遺傳作圖及基因定位ppt課件

1、第三章第三章 遺傳作圖及基因遺傳作圖及基因/QTL定位定位1、作圖群體的建立、作圖群體的建立 n建立完好的、高密度的分子遺傳圖譜是研討數(shù)量性狀基因的前提。n構(gòu)建遺傳圖譜的主要環(huán)節(jié)包括：n根據(jù)遺傳資料之間的多態(tài)性確定親本組合,建立作圖群體作圖勝利和高效的關(guān)鍵;n群體中不同植株或品系的標(biāo)志基因型的分析；n標(biāo)志間連鎖群確實(shí)立。 第一節(jié) 作圖群體的建立要構(gòu)建DNA標(biāo)志連鎖圖譜，必需建立作圖群體。建立作圖群體需求思索的重要要素包括親本的選配、分別群體類型的選擇及群體大小確實(shí)定等。 一、親本的選配一、親本的選配親本的選擇直接影響到構(gòu)建連親本的選擇直接影響到構(gòu)建連鎖圖譜的難易程度及所建圖譜鎖圖譜的難易程度及

2、所建圖譜的適用范圍。普通應(yīng)從四個(gè)方的適用范圍。普通應(yīng)從四個(gè)方面對(duì)親本進(jìn)展選擇，面對(duì)親本進(jìn)展選擇，首先要思索親本間的首先要思索親本間的DNA多態(tài)性。多態(tài)性。親本之間的親本之間的DNA多態(tài)性與其親多態(tài)性與其親緣關(guān)系有著親密關(guān)系，這種親緣關(guān)系有著親密關(guān)系，這種親緣關(guān)系可用地理的、形狀的或緣關(guān)系可用地理的、形狀的或同工酶多態(tài)性作為選擇規(guī)范。同工酶多態(tài)性作為選擇規(guī)范。第二，選擇親本時(shí)應(yīng)盡量選用純第二，選擇親本時(shí)應(yīng)盡量選用純度高的資料，并進(jìn)一步經(jīng)過自度高的資料，并進(jìn)一步經(jīng)過自交進(jìn)展純化。交進(jìn)展純化。第三，要思索雜交后代的可育性。第三，要思索雜交后代的可育性。親本間的差別過大，雜種染色親本間的差別過大，雜種

3、染色體之間的配對(duì)和重組會(huì)遭到抑體之間的配對(duì)和重組會(huì)遭到抑制，導(dǎo)致連鎖座位間的重組率制，導(dǎo)致連鎖座位間的重組率偏低，并導(dǎo)致嚴(yán)重的偏分別景偏低，并導(dǎo)致嚴(yán)重的偏分別景象，降低所建圖譜的可信度和象，降低所建圖譜的可信度和適用范圍；嚴(yán)重的還會(huì)降低雜適用范圍；嚴(yán)重的還會(huì)降低雜種后代的結(jié)實(shí)率，甚至導(dǎo)致不種后代的結(jié)實(shí)率，甚至導(dǎo)致不育，影響分別群體的構(gòu)建。育，影響分別群體的構(gòu)建。二、分別群體類型的選擇二、分別群體類型的選擇根據(jù)其遺傳穩(wěn)定性可將分別群體根據(jù)其遺傳穩(wěn)定性可將分別群體分成兩大類：一類稱為暫時(shí)性分成兩大類：一類稱為暫時(shí)性分別群體，如分別群體，如F2、F3、F4、BC、三交群體等，這類群體中、三交群體等，

4、這類群體中分別單位是個(gè)體，一經(jīng)自交或分別單位是個(gè)體，一經(jīng)自交或近交其遺傳組成就會(huì)發(fā)生變化，近交其遺傳組成就會(huì)發(fā)生變化，無法永久運(yùn)用。另一類稱為永無法永久運(yùn)用。另一類稱為永久性分別群體，如久性分別群體，如RI、DH群群體等，這類群體中分別單位是體等，這類群體中分別單位是株系，不同株系之間存在基因株系，不同株系之間存在基因型的差別，而株系內(nèi)個(gè)體間的型的差別，而株系內(nèi)個(gè)體間的基因型是一樣且純合的，是自基因型是一樣且純合的，是自交不分別的。這類群體可經(jīng)過交不分別的。這類群體可經(jīng)過自交或近交繁衍后代，而不會(huì)自交或近交繁衍后代，而不會(huì)改動(dòng)群體的遺傳組成，可以永改動(dòng)群體的遺傳組成，可以永久運(yùn)用。久運(yùn)用。構(gòu)建

