)記的優(yōu)點優(yōu)點是能進(jìn)行是能進(jìn)行一些重要基因的染色體或染色體區(qū)域定位。一些重要基因的染色體或染色體區(qū)域定位。但但細(xì)胞學(xué)細(xì)胞學(xué)標(biāo)記材料需要花費較大的人力和較長時間來培育，難標(biāo)記材料需要花費較大的人力和較長時間來培育，難度很大；同時某些物種對染色體變異反應(yīng)敏感；還有度很大；同時某些物種對染色體變異反應(yīng)敏感；還有些變異難以用細(xì)胞學(xué)方法進(jìn)行檢測。些變異難以用細(xì)胞學(xué)方法進(jìn)行檢測。因此到目前為止，因此到目前為止，真正應(yīng)用于作物遺傳育種研究中的細(xì)胞學(xué)標(biāo)記

5、還很少。真正應(yīng)用于作物遺傳育種研究中的細(xì)胞學(xué)標(biāo)記還很少。 7 主要包括同工酶和等位酶標(biāo)記。同工酶是：指結(jié)主要包括同工酶和等位酶標(biāo)記。同工酶是：指結(jié)構(gòu)不同、功能相似的酶，也即具有同一底物專一性構(gòu)不同、功能相似的酶，也即具有同一底物專一性的不同分子形式的酶。屬于一個以上基因座位編碼的不同分子形式的酶。屬于一個以上基因座位編碼的酶的不同形式；而等位酶是指由一個基因座位的的酶的不同形式；而等位酶是指由一個基因座位的不同等位基因編碼的酶的不同分子形式。分析方法不同等位基因編碼的酶的不同分子形式。分析方法是從植物組織的蛋白粗提物中通過電泳和組織化學(xué)是從植物組織的蛋白粗提物中通過電泳和組織化學(xué)染色法將酶的多

6、種形式轉(zhuǎn)變成肉眼可辯的酶譜帶型。染色法將酶的多種形式轉(zhuǎn)變成肉眼可辯的酶譜帶型。8 與形態(tài)標(biāo)記、細(xì)胞學(xué)標(biāo)記相比，生化標(biāo)記具兩個方與形態(tài)標(biāo)記、細(xì)胞學(xué)標(biāo)記相比，生化標(biāo)記具兩個方面的面的優(yōu)點優(yōu)點：一是表現(xiàn)近中性，對植物經(jīng)濟性狀一般：一是表現(xiàn)近中性，對植物經(jīng)濟性狀一般沒有大的不良影響；二是直接反映了基因產(chǎn)物差異，沒有大的不良影響；二是直接反映了基因產(chǎn)物差異，受環(huán)境影響較小。但目前可使用的生化標(biāo)記數(shù)量還受環(huán)境影響較小。但目前可使用的生化標(biāo)記數(shù)量還相當(dāng)有限，且有些酶的染色方法和電泳技術(shù)有一定相當(dāng)有限，且有些酶的染色方法和電泳技術(shù)有一定難度，因此其實際應(yīng)用受到一定限制。難度，因此其實際應(yīng)用受到一定限制。 91

7、0第一類是以分子雜交為核心的分子標(biāo)記技術(shù)第一類是以分子雜交為核心的分子標(biāo)記技術(shù)，包括包括rflprflp、dnadna指紋技術(shù)（指紋技術(shù)（dna fingerprinting）等；）等；第二類是以第二類是以pcrpcr為核心的分子標(biāo)記技術(shù)，包括為核心的分子標(biāo)記技術(shù)，包括rapdrapd、簡單序、簡單序列重復(fù)標(biāo)記列重復(fù)標(biāo)記ssrssr、序標(biāo)位、序標(biāo)位stssts、序列特征化擴增區(qū)域、序列特征化擴增區(qū)域scarscar等；等；第三類是一些新型的分子標(biāo)記，如：第三類是一些新型的分子標(biāo)記，如：snpsnp標(biāo)記、表達(dá)序列標(biāo)標(biāo)記、表達(dá)序列標(biāo)簽簽estest標(biāo)記等。標(biāo)記等。11u 分子標(biāo)記的特點： （1）直

