数量遗传(qtl)定位的原理及研究进展.ppt

数量遗传(QTL)定位原理及研究进展 讲 座 内 容 一、绪言 二、QTL定位的群体 三、QTL定位必要条件 四、QTL定位的原理及方法 五、QTL定位的应用 六、QTL定位的展望 七、林木遗传图谱构建及QTL定位研究进展 一、绪 言 1、对遗传物质的研究层次 染色体水平（细胞遗传学） RNA水平（分子遗传学） DNA水平（分子数量遗传学—主要研究数量性状）。 2、数量性状 受多基因控制，易受环境影响，而且多基因及环境 的共同作用结果使得数量性状表现为连续变异，也 使基因型与表现型间的对应关系难以确定； 动植物中大多数重要的性状如产量、品质、抗病、 抗逆性等多为数量性状。 3、数量性状的遗传特征 孟德尔性状遗传特征 受单基因或寡基因控制 不存在基因间的互作 基因表现不受环境影响而变异 4、数量性状（基因）的研究方法 借助数理统计方法，将复杂的多基因系统作为一个整体或灰色 系统，用平均值和方差来表示数量性状的整体遗传特征， 而对 单个基因的效应及位置、基因间的相互作用及基因与环境的 互作等无法深入了解，从而限制了育种中数量性状的遗传 操作 能力； 用形态学和细胞学标记法来研究与标记相连锁的个别数量性 状，试图定位数量性状基因座(Quantitative trait locus, QTL)。由于这些标记数量太少以及技术上的局限性，对数 量性 状基因位点的深入研究进展不大； 分子标记技术与数量遗传学的结合产生了分子数量遗传学，不 仅使植物育种中对目标数量性状优良基因型选择的可能性、准 确性及预见性得到极大提高，而且在植物QTL定位的研究方法 上也取得了巨大的进展。 二、QTL定位的群体 1、分离群体 由于QTL定位的精度在一定程度上取决于 分离群体的重组信息量，因此分离群体是 目前QTL定位研究的主要群体。 按保存时间的长短，分离群体分为两类。 (1) 临时性群体 包括回交群体、F2及其衍生的F3、F4家系等； 特点是群体内个体间基因型不同，各个体的基因型杂合； 这类群体的优点是不但可提供丰富的遗传信息，而且可以用来估算加性效应及显性效应，这在杂种优势机理研究中是其他群体不可替代的。 由于个体间存在分离，因此，这类群体的缺点是难以进行多年、多点试验和消除环境的干扰; 最早用于QTL定位研究的主要分离群体是F2和回交群体 由于形成F2个体的2个配子都含有重组事件的信息，因此其信息量是回交群体的2倍，而且F2群体包含亲本任意一个位点的所有基因型(如AA，Aa和aa)，因此，与回交群体比较，F2更适合于估算基因效应和检测不同类型的互作。 (2) 永久性分离群体 包括回交近交系、双单倍体群体、近等基因系和重组近交系; 特点是基因型是一致的、染色体大部分区段完全相同，可以重复进行试验和消除其他背景的干扰以增加QTL检测的准确性，因此这类群体QTL定位效率较高; 在植物中，重组近交系和双单倍体群体分别用单粒传和F1花药培养的方法来建立，优点是一般由纯合株系组成的，因而一旦建成便是永久性的，不但能长期保存、反复使用，而且可进行多重复、多年、多点实验。这样不仅能够降低试验误差和提高QTL定位的准确性，而且还能用来研究QTL与环境间的相互作用。 由于群体内基因型的一致性，因而这类群体的具有以下缺点: 不能估算显性效应； 在群体数量有限的情况下，它们提供的信息不如F2等临时群体； 由于在染色体加倍过程中可能存在基因型丢失。 对于异花授粉植物，由于存在严重的自交衰退现象，这类植物构建近等基因系意义不大。 2 自然群体 自然群体指具有很长的世代间隔，很高的遗传杂合性和遗传负荷的群体。主要为林木。 缺点 近交系、高世代材料和纯系等遗传材料很难获得；人工杂交比较困难，难以获得足够大的家系; 自然群体在QTL定位研究上存在较大的困难。 研究的必要性 由于自然群体此在交配设计上会不可避免产生不平衡，从而使其获得的遗传参数准确性往往不高，这反而使自然群体的QTL定位显得格外实用、有效和必要。 三、 QTL定位必要条件 1、要有高密度的连锁图，标记间平均距离小于15～20cM 2、相应的统计分析方法 3、选择亲本时尽可能地选择性状表现差异大和亲缘关系较远的材料 4、选择的群体中目标性状分离明显，符合正态分布 四、QTL定位的原理及方法 1、QTL定位的原理 QTL定位是通过分析整个染色体组的DNA标记和数量性状表型值的关系，将QTL逐一定位到连锁群的相应位置，并估计其遗传效应; QTL定位就是采用类似单基因定位的方法将QTL定位在遗传图谱上，确定QTL与遗传标记间的距离(以重组率表示)； QTL定位实质是分析分子标记与QTL之间的连锁关系，是基于一个特定模型的遗传假设，是统计学上的