5、構(gòu)建DNA連鎖圖譜可以選用不同連鎖圖譜可以選用不同類型的分別群體，它們各有其類型的分別群體，它們各有其優(yōu)缺陷，因此應(yīng)結(jié)合詳細(xì)情況優(yōu)缺陷，因此應(yīng)結(jié)合詳細(xì)情況選用。選用。一一F2代群體代群體 F2群體是常用的作圖群體，迄今大多數(shù)植物的群體是常用的作圖群體，迄今大多數(shù)植物的DNA標(biāo)志連鎖圖標(biāo)志連鎖圖譜都是用譜都是用F2群體構(gòu)建的。不論是自花授粉植物，還是異花授粉植物，群體構(gòu)建的。不論是自花授粉植物，還是異花授粉植物，建立建立F2群體都是容易的，這是運(yùn)用群體都是容易的，這是運(yùn)用F2群體進(jìn)展遺傳作圖的最大優(yōu)點(diǎn)。群體進(jìn)展遺傳作圖的最大優(yōu)點(diǎn)。但但F2群體的一個(gè)缺乏之處是存在雜合基因型。對(duì)于顯性標(biāo)志，將無群體

6、的一個(gè)缺乏之處是存在雜合基因型。對(duì)于顯性標(biāo)志，將無法識(shí)別顯性純合基因型和雜合基因型。由于這種基因型信息簡(jiǎn)并景象法識(shí)別顯性純合基因型和雜合基因型。由于這種基因型信息簡(jiǎn)并景象的存在，會(huì)降低作圖的精度。而為了提高精度，減小誤差，那么必需的存在，會(huì)降低作圖的精度。而為了提高精度，減小誤差，那么必需運(yùn)用較大的群體，從而會(huì)添加運(yùn)用較大的群體，從而會(huì)添加DNA標(biāo)志分析的費(fèi)用。標(biāo)志分析的費(fèi)用。 F2群體的另一個(gè)缺陷是不易長(zhǎng)期保管，有性繁衍一代后，群體的群體的另一個(gè)缺陷是不易長(zhǎng)期保管，有性繁衍一代后，群體的遺傳構(gòu)培育會(huì)發(fā)生變化。為了延伸遺傳構(gòu)培育會(huì)發(fā)生變化。為了延伸F2群體的運(yùn)用時(shí)間，一種方法是群體的運(yùn)用時(shí)間，

7、一種方法是對(duì)其進(jìn)展無性繁衍，如進(jìn)展組織培育擴(kuò)繁。但這種方法不是一切的植對(duì)其進(jìn)展無性繁衍，如進(jìn)展組織培育擴(kuò)繁。但這種方法不是一切的植物都適用，且耗資費(fèi)工。另一種方法是運(yùn)用物都適用，且耗資費(fèi)工。另一種方法是運(yùn)用F2單株的衍生系單株的衍生系F3株株系或系或F4家系。將衍生系內(nèi)多個(gè)單株混合提取家系。將衍生系內(nèi)多個(gè)單株混合提取DNA，那么能代表原，那么能代表原F2單株的單株的DNA組成。為了保證這種代表性的真實(shí)可靠，衍生系中選組成。為了保證這種代表性的真實(shí)可靠，衍生系中選取的單株必需是隨機(jī)的，且數(shù)量要足夠多。這種方法對(duì)于那些繁衍系取的單株必需是隨機(jī)的，且數(shù)量要足夠多。這種方法對(duì)于那些繁衍系數(shù)較大的自花授

8、粉植物如水稻、小麥等特別適用。數(shù)較大的自花授粉植物如水稻、小麥等特別適用。二二BC1群體群體 BC1回交一代也是一種常用的作圖群體。回交一代也是一種常用的作圖群體。BC1群體中每一分別的基因座只需兩種基因型，群體中每一分別的基因座只需兩種基因型，它直接反映了它直接反映了F1代配子的分別比例，因此代配子的分別比例，因此BC1群群體的作圖效率最高，這是它優(yōu)于體的作圖效率最高，這是它優(yōu)于F2群體的地方。群體的地方。 雖然雖然BC1群體是一種很好的作圖群體，但它群體是一種很好的作圖群體，但它也與也與F2群體一樣，存在不能長(zhǎng)期保管的問題。可群體一樣，存在不能長(zhǎng)期保管的問題?？梢杂靡杂肍2中運(yùn)用的類似方法