8、接以dna的形式表現(xiàn)，表現(xiàn)穩(wěn)定 （2）數(shù)量多 （3）多態(tài)性高 （4）表現(xiàn)為中性，不影響目標(biāo)性狀的表達(dá)； （5）許多標(biāo)記表現(xiàn)為共顯性的特點，能區(qū)別 純合體和雜合體。 （6）成本不太高12二、分子標(biāo)記的原理和遺傳特性( (一一)rflp)rflp標(biāo)記標(biāo)記1.rflp1.rflp標(biāo)記的原理標(biāo)記的原理 植物基因組植物基因組dnadna上的上的堿基替換、插入、缺失堿基替換、插入、缺失或重復(fù)等，造成某種限或重復(fù)等，造成某種限制性內(nèi)切酶酶切位點的制性內(nèi)切酶酶切位點的增加或喪失，從而產(chǎn)生增加或喪失，從而產(chǎn)生限制性片斷長度多態(tài)限制性片斷長度多態(tài)性。性。 13用用dna限制性內(nèi)切酶消化限制性內(nèi)切酶消化southe

9、rn雜交雜交 放射性自顯影或酶學(xué)檢測放射性自顯影或酶學(xué)檢測 dna提取提取凝膠電泳分離，轉(zhuǎn)移到濾膜上凝膠電泳分離，轉(zhuǎn)移到濾膜上142）特點）特點a 無表型效應(yīng)，無表型效應(yīng)，rflp標(biāo)記的檢測不受環(huán)境條件和發(fā)標(biāo)記的檢測不受環(huán)境條件和發(fā)育階段的影響。育階段的影響。b rflp標(biāo)記在等位基因之間是共顯性的，因此在配標(biāo)記在等位基因之間是共顯性的，因此在配制雜交組合時不受雜交方式的影響。制雜交組合時不受雜交方式的影響。c 在非等位的在非等位的rflp標(biāo)記之間不存在上位效應(yīng)，因而標(biāo)記之間不存在上位效應(yīng)，因而互不干擾互不干擾d rflp標(biāo)記起源于基因組標(biāo)記起源于基因組dna的自身變異，在數(shù)量的自身變異，在數(shù)

10、量上幾乎不受限制上幾乎不受限制e dna需要量大，檢測技術(shù)繁雜，難以用于大規(guī)模需要量大，檢測技術(shù)繁雜，難以用于大規(guī)模的育種實踐中。在植物分子標(biāo)記輔助育種中需要將的育種實踐中。在植物分子標(biāo)記輔助育種中需要將rflp轉(zhuǎn)換成以轉(zhuǎn)換成以pcr為基礎(chǔ)的標(biāo)記。為基礎(chǔ)的標(biāo)記。15 pcr-based markerspcr: polymerase chain reaction（多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）（多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）amplification of tracts of dna definedby border sequences that hybridize toselected dna polymerase pr

11、imersrequires: - target dna- thermostable dna polymerase (taq)- oligonucleotide primer(s) (7-30nt)- dntps + mg+1617（二）（二）rapdrapd標(biāo)記標(biāo)記1.rapd標(biāo)記原理1819rapd標(biāo)記的主要特點有：標(biāo)記的主要特點有：（1）不需）不需dna探針，設(shè)計引物也無須知道序列信息；探針，設(shè)計引物也無須知道序列信息；（2）顯性遺傳（極少數(shù)共顯性），不能鑒別雜合子和純合）顯性遺傳（極少數(shù)共顯性），不能鑒別雜合子和純合子；子；（3）技術(shù)簡便，不涉及分子雜交和放射性自顯影等技術(shù)；）技術(shù)簡便，

12、不涉及分子雜交和放射性自顯影等技術(shù)；（4）dna樣品需要量少，引物價格便宜，成本較低；樣品需要量少，引物價格便宜，成本較低；（5）實驗重復(fù)性較差，結(jié)果可靠性較低。）實驗重復(fù)性較差，結(jié)果可靠性較低。 20（三）aflp 1.原理21222.aflp標(biāo)記的主要特點有：標(biāo)記的主要特點有：（1）由于）由于aflp分析可以采用的限制性內(nèi)切酶及選擇性堿分析可以采用的限制性內(nèi)切酶及選擇性堿基種類、數(shù)目很多，所以該技術(shù)所產(chǎn)生的標(biāo)記數(shù)目是無基種類、數(shù)目很多，所以該技術(shù)所產(chǎn)生的標(biāo)記數(shù)目是無限多的；限多的；（2）典型的）典型的aflp分析，每次反應(yīng)產(chǎn)物的譜帶在分析，每次反應(yīng)產(chǎn)物的譜帶在50-100條條之間，所以一次

