分子数量遗传讲义

无法确切估计QTL的可能位置; 易出现假阳性，检测效率低; 所需个体数较多。
区间作图法
以正态混合分布的最大似然函数和简单回归模型， 借助于完整的分子标记连锁图，计算基因组的任一 相邻标记之间的任一位置上存在QTL和不存在QTL 的似然函数比值的对数（LOD值）。根据整个染色 体上各点处的LOD值可绘出一个QTL在该染色体上 存在与否的似然图谱。当LOD值超过某一给定的的临 界值时，QTL的可能位置可用LOD支持区间表示出来。
• 20.Gardiner, J. M., Coe, E. H., Melia-Hancock, S., Hoisington, D. A. and Chao, S. (1993) Development of a core RFLP map in maize using an immortalized F2 population. Genetics 134, 917–930. 玉米第一张IF2图谱 • 21.Gardiner, J., Schroeder, S., Polacco, M. L., Sanchez-Villeda, H., Fang, Z., Morgante, M., Landewe, T., Fengler, K., Useche, F., Hanafey, M., Tingey, S., Chou, H., Wing, R., Soderlund, C. and Coe Jr., E. H. (2004) Anchoring 93 971 maize expressed sequence tagged unigenes to the bacterial artificial chromosome contig map by two-dimensional overgo hybridization. Plant Physiol. 134, 1317-1326. 遗传图谱和物理图谱的整合
由于通常不知道亲本中标记基因的连锁是相引还是 相斥，无法通过计算重组体的频率进行连锁分析，故采 用似然比的方法。即比较观测资料来自某一假设的概率 与来自另一被择假设的概率。这两种概率的比为一种假 设相对于另一假设的似然比。为了计算方便，常将似然 比取以10为底的对数，称为LOD值。
LOD＝log10L(r)/L(1/2) 在人类遗传学中一般要求L（r）/L（1/2）大于1000：1， 即LOD大于3，才能证实连锁的存在。
第五章QTL定位原理与方法
步 骤
培育作图群体 构建分子标记连锁图 性状鉴定
QTL定位
QTL定位群体
• 构建特定群体并获得该群体的标记基因型数据和数量 性状的表型数据是开展QTL研究工作的前提。根据分 离群体的特点，作图群体分为临时性分离群体、永久 分离群体和近等基因系群体3大类。
• 临时性分离群体如F2、F3、F4、BC群体、三交群体等， 虽然遗传信息量丰富，可以同时估计加性与显性效应，但 是存在只能使用一个世代，不能重复研究的不足； • 永久分离群体：如加倍单倍体（Doubled Haploid, DH）、 重组自交系（Recombinant Inbred Lines，RIL）等。这类 群体的分类单位是品系，不同品系间存在基因型的差异， 而品系内个体间的基因型是相同的，自交不分离。因此， 这2类群体可以在研究中重复使用，局限性在于不能估计 显性效应，构建群体需要的年限长。
优点：

保留了区间作图法的优点； 一次只检验一个区间，把对多个QTL 的多维搜索降低为一维搜索，充分利 用了整个基因组的标记信息；


提高了作图的精度和效率。
混合线性模型法复合区间作图
混
朱军等（1997）提出了包括加性效应、显性效应、 及其与环境互作效应的混合线性模型复合区间作 图方法。 该方法把群体均值、QTL的各项遗传主效应（包 括加性效应、显性效应和上位性效应）作为固定 效应，而把环境效应、QTL与环境互作、分子标 记效应及其与环境互作效应作为随机效应，将效 应估计与定位分析结合起来，进行多环境下的联 合QTL定位分析。
F2 F3 家系 BC1 backcross 质量性状基因鉴定
• 永久作图群体
DH Doubled haploid
RIL（SSD） Recombinent inbred lines