9、來延伸中運(yùn)用的類似方法來延伸BC1群體的運(yùn)用群體的運(yùn)用時(shí)間。另外，對(duì)于一些人工雜交比較困難的植物，時(shí)間。另外，對(duì)于一些人工雜交比較困難的植物，BC1群體也不太適宜，由于一是難以建立較大的群體也不太適宜，由于一是難以建立較大的BC1群體，二是容易出現(xiàn)假雜種，呵斥作圖的誤群體，二是容易出現(xiàn)假雜種，呵斥作圖的誤差。差。三三RI群體群體 RI重組自交系群體是雜種后代經(jīng)重組自交系群體是雜種后代經(jīng)過多代自交而產(chǎn)生的一種作圖群體，通常過多代自交而產(chǎn)生的一種作圖群體，通常從從F2代開場(chǎng)，采用單粒傳的方法來建立。代開場(chǎng)，采用單粒傳的方法來建立。由于自交的作用是使基因型純合化，因此，由于自交的作用是使基因型純合化

10、，因此，RI群體中每個(gè)株系都是純合的，因此群體中每個(gè)株系都是純合的，因此RI群群體是一種可以長(zhǎng)期運(yùn)用的永久性分別群體。體是一種可以長(zhǎng)期運(yùn)用的永久性分別群體。實(shí)際上，建立一個(gè)無限大的實(shí)際上，建立一個(gè)無限大的RI群體，必需群體，必需自交無窮多代才干到達(dá)完全純合；建立一自交無窮多代才干到達(dá)完全純合；建立一個(gè)有限大小的個(gè)有限大小的RI群體那么只需自交有限代。群體那么只需自交有限代。然而，即使是建立一個(gè)通常運(yùn)用的包含然而，即使是建立一個(gè)通常運(yùn)用的包含100200個(gè)株系的個(gè)株系的RI群體，要到達(dá)完全群體，要到達(dá)完全純合，所需的自交代數(shù)也是相當(dāng)多的。純合，所需的自交代數(shù)也是相當(dāng)多的。 建立建立RI群體是非常

11、費(fèi)時(shí)的。在實(shí)踐研群體是非常費(fèi)時(shí)的。在實(shí)踐研討中，人們往往無法破費(fèi)那么多時(shí)間來建討中，人們往往無法破費(fèi)那么多時(shí)間來建立一個(gè)真正的立一個(gè)真正的RI群體，所以經(jīng)常運(yùn)用自交群體，所以經(jīng)常運(yùn)用自交67代的代的“準(zhǔn)準(zhǔn)RI群體。群體。 在在RI群體中，每一分別座位上只存在兩種基因型，群體中，每一分別座位上只存在兩種基因型，且比例為且比例為1:1。 RI群體的優(yōu)點(diǎn)是可以長(zhǎng)期運(yùn)用，可以進(jìn)展反復(fù)實(shí)驗(yàn)。群體的優(yōu)點(diǎn)是可以長(zhǎng)期運(yùn)用，可以進(jìn)展反復(fù)實(shí)驗(yàn)。因此它除了可用于構(gòu)建分子標(biāo)志連鎖圖外，特別適宜于數(shù)因此它除了可用于構(gòu)建分子標(biāo)志連鎖圖外，特別適宜于數(shù)量性狀基因座量性狀基因座QTL的定位研討。但是，思索到構(gòu)建的定位研討。但

12、是，思索到構(gòu)建RI群體要破費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，假設(shè)僅是為了構(gòu)建分子標(biāo)志連群體要破費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，假設(shè)僅是為了構(gòu)建分子標(biāo)志連鎖圖的話，選用鎖圖的話，選用RI群體是不明智的。另外，異花授粉植群體是不明智的。另外，異花授粉植物由于存在自交衰退和不結(jié)實(shí)景象，建立物由于存在自交衰退和不結(jié)實(shí)景象，建立RI群體也比較群體也比較困難。困難。四四DH群體群體 高等植物的單倍體高等植物的單倍體Haploid是含有配子是含有配子染色體數(shù)的個(gè)體。單倍體經(jīng)過染色體加倍構(gòu)成的染色體數(shù)的個(gè)體。單倍體經(jīng)過染色體加倍構(gòu)成的二倍體稱為加倍單倍體或雙單倍體二倍體稱為加倍單倍體或雙單倍體DH。DH植株是純合的，自交后即產(chǎn)生純系，因此植株是純合的