13、分析可以同時檢測到多個座位，且多態(tài)之間，所以一次分析可以同時檢測到多個座位，且多態(tài)性極高；性極高；（3）表現(xiàn)共顯性，呈典型孟德爾式遺傳；）表現(xiàn)共顯性，呈典型孟德爾式遺傳；（4）分辯率高，結(jié)果可靠；）分辯率高，結(jié)果可靠；（5）目前該技術(shù)受專利保護，用于分析的試劑盒昂貴，）目前該技術(shù)受專利保護，用于分析的試劑盒昂貴，實驗條件要求較高。但也存在假陽性帶出現(xiàn)頻繁、技術(shù)實驗條件要求較高。但也存在假陽性帶出現(xiàn)頻繁、技術(shù)復(fù)雜、成本高等缺點。復(fù)雜、成本高等缺點。 23（四）ssr 1.原理2425 ssr標(biāo)記的主要特點有：標(biāo)記的主要特點有：（1）數(shù)量豐富，廣泛分布于整個基因）數(shù)量豐富，廣泛分布于整個基因（2）

14、具有較多的等位性變異；）具有較多的等位性變異；（3）共顯性標(biāo)記，可鑒別出雜合子和純合子；）共顯性標(biāo)記，可鑒別出雜合子和純合子；（4）實驗重復(fù)性好，結(jié)果可靠；）實驗重復(fù)性好，結(jié)果可靠；（5）由于創(chuàng)建新的標(biāo)記時需知道重復(fù)序列兩端的序）由于創(chuàng)建新的標(biāo)記時需知道重復(fù)序列兩端的序列信息，因此其開發(fā)有一定困難，費用也較高。列信息，因此其開發(fā)有一定困難，費用也較高。 2627分子標(biāo)記的遺傳基礎(chǔ)分子標(biāo)記的遺傳基礎(chǔ) 標(biāo)記輔助選擇的主要方面是對目標(biāo)基因的選擇，標(biāo)記輔助選擇的主要方面是對目標(biāo)基因的選擇，有人稱之為有人稱之為前景選擇前景選擇（foreground selection）。）。前景選擇的可靠性主要取決于前

15、景選擇的可靠性主要取決于標(biāo)記與目標(biāo)基因間標(biāo)記與目標(biāo)基因間連鎖的緊密程度連鎖的緊密程度。若只用一個標(biāo)記對目標(biāo)基因進(jìn)。若只用一個標(biāo)記對目標(biāo)基因進(jìn)行選擇，則標(biāo)記與目標(biāo)基因間的連鎖必須非常緊行選擇，則標(biāo)記與目標(biāo)基因間的連鎖必須非常緊密，才能夠達(dá)到較高的正確率。密，才能夠達(dá)到較高的正確率。 28供體受體 rr rr rr (1-r)2r(1-r) rmrmrmrmr目標(biāo)基因與目標(biāo)基因與dna標(biāo)記間的遺傳距離位標(biāo)記間的遺傳距離位p親本中親本中dna標(biāo)記的帶型標(biāo)記的帶型f 雜種中雜種中dna標(biāo)記的帶型標(biāo)記的帶型在在f 分離群體中分子標(biāo)記類型分離群體中分子標(biāo)記類型即即mm,mm,mmmm類型的分子標(biāo)記所代表的

16、目標(biāo)基類型的分子標(biāo)記所代表的目標(biāo)基因型及其頻率因型及其頻率利利用用mas的的遺遺傳傳基基礎(chǔ)礎(chǔ)（以（以rflp為為例）例） m抗性標(biāo)記抗性標(biāo)記 r抗性基因抗性基因m感病標(biāo)記感病標(biāo)記 r感病基因感病基因29 選擇的正確率隨重組率的增加而迅速下降。重組值越小，其錯選率越低。 如果要求至少選到一株目標(biāo)基因型的概率為p，則必須選擇具有標(biāo)記基因型mm的植株至少為： nlog（1-p）/log（1-p） 式中p（1r）23031 對基因組中其他部分（即遺傳背景）選擇，對基因組中其他部分（即遺傳背景）選擇，稱為稱為背景選擇背景選擇（background selections）。背景）。背景選擇的對象幾乎包括了