将F2个体连续自交，或同胞交配，或群 体内随机交配直到完全纯合所产生的一系 列品系。 配制所需时间长
NIL Near –isogenic lines
r=0.22, X=29cM 缺点是假定完全不发生交换干扰。 2 Kosambi函数 X=(1/4)ln(1+2r)/(1-2r) r=0.22, X=23.6cM 这一作图函数 在遗传学研究中的到更为广泛的应用。
QTL作图
均值－方差分析法
矩法和最大似然法
区间作图法
MAPMAKER/QTL
复合区间作图法 QTLcartgrapher
• NILs是对QTL分解和精确定位的理想群体。在QTL研究领域，最具潜 力的是近等基因系材料提供的信息，而且该材料最适合于生理学角度 的研究，因此NILs也将是QTL育种研究中最具研究价值的育种材料。
• 一般而言，利用前2类群体进行QTL定位是QTL精细定位的前提和基 础。现在有关QTL定位的理论和方法比较成熟的是F2、BC、DH、 RIL等群体，有关利用NILs定位的理论和方法研究相对滞后。
优点：
避免所选标记对QTL效应分析的影响；
无偏地分析QTL 与环境的互作效应； 把标记效应作为随机效应，克服了把标记 效应作 为固定效应时用回归方法进行标记 筛选可能出现的问题。
分子标记连锁图谱构建和基因定位
• 该领域的理论发展最大贡献者当然属于Lincoln, 而玉米连锁图的构建,全世界多个实验室都有重 要贡献,比如Coe EH, 法国的Falque,和 Schnable.这尽管是一项非常基础的工作,但非 常重要. • 从下面文章的清单不难看出,只要做的好有特色, 同样能发好文章.其它各个重要的动植物都走过 类似的历程，在植物里这一领域的研究，玉米 应该还是比较靠前的，因为它不但重要，而且 也算得上模式植物.
生物的染色体数是特定的，位于同一染色体上 的分子标记将连锁在一起形成一个连锁群。因 此，同一条染色体上的标记连锁在一起的可能 性将大于其他染色体上的标记。先对所有标记 进行初步分群，然后在每一群内寻找可能性最 大的排序，最后获得所有连锁群的标记排序。 即各染色体的分子遗传图谱。
iii. 估计重组值 ，最大似然法，似然比
近等基因系群体(Near isogenic lines， NILs)：
• 由于近等基因系群体（NILs）是高代回交自交群体，整个染色体组的 绝大部分区域完全相同，只在一个或少数几个区域存在差异，因此能 使基因组中只存在一个或几个QTL分离，消除背景干扰和主效QTL对 微效QTL的掩盖作用，有利于QTL的精确定位。
复合区间作图
Zeng（1993）提出把多元线性回归与区间作 图结合起来的复合区间作图方法。 对某一特定标记区间进行检测时，将与其他 QTL连锁的标记也拟和在模型中以控制背景遗 传效应。 假定不存在上位性效应和基因型与环境的互作， 用类似于区间作图的方法获得各参数的最大似 然值。
• 该领域让我们记住一个名字,那就是毕业于华中农业大学,现供 职于北卡州立大学的曾昭邦教授.他1994年发表在Genetics的 文章,已经是QTL定位领域不可超越的传奇,其正面引用应该接 近或者超过1000次.他也是大陆动物遗传育种专业留学生中在 美国唯一的正教授.他多次回国和母校讲学.其发展的QTL定位 软件几经改进,可以说在数量遗传学领域路人皆知. • 26. Zeng Z B. Precision mapping of quantitative trait loci. Genetics, 1994, 136: 1457–1468 经典中的经典同时在此基础上,还发展了一系列分析方法.
作图群体
1 亲本的选择
一般选择亲缘关系较远的材料做亲本。但 要考虑后代的可育性。
一般异交植物的多态性高，品种间杂交群 体可作为理想的作图群体；而自交植物的 多态性低。可选择不同种、亚种间后代群 体。
如玉米自交系间杂交就有较高的多态性， 水稻籼粳亚种间杂交具有较高的多态性。
2 作图群体的类 型
• 非永久作图群体
确定基因之间的距离
原理，三点测验。但当没有中间基因可供利 用时，要测量2个相距较远的基因间距离，有必 要采用一定的数学方法进行校正以降低多重交 换对重组值估计的不利影响。这样就无需从表 现型鉴别由多重交换产生的个体的实际数量。 这种校正可为真实图距与重组率提供精确的函 数关系。
iv.作图函数
1 Haldane 函数 X=-1/2ln(1-2r)
• 16. Lincoln S, Daly M, Lander E. Mapping genetic mapping with MAPMAKER/EXP3.0. Cambridge: MA: Whitehead institute Technical Report, 1992 尽管新的方法不断涌现,但MAPMAKER 目前仍然是连锁图构建和基因定位的经典方法. • 17.Helentjaris T, Slocum M, Wright S, Schaefer A, Niehhuis J. Construction of genetic linkage maps in maize and tomato using restriction fragment length polymorphisms. Theor Appl Genet, 1986, 72: 761–769 玉米第一张分子标记连锁图 • 18.Burr, B., Burr, F., Thompson, K.H., Albersten, M. and Stuber, C. W. (1988) Gene mapping with recombinant inbreds in maize. Genetics 118, 519–526 玉米第一张RIL图谱 • 19.Beavis, W. D., and Grant, D. (1991) A linkage map based on information from 4 F2 populations of Maize (Zea mays L.). Theor. Appl. Genet. 82, 636–644 玉米的F2图谱