13、，自交后即產(chǎn)生純系，因此DH群群體可以穩(wěn)定繁衍，長(zhǎng)期運(yùn)用，是一種永久性群體。體可以穩(wěn)定繁衍，長(zhǎng)期運(yùn)用，是一種永久性群體。 DH群體直接從群體直接從F1花粉經(jīng)培育產(chǎn)生，因此建花粉經(jīng)培育產(chǎn)生，因此建立立DH群體所需時(shí)間不多。但是，產(chǎn)生群體所需時(shí)間不多。但是，產(chǎn)生DH植株有植株有賴于花培技術(shù)。有些植物的花藥培育非常困難，賴于花培技術(shù)。有些植物的花藥培育非常困難，就無法經(jīng)過花培來建立就無法經(jīng)過花培來建立DH群體。另外，植物的群體。另外，植物的花培才干跟基因型關(guān)系較大，因此花培過程會(huì)對(duì)花培才干跟基因型關(guān)系較大，因此花培過程會(huì)對(duì)不同基因型的花粉產(chǎn)生選擇效應(yīng)，從而破壞不同基因型的花粉產(chǎn)生選擇效應(yīng)，從而破壞D

14、H群體的遺傳構(gòu)造，呵斥較嚴(yán)重的偏分別景象，這群體的遺傳構(gòu)造，呵斥較嚴(yán)重的偏分別景象，這會(huì)影響遺傳作圖的準(zhǔn)確性。因此，假設(shè)是以構(gòu)建會(huì)影響遺傳作圖的準(zhǔn)確性。因此，假設(shè)是以構(gòu)建分子標(biāo)志連鎖圖為主要目的的話，分子標(biāo)志連鎖圖為主要目的的話，DH群體不是群體不是一種理想的作圖群體。一種理想的作圖群體。n利用重組自交系間互交構(gòu)建的永久性利用重組自交系間互交構(gòu)建的永久性F2群體群體Immortalized F2，具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：，具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：n基因型組成類似于基因型組成類似于F2群體群體, 具有豐富的遺傳具有豐富的遺傳信息；信息；n與與F2每種基因型僅一個(gè)單株相比，永久性每種基因型僅一個(gè)單株相比，永久

15、性F2群體可有大量植株為同一基因型。群體可有大量植株為同一基因型。n該群體兼具該群體兼具F2和永久性作圖群體的優(yōu)勢(shì)，為遺和永久性作圖群體的優(yōu)勢(shì)，為遺傳研討提供了新的資料類型。傳研討提供了新的資料類型。 遺傳圖譜的分辨率和精度，很大程度上取決于群體大小。群體越大，那么作圖精度越高。但群體太大，不僅增大實(shí)驗(yàn)任務(wù)量，而且添加費(fèi)用。因此確定適宜的群體大小是非常必要的。在實(shí)踐任務(wù)中，構(gòu)建分子標(biāo)志骨架連鎖圖可基于大群體中的一個(gè)隨機(jī)小群體如150個(gè)單株或家系，當(dāng)需求精細(xì)地研討某個(gè)連鎖區(qū)域時(shí)，再有針對(duì)性地在骨架連鎖圖的根底上擴(kuò)展群體。這種大小群體相結(jié)合的方法，既可到達(dá)研討的目的，又可減輕任務(wù)量。 總的說來，在

16、分子標(biāo)志連鎖圖的構(gòu)建方面，為了到達(dá)彼此相當(dāng)?shù)淖鲌D精度，所需的群體大小的順序?yàn)镕2RIBC1和DH。三、群體大小確實(shí)定三、群體大小確實(shí)定3、QTL定位的方法定位的方法nQTL定位就是檢測(cè)分子標(biāo)QTL間的連鎖關(guān)系，同時(shí)還可以估計(jì)QTL的效應(yīng)。n利用DNA標(biāo)志進(jìn)展QTL定位的遺傳學(xué)根底是：當(dāng)分子標(biāo)志與某一個(gè)性狀的QTL連鎖時(shí)，不同標(biāo)志基因型的個(gè)體的表型值將存在顯著差別，分析這種差別，就可推斷與分子標(biāo)志相連鎖的QTL的位置和方法。n與飽和遺傳圖譜的構(gòu)建相順應(yīng)，QTL定位的統(tǒng)計(jì)分析方法也在不斷開展。 3.1 單標(biāo)志分析法 n單標(biāo)志分析法就是經(jīng)過t 檢驗(yàn)、方差分析、回歸分析、似然比檢驗(yàn)或最大似然估計(jì)，比較