17、整個基因組，因此，選擇的對象幾乎包括了整個基因組，因此，這里牽涉到一個全基因組選擇的問題，在分這里牽涉到一個全基因組選擇的問題，在分離群體中，由于在上一代形成配子時同源染離群體中，由于在上一代形成配子時同源染色體之間會發(fā)生交換，因此每條染色體都可色體之間會發(fā)生交換，因此每條染色體都可能是由雙親染色體重新組裝的雜合體。能是由雙親染色體重新組裝的雜合體。 3233分子標(biāo)記的優(yōu)越性分子標(biāo)記的優(yōu)越性1.1.克服性狀表現(xiàn)型鑒定的困難克服性狀表現(xiàn)型鑒定的困難2.2.允許早期選擇允許早期選擇3.3.控制單一性狀的多個（等位）基因的利用控制單一性狀的多個（等位）基因的利用4.4.允許同時選擇多個性狀允許同時選

18、擇多個性狀5.5.可進(jìn)行性狀非破壞性評價和選擇可進(jìn)行性狀非破壞性評價和選擇6.6.從育種進(jìn)程考慮，可加快育種進(jìn)程，提高從育種進(jìn)程考慮，可加快育種進(jìn)程，提高育種效率育種效率34三三.分子標(biāo)記輔助選擇應(yīng)具備的主要條件分子標(biāo)記輔助選擇應(yīng)具備的主要條件 a：與目標(biāo)基因緊密連鎖的分子標(biāo)記：與目標(biāo)基因緊密連鎖的分子標(biāo)記 b: 簡便快捷的標(biāo)記檢測方法簡便快捷的標(biāo)記檢測方法35how to use a genetic marker for marker-assisted selectionweaver carrier sire+ww+m1m2m1m2m3m3w=weaver +=normal36 目標(biāo)基因的標(biāo)

19、記篩選（目標(biāo)基因的標(biāo)記篩選（gene tagging）是）是進(jìn)行分子標(biāo)記輔助選擇（進(jìn)行分子標(biāo)記輔助選擇（mas）育種的基）育種的基礎(chǔ)。用于礎(chǔ)。用于masmas育種的分子標(biāo)記須具備三個育種的分子標(biāo)記須具備三個條件：條件： 分子標(biāo)記與目標(biāo)基因緊密連鎖分子標(biāo)記與目標(biāo)基因緊密連鎖 標(biāo)記實用性強，重復(fù)性好，而且能夠經(jīng)標(biāo)記實用性強，重復(fù)性好，而且能夠經(jīng)濟簡便地檢測大量個體。濟簡便地檢測大量個體。 不同遺傳背景選擇有效。不同遺傳背景選擇有效。37第二節(jié) 重要農(nóng)藝性狀基因連鎖標(biāo)記的篩選技術(shù)38一、遺傳圖譜的構(gòu)建與重要農(nóng)藝性狀基因的標(biāo)記 遺傳作圖的原理遺傳作圖的原理 其原理是基于其原理是基于染色體的交換與重組染

20、色體的交換與重組。在細(xì)胞。在細(xì)胞減數(shù)分裂時，非同源染色體上的基因相互獨立，減數(shù)分裂時，非同源染色體上的基因相互獨立，自由組合，而位于同源染色體上的連鎖基因在減自由組合，而位于同源染色體上的連鎖基因在減數(shù)分裂前期數(shù)分裂前期i i非姊妹染色單體間的交換而發(fā)生基因非姊妹染色單體間的交換而發(fā)生基因重組，用重組率來表示基因間的遺傳距離。遺傳重組，用重組率來表示基因間的遺傳距離。遺傳圖譜只顯示基因間在染色體上的位置，并不反映圖譜只顯示基因間在染色體上的位置，并不反映dnadna的實際長度。的實際長度。39 構(gòu)建遺傳圖譜的主要環(huán)節(jié)構(gòu)建遺傳圖譜的主要環(huán)節(jié)： 根據(jù)遺傳材料之間的多態(tài)性確定親本組合，根據(jù)遺傳材料之

