QTL定位的原理和方法PPT课件
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数量性状的分子标记(定位的原理和方法讲义)作物中大多数重要的农艺性状和经济性状如产量、品质、生育期、抗逆性等都是数量性状。
与质量性状不同,数量性状受多基因控制,遗传基础复杂,且易受环境影响,表现为连续变异,表现型与基因型之间没有明确的对应关系。
因此,对数量性状的遗传研究十分困难。
长期以来,只能借助于数理统计的手段,将控制数量性状的多基因系统作为一个整体来研究,用平均值和方差来反映数量性状的遗传特征,无法了解单个基因的位置和效应。
这种状况制约了人们在育种中对数量性状的遗传操纵能力。
分子标记技术的出现,为深入研究数量性状的遗传基础提供了可能。
控制数量性状的基因在基因组中的位置称为数量性状基因座()。
利用分子标记进行遗传连锁分析,可以检测出,即定位()。
借助与连锁的分子标记,就能够在育种中对有关的的遗传动态进行跟踪,从而大大增强人们对数量性状的遗传操纵能力,提高育种中对数量性状优良基因型选择的准确性和预见性。
因此,定位是一项十分重要的基础研究工作。
年,等发表了第一篇应用连锁图在番茄中定位的论文。
之后,随着分子标记技术的不断发展以及许多物种中分子连锁图谱的相继建成,全世界出现了研究的热潮,每年发表有关研究的论文数量几乎呈指数增长(图),显示了该研究领域的勃勃生机。
目前,定位研究已在许多重要作物中展开,并且进展迅速。
本章主要介绍定位的原理和方法。
图年期间国际上每年发表有关研究的论文的数量. 数据从英国信息系统检索得到第一节数量性状基因的初级定位定位就是检测分子标记(下面将简称为标记)与间的连锁关系,同时还可估计的效应。
定位研究常用的群体有、、和。
这些群体可称为初级群体()。
用初级群体进行的定位的精度通常不会很高,因此只是初级定位。
由于数量性状是连续变异的,无法明确分组,因此定位不能完全套用孟德尔遗传学的连锁分析方法,而必须发展特殊的统计分析方法。
年代末以来,这方面的研究十分活跃,已经发展了不少定位方法。
一、定位的基本原理和方法孟德尔遗传学分析非等位基因间连锁关系的基本方法是,首先根据个体表现型进行分组,然后根据各组间的比例,检验非等位基因间是否存在连锁,并估计重组率。
第七章数量性状基因座数量性状基因座•英文全名:Quantitative Trait Locus•英文缩写:QTL•概念:指控制数量性状的基因在染色体(或基因组)中所在的座位。
通过检测染色体上某个座位表现出对数量性状表现型的作用的大小,可以探知QTL的存在。
检测到的一个QTL既可能只包含一个数量性状基因,也可能包含若干个数量性状基因,与人们的检测能力有关。
数量性状的研究方法•经典数量遗传学方法原理:交配设计+遗传模型+统计分析⇒遗传规律 特点:将多基因系统作为一个整体进行分析局限:不能分析单个基因的位置和效应•分子数量遗传学方法原理:利用分子标记定位和分析单个QTL特点:将多基因系统分解成一个个孟德尔因子意义:使数量遗传研究深入到单个QTL水平常见的作图群体P 1AA ×aa P 2F 1Aa ×aa P 2F 21AA : 2Aa : 1aa BC 11Aa : 1aa单粒传⊗RI 1AA : 1aaDH 1AA : 1aa 花培(永久性)(永久性)•由一对等位基因差异造成的,能够明确区分,遗传传递过程可以明确跟踪的相对性状或生物特征。
如形态上的许多质量性状:花瓣颜色、种子颜色、叶片颜色、叶片性状、种子性状等。
孟德尔豌豆杂交试验所研究的七对性状就是典型的形态标记•PCR(polymerase chain reaction)是一种DNA体外扩增技术。
利用一种能够耐高温的特殊的DNA聚合酶(Teq 酶),以特定序列(或任意序列)的寡核苷酸链(通常长度为10 ~ 20b)为引物,通过30 ~ 40个“变性→复性→合成”的循环,特异地或随机地从模板DNA上大量(约230~ 240倍)扩增出成对引物结合位点之间的某一(些)片段(通常长度在1.5 kb以内)。
SSR标记的检测分子标记的优点•数量丰富:DNA中存在的任何遗传多态性原则上都可以做为遗传标记,因此分子标记的数量可以说是无限的。
QTL 定位方法分子标记技术和数量遗传学的发展,使得分子遗传学与数量遗传学相互渗透和融合,从而形成了一个新的研究领域—分子数量遗传学(Molecular Quantitative Genetics)。
分子数量遗传学研究的内容,就是借助分子标记,采用适当的统计分析方法明确QTL 在染色体上的位置及其效应。
而QTL 定位的原理是:利用适当的分离群体,构建较高密度的、分布较均匀的、覆盖全基因组的分子标记连锁图。
根据遗传连锁的基本遗传学原理,对分离群体中单株的标记基因型和性状的表型值进行一定的统计分析,将决定数量性状的QTL 定位在分子标记连锁图中。
目前,QTL 定位的方法主要有单标记分析法(Edwards et al, 1987),区间作图法(Lander and Botstein, 1989)和复合区间作图法(Zeng, 1994)等。
单标记法(Single marker analysis)是最简单的分析标记与性状关联的方法,包括以标记为基础的分析方法(Marker-based analysis, MBA)和以性状为基础的分析方法(Trait-based analysis, TBA,Lebowitz et al., 1987)。
前者利用每个标记位点不同基因型间的性状均值差异,以传统的单因素方差分析法测验被研究的数量性状在标记基因型间的差异显著性。
对于一个作图群体而言,任意标记位点具有三种基因型(F2群体)或两种基因型(回交群体、重组自交系、双单倍体系),分析每一基因型个体的数量性状均值的差异,并进行F 测验,当F 测验显著时,则表明该标记位点可能与一个或多个QTL 连锁。
利用这种方法进行的数量性状分析,既简单又符合QTL 定位的基本统计原理,且不需要完整的分子标记连锁图,是定位QTL 的最为有效方法。
但不足之处是不能准确估计QTL 的位置,且往往会低估其遗传效应。
以性状为基础的分析方法的原理是假定因选择而使数量性状的高表型个体中的QTL 增效等位基因和低表型个体中的QTL 减效等位基因的频率增加,当QTL 的等位基因与某一标记基因连锁时,会因相互关联而导致高、低表型个体间标记基因频率的差异。