17、某一標(biāo)志不同基因型數(shù)量性狀表型值間的差別，假設(shè)差別顯著，那么闡明控制數(shù)量性狀的QTL與該標(biāo)志有連鎖，進(jìn)而估計(jì)其效應(yīng)。n單標(biāo)志分析法有一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)，即不需求完好的標(biāo)志連鎖圖，因此早期的QTL定位研討多采用這種方法。n但傳統(tǒng)的單標(biāo)志分析方法存在許多缺陷：n不能確定標(biāo)志是與一個(gè)QTL連鎖還是與幾個(gè)QTL連鎖；n無法確切估計(jì)QTL的能夠位置；n遺傳效應(yīng)與重組率混合在一同，導(dǎo)致低估了QTL的遺傳效應(yīng)；n容易出現(xiàn)假陽性；n檢測(cè)效率不高，所需的個(gè)體數(shù)較多, n對(duì)于某標(biāo)志而言，基因型缺失的個(gè)體必需剔除。 3.2區(qū)間作圖法Interval mapping, IM n鑒于單標(biāo)志方法存在的問題，Lander 和B

18、ostein(1989)提出了基于兩個(gè)側(cè)鄰標(biāo)志的區(qū)間作圖法。n該方法借助于完好的分子標(biāo)志連鎖圖譜，計(jì)算基因組恣意位置上兩個(gè)相鄰標(biāo)志之間存在或不存在QTL的似然比的對(duì)數(shù)LOD值。n根據(jù)整個(gè)染色體上各點(diǎn)處的LOD值可以檢測(cè)出一個(gè)QTL在該染色體上存在與否的似然圖譜。當(dāng)LOD值超越某一給定的臨界值時(shí)，即闡明存在一個(gè)QTL，n其置信區(qū)間為對(duì)應(yīng)于峰兩側(cè)各下降1個(gè)LOD值的圖譜區(qū)間。n與單標(biāo)志分析法相比，區(qū)間作圖法具有以下優(yōu)點(diǎn)：n能從支持區(qū)間推斷QTL的能夠位置；n可利用標(biāo)志連鎖圖在全基因組系統(tǒng)地搜索QTL，假設(shè)一條染色體上只需一個(gè)QTL,QTL的位置和效應(yīng)估計(jì)漸近于無偏；nQTL檢測(cè)所需的個(gè)體數(shù)大大減少

19、。區(qū)間作圖法一度成為QTL作圖的規(guī)范方法。n但區(qū)間作圖法仍存在許多問題：n無法檢測(cè)上位性效應(yīng)和基因型與環(huán)境的互作；n當(dāng)相鄰QTL相距較近時(shí)，QTL間相互關(guān)擾使QTL的位置和效應(yīng)估計(jì)出現(xiàn)偏向；n每次檢驗(yàn)僅用兩個(gè)標(biāo)志，其他標(biāo)志的信息未加利用。3.3 復(fù)合區(qū)間作圖法Composite Interval Mapping, CIM n復(fù)合區(qū)間作圖法是Zeng系統(tǒng)研討了多元線性回歸方法(一個(gè)因變量和多個(gè)自變量間的相關(guān)關(guān)系)進(jìn)展QTL作圖的實(shí)際根底，進(jìn)而提出把多元回歸與區(qū)間作圖結(jié)合起來的QTL定位方法。 n該方法中擬合了其它遺傳標(biāo)志，即在對(duì)某一特定標(biāo)志區(qū)間進(jìn)展檢測(cè)時(shí)，將其它與QTL連鎖的標(biāo)志也擬合在模型中以

20、檢測(cè)背景遺傳效應(yīng)。 n復(fù)合區(qū)間作圖法的主要優(yōu)點(diǎn)是：n仍采用QTL似然圖來顯示QTL的能夠位置及顯著程度，從而堅(jiān)持了區(qū)間作圖法的優(yōu)點(diǎn)；n一次只檢驗(yàn)一個(gè)區(qū)間，把對(duì)多個(gè)QTL的多維搜索降低為一維搜索；n假設(shè)不存在上位性和QTL與環(huán)境互作，QTL的位置和效應(yīng)估計(jì)是漸近無偏的；n以所選擇的多個(gè)標(biāo)志為條件，在較大程度上控制了背景遺傳效應(yīng)，提高了作圖的精度和效率。 n復(fù)合區(qū)間作圖法也存在一些問題，主要有：n不能分析上位性及QTL與環(huán)境互作等復(fù)雜的遺傳效應(yīng)；3.4多重區(qū)間作圖法Multiple Interval Mapping, MIM nKao 和Zeng等1999提出了多重區(qū)間作圖法進(jìn)展基因定位，這種方法