21、間的多態(tài)性確定親本組合，建立作圖群體。建立作圖群體。 對群體中不同植株的標(biāo)記進(jìn)行基因性分析。對群體中不同植株的標(biāo)記進(jìn)行基因性分析。 借助計算機程序構(gòu)建連鎖群借助計算機程序構(gòu)建連鎖群 構(gòu)建遺傳圖譜，首先要選擇合適的親構(gòu)建遺傳圖譜，首先要選擇合適的親本及分離群體，而且親本之間的差異本及分離群體，而且親本之間的差異不宜過大，否則會降低所建圖譜的準(zhǔn)不宜過大，否則會降低所建圖譜的準(zhǔn)確度和適用性。確度和適用性。 用于分子標(biāo)記的遺傳作圖可分為兩類：用于分子標(biāo)記的遺傳作圖可分為兩類：暫時性分離群體暫時性分離群體，包括，包括f f2 2群體、群體、bcbc等等 永久性分離群體永久性分離群體，包括重組自交系群，包

22、括重組自交系群體、加倍單倍體群體等體、加倍單倍體群體等42自花授粉作物作圖群體的構(gòu)建方法自花授粉作物作圖群體的構(gòu)建方法p pfffffb1:bcf pf pf pb2:bcdhl異花授粉作物作圖群體的構(gòu)建方法異花授粉作物作圖群體的構(gòu)建方法abcdefgabcdefgabcdefgabcdefgabcdefgabcdefgabcdefgabcdefg雜合雜合f對對b、d、g位點來說，相當(dāng)于位點來說，相當(dāng)于f對對a、c、e位點來說，相當(dāng)于測交位點來說，相當(dāng)于測交f位點不分離位點不分離43f2f2bc1bc1dhdhrilril群體形成 f1自交后代f1回交后代f1花粉分化個體f2個體自交后代性狀研

23、究對象個體個體品系品系準(zhǔn)確度低低高高必要的群體規(guī)模大大中中分離比例1:2:3或3:11:11:11:144二、近等基因系的二、近等基因系的培育與重要農(nóng)藝培育與重要農(nóng)藝性狀基因的標(biāo)記性狀基因的標(biāo)記http:/soft/list/htmlpf1bc1f1bcnfnnil45三、群體分離分析法與重要、群體分離分析法與重要農(nóng)藝性狀基因的標(biāo)記農(nóng)藝性狀基因的標(biāo)記46r/rr/rrrp:f2:f1:rr 47抗 感 雜 雜 雜 感 雜 抗 感 雜 抗 雜 雜 抗 感分離分離群體群體分子分子標(biāo)記標(biāo)記輔助輔助選擇選擇抗性抗性鑒定鑒定結(jié)果結(jié)果48四、數(shù)量性狀基因的定位

24、四、數(shù)量性狀基因的定位49四四.影響分子標(biāo)記輔助選擇影響分子標(biāo)記輔助選擇 (mas) 的因素的因素 大量理論和實踐研究表明，影響大量理論和實踐研究表明，影響 mas 選擇效率的因素非常復(fù)雜，其中選擇效率的因素非常復(fù)雜，其中標(biāo)記與基因標(biāo)記與基因 (qtl) 之間的距離、目標(biāo)之間的距離、目標(biāo)性狀的遺傳率、群體大小和性質(zhì)、選性狀的遺傳率、群體大小和性質(zhì)、選用分子標(biāo)記數(shù)目以及標(biāo)記與基因用分子標(biāo)記數(shù)目以及標(biāo)記與基因 (qtl) 的連鎖相等是重要因子。的連鎖相等是重要因子。 501 1 標(biāo)記與連鎖基因標(biāo)記與連鎖基因 (qtl) (qtl) 間的連鎖程度間的連鎖程度 前景選擇的準(zhǔn)確性主要取決于標(biāo)記與目標(biāo)前景

25、選擇的準(zhǔn)確性主要取決于標(biāo)記與目標(biāo)基因的基因的連鎖強度連鎖強度，標(biāo)記與基因連鎖得愈緊密，標(biāo)記與基因連鎖得愈緊密，依據(jù)標(biāo)記進(jìn)行選擇的可靠性就愈高。依據(jù)標(biāo)記進(jìn)行選擇的可靠性就愈高。 此外，此外，重組值重組值r r也影響到由該標(biāo)記位點等也影響到由該標(biāo)記位點等位基因分離產(chǎn)生遺傳方差的大小位基因分離產(chǎn)生遺傳方差的大小r r值越小，遺值越小，遺傳方差越大，數(shù)量性狀的選擇效率越高。傳方差越大，數(shù)量性狀的選擇效率越高。 51 2 性狀的遺傳率性狀的遺傳率 性狀的遺傳率極大地影響性狀的遺傳率極大地影響mas選擇效率。選擇效率。遺傳率較高的性狀，根據(jù)表型就可較有把握地遺傳率較高的性狀，根據(jù)表型就可較有把握地對其實施

26、選擇，此時分子標(biāo)記提供信息量較少，對其實施選擇，此時分子標(biāo)記提供信息量較少，mas效率隨性狀遺傳率增加而顯著降低。利用效率隨性狀遺傳率增加而顯著降低。利用mas技術(shù)所選性狀的遺傳率應(yīng)在中度技術(shù)所選性狀的遺傳率應(yīng)在中度(0.30.4)會更好。會更好。 52 3 群體大小和性質(zhì)群體大小和性質(zhì) 群體大小是制約群體大小是制約masmas選擇效率的重要因選擇效率的重要因素之一。一般情況下，素之一。一般情況下，masmas群體大小群體大小不應(yīng)小不應(yīng)小于于200200個個。選擇效率隨著群體增加而加大，。選擇效率隨著群體增加而加大，特別是在低世代，群體連鎖不平衡性越大，特別是在低世代，群體連鎖不平衡性越大，m

27、asmas效率就越高。由兩個自交系雜交產(chǎn)生的效率就越高。由兩個自交系雜交產(chǎn)生的f f2 2群體，其連鎖不平衡性往往最大，因而其群體，其連鎖不平衡性往往最大，因而其masmas效率也較高。效率也較高。 53 4 選用分子標(biāo)記數(shù)目和類型選用分子標(biāo)記數(shù)目和類型 理論上標(biāo)記數(shù)越多，從中篩選出對目理論上標(biāo)記數(shù)越多，從中篩選出對目標(biāo)性狀有顯著效應(yīng)的標(biāo)機會就越大，因而標(biāo)性狀有顯著效應(yīng)的標(biāo)機會就越大，因而應(yīng)有利于應(yīng)有利于masmas。計算機模擬研究表明當(dāng)每。計算機模擬研究表明當(dāng)每條染色體上標(biāo)記數(shù)增加到條染色體上標(biāo)記數(shù)增加到6 6個以上時效率降個以上時效率降低，最優(yōu)距離為低，最優(yōu)距離為20cm20cm。 54

28、沈新蓮等用沈新蓮等用2 2個個rapdrapd標(biāo)記和標(biāo)記和1 1個個ssrssr標(biāo)標(biāo)記進(jìn)行棉花纖維強度記進(jìn)行棉花纖維強度qtlqtl輔助選擇，比較顯輔助選擇，比較顯性標(biāo)記和共顯性標(biāo)記之間純合基因型和雜性標(biāo)記和共顯性標(biāo)記之間純合基因型和雜合基因型之間選擇差異后，認(rèn)為共顯性合基因型之間選擇差異后，認(rèn)為共顯性 ssssr r標(biāo)記標(biāo)記( (可有效地剔除雜合基因型可有效地剔除雜合基因型) )對以加性對以加性/ /隱性為主遺傳的隱性為主遺傳的qtlqtl進(jìn)行進(jìn)行masmas效果會更好。效果會更好。 555 顯性標(biāo)記的相位顯性標(biāo)記的相位 對質(zhì)量性狀的選擇，無論目標(biāo)基因是否顯隱性，對質(zhì)量性狀的選擇，無論目標(biāo)基