21、也是以極大似然法估算遺傳參數(shù)，突破了回歸方法的局限性, 可同時(shí)在多個(gè)區(qū)間上檢測(cè)多個(gè)QTL，使QTL作圖的準(zhǔn)確度和有效性得到了改良。n利用MIM法還能估計(jì)和分析QTL之間的上位性、個(gè)體的基因型值和數(shù)量性狀的遺傳力。但其計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜，而且如何確定適宜的臨界值目前尚無實(shí)際支持。3.5基于混合線性模型的復(fù)合區(qū)間作圖法Mixed Composite Interval Mapping n朱軍提出了用隨機(jī)效應(yīng)的預(yù)測(cè)方法獲得基因型效應(yīng)及基因型與環(huán)境互作效應(yīng)，然后再用區(qū)間作圖法進(jìn)展遺傳主效應(yīng)及基因型與環(huán)境互作效應(yīng)的QTL分析。n該模型可以擴(kuò)展到分析具有加加、加顯、顯顯上位性的各項(xiàng)遺傳主效應(yīng)及其與環(huán)境互作效應(yīng)的Q

22、TL。n利用這些效應(yīng)估計(jì)值,可預(yù)測(cè)基于QTL 主效應(yīng)的普通雜種優(yōu)勢(shì)和基于QTL 與環(huán)境互作效應(yīng)的互作雜種優(yōu)勢(shì)。n 但該模型在檢測(cè)上位性效應(yīng)、基因型與環(huán)境互作效應(yīng)的靈敏度有限，不同反復(fù)資料間的吻合性不高。NameSourceC o m p a n i o n programFunctionsDesignsMapmaker/QTL/pub/mapmaker3M a p m a k e r / M a p manager QTSIM/CIMBC,F2,F3QTL C/qtlcart/M a p m a k

23、e r / M a p manager QTSIM/CIM,PTBCx,SFx,RFx,RI,othersMap manager QT/mapmgr.htmlQTL Cartographer/Mapmaker/QgeneSIM/CIM,PTBC,F2,RIQGeneTMqgeneclarityconnectMap manager QTSIM,PTBCx,F2,F3,DH,othersMapQTLTMcpro.dlo.nl/cbw/JoinmapSIM/CIM,PTBC,F2,Risx,DH,CPPLABQTLu n i h o h e n h e i

24、m . d e / -ipspwww/soft.html-SIM/CIMBC,F2,SFxMQTLftpgnome.agrenv.mcgill.ca/pub/genetics/-sCIM,PTBC,DH,RIMultimapperRNI.Helsinki.FI/mjs/QTL Cartographer/MapmakerCIMBC,F2The QTL Cafsun1.bham.ac.uk/g.g.seaton/QTL Cartographer/JoinmapSIMBC,F2,DH,RIE p r e a d s h e e t programPTBC,RIQTLM

25、/software/qtlmapper/ MCIMBC,F2,DH,RIJoinmapkyazma.nl/?mc=JoinMap&sc=DownloadMapmaker BC,F2,DH,RI4、作物、作物QTL定位研討進(jìn)展定位研討進(jìn)展n隨著遺傳圖譜的日益飽和以及QTL定位方法的不斷完善，植物QTL定位研討開展很快，從方式植物水稻、擬南芥的深化研討逐漸擴(kuò)展到玉米、小麥、大豆、棉花等重要作物的諸多重要性狀表3。Plant/CropTraitAuthorYearArabodopsisFruit number, Bolting date, Flowering dateWeinig C et

26、al.2003RiceBranching, floret formation, and pre-flowering floret abortion of rice panicleYamagishi J.2004 Developmental behavior of plant heightCao G.2001 Paste viscosity characteristicsBao J.S.2000 Seed dormancy and heading dateLin S. Y.1998BarleyCallus growth,subsequent shoot differentiation ratio