29、因是否顯隱性，均需選擇到純合植株，但顯性標(biāo)記無法鑒定純合與否。均需選擇到純合植株，但顯性標(biāo)記無法鑒定純合與否。haley等研究菜豆普通花葉病毒隱性抗性基因，兩等研究菜豆普通花葉病毒隱性抗性基因，兩rapd標(biāo)記一個相引標(biāo)記一個相引(m1，1.9cm)，另一個相斥連鎖，另一個相斥連鎖(m2，7.1cm)時，用時，用m1選擇到純合抗病、雜合體、純合感選擇到純合抗病、雜合體、純合感病比例分別是病比例分別是26.3%、72.5%、1.2%，而用，而用m2分別是分別是81.8%、18.2%、0。56 據(jù)此提出相斥相顯性據(jù)此提出相斥相顯性rapd標(biāo)記標(biāo)記不論對顯性還是隱性基因均可極大提不論對顯性還是隱性基因

30、均可極大提高選擇效率。由此可預(yù)見用相斥相的高選擇效率。由此可預(yù)見用相斥相的顯性顯性scar標(biāo)記跟蹤目標(biāo)基因比相引標(biāo)記跟蹤目標(biāo)基因比相引相應(yīng)更有效。相應(yīng)更有效。 57 6 世代的影響世代的影響 在早代在早代(bc1)變異方差大，重組個體多，變異方差大，重組個體多，中選機率大，因此背景選擇時間應(yīng)在育種早中選機率大，因此背景選擇時間應(yīng)在育種早期世代進(jìn)行，隨著世代的增加，背景選擇效期世代進(jìn)行，隨著世代的增加，背景選擇效率會逐漸下降率會逐漸下降 。在早期世代，分子標(biāo)記與。在早期世代，分子標(biāo)記與 qtl 的連鎖非平衡性較大，隨著世代的增加，的連鎖非平衡性較大，隨著世代的增加，效應(yīng)較大的效應(yīng)較大的 qtl

31、被固定下來，被固定下來，mas 效率隨效率隨之降低。之降低。 587 控制性狀基因控制性狀基因 (qtl) 數(shù)目數(shù)目 模擬研究發(fā)現(xiàn)隨著模擬研究發(fā)現(xiàn)隨著 qtl 增加，增加，mas 效率降效率降低。當(dāng)目標(biāo)性狀由少數(shù)幾個基因低。當(dāng)目標(biāo)性狀由少數(shù)幾個基因(1-3)控制時，用控制時，用標(biāo)記選擇對發(fā)掘遺傳潛力非常有效，然而當(dāng)目標(biāo)標(biāo)記選擇對發(fā)掘遺傳潛力非常有效，然而當(dāng)目標(biāo)性狀由多個基因控制時，由于需要選擇世代較多，性狀由多個基因控制時，由于需要選擇世代較多，加劇了標(biāo)記與加劇了標(biāo)記與 qtl 位點重組，降低了標(biāo)記選擇效位點重組，降低了標(biāo)記選擇效果，在少數(shù)果，在少數(shù) qtl 可解釋大部分變異的情況下，可解釋大

32、部分變異的情況下，mas效率更高。效率更高。598 控制數(shù)量性狀控制數(shù)量性狀qtl的劃分、定位及的劃分、定位及其效應(yīng)分布其效應(yīng)分布 qtl qtl 的準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)和對其效應(yīng)無偏估計的準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)和對其效應(yīng)無偏估計有助于有助于masmas效率提高。效率提高。qtlqtl精確定位取決于精確定位取決于分子連鎖圖譜的飽和度以及對分子連鎖圖譜的飽和度以及對qtlqtl性狀的準(zhǔn)性狀的準(zhǔn)確度量，可利用永久分離群體通過反復(fù)試驗確度量，可利用永久分離群體通過反復(fù)試驗精確定位精確定位qtlqtl。60 互作大小直接影響著互作大小直接影響著masmas效率。一般效率。一般在不同年份間不同時期不同地點均能檢測到在不同年份間不