27、 and green shoot ratio in immature embryo cultureMano Y. et al.2002 Resistance against powdery mildew; resistance against leaf rustBackes G. et al.2003MaizeGrain yield, grain moisture,plant heightHo J.C. et al.2002 Grain dry milling properties, composition and vitreousnessSne M.2001 Downy mildew res

28、istanceAgrama H.A.1999 Resistance to Sporisorium reilianaLbberstedt T.1999WheatFusarium head blight resistanceBuerstmayr H.2003 Grain protein contentPrasad M.2003TomatoPhysical and chemical traitsSaliba-Colombani V.2001CottonYield and fiber quality traitsUllo M2005 Fiber-related traitsMei M2004 Fibe

29、r strengthZhang TZ2003 Agronomic and fiber quality traitsUllo M2000n4.1效應(yīng)相反QTL的分布n不同效應(yīng)的QTL在各個(gè)親本中的分布較復(fù)雜，許多研討闡明，在親本中存在對(duì)立效應(yīng)的QTL，即在高值親本中有減效QTL，低值親本中有增效QTL。n有的“感種類竟含有“極抗的QTL，其效應(yīng)比“抗種類中的“抗QTL還大，只是被嚴(yán)密連鎖的“感QTL所掩蓋，發(fā)生重組后才能夠被檢測(cè)出來。n這能夠是由于不利連鎖所致，它解釋了數(shù)量性狀超親分別的緣由。4.2 QTL動(dòng)態(tài)定位按照發(fā)育遺傳學(xué)的實(shí)際，基因在個(gè)體發(fā)育的不同階段是有選擇性表達(dá)的。不同發(fā)育階段數(shù)量基

30、因的表達(dá)容易遭到與其它基因及與環(huán)境互作的影響。數(shù)量性狀的遺傳表達(dá)與發(fā)育階段親密相關(guān)，存在基因表達(dá)的發(fā)育階段性，不同發(fā)育階段的性狀變化是基因的選擇性有序表達(dá)的結(jié)果。n吳為人等針對(duì)基因在個(gè)體發(fā)育不同階段的選擇性時(shí)空表達(dá)提出了QTL動(dòng)態(tài)定位dynamic mapping,并利用水稻分蘗方式進(jìn)展了動(dòng)態(tài)定位研討。n其他研討者利用水稻株高、水稻干物質(zhì)和葉挺長(zhǎng)、水稻最大根長(zhǎng)也進(jìn)展了類似的研討。n研討數(shù)量性狀在發(fā)育不同時(shí)段的基因表達(dá)和效應(yīng)進(jìn)展，有助于提示數(shù)量性狀發(fā)育的分子遺傳機(jī)理。QTL的動(dòng)態(tài)定位能提示QTL的動(dòng)態(tài)表達(dá)，從而可以提高定位的效率。4.3 分別群體分組分析方法的運(yùn)用Michelmore(1991)

31、提出分別群體分組分析方法BSA法作為快速鑒別與特定質(zhì)量性狀基因或染色體區(qū)域相連鎖的標(biāo)志已得到廣泛的運(yùn)用；將高值和低值兩組個(gè)體的DNA分別混合，構(gòu)成兩個(gè)DNA池，然后檢測(cè)兩池間的遺傳多態(tài)性。在兩池間表現(xiàn)出差別的分子標(biāo)志即被以為與QTL連鎖。從而可以大幅度減少需求檢測(cè)的DNA樣品的數(shù)量。但該法只能用于單個(gè)性狀的QTL分析，且靈敏度和準(zhǔn)確度都較低，普通只能檢測(cè)出效應(yīng)較大的QTL。4.4 QTL比較定位相關(guān)物種的基因組是由共同的原始基因組進(jìn)化而來，因此它們彼此之間存在著一定程度的類似性。相關(guān)物種的基因組在某些區(qū)段上具有共線性，在進(jìn)化過程中基因的陳列順序相當(dāng)保守。因此可以采用同樣一套DNA探針，比較不同

32、物種類似性狀的QTL在連鎖圖上的位置，這就是QTL的比較定位。5、QTL的精細(xì)定位及克隆的精細(xì)定位及克隆 n對(duì)QTL研討的一個(gè)重要目的就是將QTL上的基因克隆分別出來，用于基因工程操作。n目前用于QTL定位的群體普通為初級(jí)定位群體，大多數(shù)QTL定位的精度只在10-20cM，這一精度無法區(qū)分是單個(gè)基因還是多個(gè)QTL位點(diǎn)連鎖的多基因成分。對(duì)于克隆來說還太粗糙。而且這一基因組區(qū)域很能夠包含控制同一性狀的幾個(gè)相反的QTL，這勢(shì)必影響改良的性狀在這一區(qū)域的遺傳獲得量和育種值。 n要提高基于QTL的選擇效果，就必需構(gòu)建次級(jí)定位群體，消除群體內(nèi)背景遺傳因子的干擾。這些群體包括：n近等基因系near isog

33、enic lines, NIL、n回交近交系群體(backcross inbred lines, BIL)n單片段代換系群體(single segment substitution lines, SSSL)等。n這類群體是由供體親本與受體親本經(jīng)過多代回交以后選育構(gòu)成的，株系間除目的性狀外遺傳背景根本一致。n可以將遺傳背景的干擾效應(yīng)降低至最小，極大地提高QTL定位的精度。在此根底上，經(jīng)過染色體登陸和行走，最終可以實(shí)現(xiàn)QTL的克隆。nMartin等1993初次報(bào)道了以圖譜為根底的基因克隆在植物上的運(yùn)用：利用抗病、感病的近等基因系雜交獲得F2群體，最終獲得了抗番茄莖腐病的主效基因PTO；n其它作物上

34、也有許多重要性狀主效QTL的精細(xì)定位和克隆。n n目前作物上定位的諸多目前作物上定位的諸多QTL 還很難付諸育種實(shí)還很難付諸育種實(shí)際，這是由于連鎖作圖在分析數(shù)量性狀基因方際，這是由于連鎖作圖在分析數(shù)量性狀基因方面存在一些問題：面存在一些問題：1 QTL 檢測(cè)主要依賴一檢測(cè)主要依賴一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)親本組合，以此進(jìn)展個(gè)或少數(shù)幾個(gè)親本組合，以此進(jìn)展MAS不能有不能有效利用更多的種質(zhì)資源和更廣泛的遺傳多樣性。效利用更多的種質(zhì)資源和更廣泛的遺傳多樣性。n2來自于種間雜交群體定位的來自于種間雜交群體定位的QTL，難以，難以直接運(yùn)用于陸地棉的直接運(yùn)用于陸地棉的MAS；而來自陸地棉種內(nèi)；而來自陸地棉種內(nèi)雜交群體

35、定位的雜交群體定位的QTL，具有較強(qiáng)的，具有較強(qiáng)的“群體專注群體專注性，在其他育種群體后代中進(jìn)展性，在其他育種群體后代中進(jìn)展MAS 時(shí)依時(shí)依然存在一定的困難。大多數(shù)然存在一定的困難。大多數(shù)QTL 尚需在育種親尚需在育種親本和種質(zhì)資源群體中進(jìn)一步證明。本和種質(zhì)資源群體中進(jìn)一步證明。n近年來，運(yùn)用關(guān)聯(lián)作圖近年來，運(yùn)用關(guān)聯(lián)作圖Association mapping，AM解析植解析植物數(shù)量性狀基因已成為目前國(guó)際植物基因組學(xué)研討的熱點(diǎn)之一。物數(shù)量性狀基因已成為目前國(guó)際植物基因組學(xué)研討的熱點(diǎn)之一。關(guān)聯(lián)作圖又稱關(guān)聯(lián)分析關(guān)聯(lián)作圖又稱關(guān)聯(lián)分析Association analysis或連鎖不平衡或連鎖不平衡作圖作圖Linkage disequilibrium mapping，LDmapping，曾廣泛運(yùn)用于人類遺傳學(xué)研討中曾廣泛運(yùn)用于人類遺傳學(xué)研討中Ruth 等，等，1999。普通以群。普通以群體構(gòu)造非固定的自然群體種內(nèi)或種質(zhì)資源群體為研討對(duì)象，體構(gòu)造非固定的自然群體種內(nèi)或種質(zhì)資源群體為研討對(duì)象，以長(zhǎng)期重組后保管下來的基因位點(diǎn)間連鎖不平衡為根底，在以長(zhǎng)期重組后保管下來的基因位點(diǎn)間連鎖不平衡為根底，在獲得群體表型數(shù)據(jù)與基因型數(shù)據(jù)后，采用統(tǒng)計(jì)方法檢測(cè)遺傳多態(tài)獲得群體表型數(shù)據(jù)與基因型數(shù)據(jù)后