33、同時期不同地點均能檢測到的的qtlqtl的效果較好。的效果較好。 基因型對基因型對qtlqtl檢測有較大影響，雜交早檢測有較大影響，雜交早代植株基因型是雜合的。隨著自交代數(shù)增加，代植株基因型是雜合的。隨著自交代數(shù)增加，許多位點趨于純合，在早代選擇的植株到高許多位點趨于純合，在早代選擇的植株到高代表現(xiàn)會與原先表現(xiàn)不一致，應(yīng)重新估價和代表現(xiàn)會與原先表現(xiàn)不一致，應(yīng)重新估價和篩選分子標(biāo)記。同一性狀在不同群體間甚至篩選分子標(biāo)記。同一性狀在不同群體間甚至不同群體大小間的不同群體大小間的qtlqtl不一致，這些因素均不一致，這些因素均影響影響 qtlsqtls檢測并影響檢測并影響masmas的效率。的效率。

34、619 選擇強度和選擇強度和qtls的遺傳方式和的遺傳方式和相位相位 在高選擇強度下，常規(guī)選擇更易丟失有利在高選擇強度下，常規(guī)選擇更易丟失有利基因，基因，masmas效率隨著選擇強度升高而增加。顯效率隨著選擇強度升高而增加。顯性作用隨著世代增加而降低，因此顯性遺傳性作用隨著世代增加而降低，因此顯性遺傳qtqtlsls的的masmas效率高。當(dāng)對多個效率高。當(dāng)對多個qtlqtl進(jìn)行選擇時，進(jìn)行選擇時，相引連鎖比相斥連鎖相引連鎖比相斥連鎖masmas效率高。在中等或較效率高。在中等或較低選擇強度下，目標(biāo)基因低選擇強度下，目標(biāo)基因(qtl)(qtl)周圍染色體區(qū)周圍染色體區(qū)段由較遠(yuǎn)端標(biāo)記控制更有效。

35、段由較遠(yuǎn)端標(biāo)記控制更有效。62第二節(jié) 分子標(biāo)記輔助選擇的策略63一、作物一、作物masmas育種須具備的條件育種須具備的條件 u分子標(biāo)記與目標(biāo)基因共分離或緊密連鎖，一般要求兩者間的遺傳距離小于5cm,最好1cm或更小。u具有在大群體中利用分子標(biāo)記進(jìn)行篩選的有效手段，主要是應(yīng)用pcr技術(shù)。u篩選技術(shù)在不同實驗室間重復(fù)性好，且具有經(jīng)濟、易操作的特點。u具有實用化程度高并能協(xié)助育種家作出抉擇的計算機數(shù)據(jù)處理軟件。64二、二、masmas育種方法育種方法（一）回交育種（一）回交育種（二）（二）sls-mas（三）（三）mas聚合育種聚合育種6566受體親本受體親本 供體親本供體親本a(無優(yōu)質(zhì)基因無優(yōu)質(zhì)

36、基因) (含優(yōu)質(zhì)基因含優(yōu)質(zhì)基因a)受體親本受體親本 供體親本供體親本b(無優(yōu)質(zhì)基因無優(yōu)質(zhì)基因) (含優(yōu)質(zhì)基因含優(yōu)質(zhì)基因b) f1(含優(yōu)質(zhì)基因含優(yōu)質(zhì)基因a) f1(含優(yōu)質(zhì)基因含優(yōu)質(zhì)基因b)復(fù)雜雜種復(fù)雜雜種(分離群體分離群體)受體親本受體親本 供體親本供體親本c(無優(yōu)質(zhì)基因無優(yōu)質(zhì)基因) (含優(yōu)質(zhì)基因含優(yōu)質(zhì)基因c)中選雜種個體中選雜種個體 f1 (含優(yōu)質(zhì)基因含優(yōu)質(zhì)基因a和和b) (含優(yōu)質(zhì)基因含優(yōu)質(zhì)基因c)復(fù)雜雜種復(fù)雜雜種(分離群體分離群體)中選雜種個體中選雜種個體 受體親本受體親本(含優(yōu)質(zhì)基因含優(yōu)質(zhì)基因a、b和和c) 新育成的優(yōu)質(zhì)品種新育成的優(yōu)質(zhì)品種 (受體親本遺傳背景受體親本遺傳背景+優(yōu)質(zhì)基因優(yōu)質(zhì)基因a、b和和c)回交回交12代，標(biāo)記輔助選擇代，標(biāo)記輔助選擇自交自交標(biāo)記輔助選擇標(biāo)記輔助選擇標(biāo)記輔助選擇標(biāo)記輔助選擇67三、提高分子標(biāo)記的篩選效率（一）多