关联分析和其在植物遗传学研究中的应用.pdf

植物学报 Chinese Bulletin of Botany 2011, 46 (1): 108–118, doi: 10.3724/SP.J.1259.2011.00108 ·专题论坛· 关联分析及其在植物遗传学研究中的应用 1, 2 1 2 3 3* 谭贤杰 , 吴子恺 , 程伟东 , 王天宇 , 黎裕 1广西大学农学院, 南宁 530005; 2广西农业科学院玉米研究所, 南宁 530227 3 中国农业科学院作物科学研究所, 北京 100081 摘要 植物的很多重要经济性状均属于复杂性状。基于连锁分析的QTL作图是研究复杂性状的有效手段, 但其尚存在一定 的局限性。随着现代生物学的发展, 一种基于连锁不平衡的新剖分复杂性状方法——关联分析法, 开始应用于植物遗传学 研究。与QTL作图法相比, 应用关联分析法具有不需要构建特殊的群体, 可同时对多个等位基因进行分析, 定位QTL精度可 达到单基因水平等优势。该文介绍了关联分析方法学的基础和特性, 简述了其在植物遗传学研究中的进展情况, 并对其未 来发展和在植物遗传学研究中的应用进行了展望。 关键词 关联分析, 单倍型, 连锁不平衡, QTL 谭贤杰, 吴子恺, 程伟东, 王天宇, 黎裕 (2011). 关联分析及其在植物遗传学研究中的应用. 植物学报 46, 108–118. 自20 世纪80 年代以后 , 随着RFLP(restriction 但其区段所包含的核苷酸碱基往往也将近百万对(莫 fragment length polymorphism) 和SSR(simple se- 惠栋和顾世梁, 2000)。因此, 通过连锁分析克隆基因 quence repeat)等分子标记技术在植物遗传学研究中 不仅操作繁琐, 而且耗时耗力。鉴于此, 科学家们开 的广泛应用, 利用数量性状位点(quantitative trait 始探讨新的研究方法以克服这些障碍, 其中一个新方 locus, QTL)定位目标基因并对其进行图位克隆成为 法就是基于连锁不平衡的关联分析方法。关联分析, 植物遗传学研究的一项重大突破。从QTL定位到基因 亦称关联作图, 其分析不需要构建特殊的群体且可同 克隆一般包括初步定位、精细定位、染色体步移和候 时对多个性状进行分析, 对QTL定位的精度可达到单 选基因功能鉴定等步骤。利用QTL- 图位克隆法, 现已 基因水平。关联分析除了能够定位QTL, 还可用于鉴 克隆并阐释了一些重要基因, 如番茄(Lycopersicon 定不同等位基因引起的表型变异和开发功能标记 esculentum) 的 fw2.2(Frary et al., 2000) 和 Lin5 (Meuwissen and Goddard, 2000; Palaisa et al., (Briggs et al., 2007)、玉米(Zea mays)的tga1(Wang 2003) 。 鉴于关联分析本身存在的优势, 目前关联分 et al., 2005) 和 Vgt1(Salvi et al., 2007) 以及水稻 析已广泛应用于多种植物的研究, 如玉米的花期 (Oryza sativa) 的hd1(Yano et al., 2000) 和 GN1a (Thornsberry et al., 2001)、籽粒的淀粉含量(Wilson (Ashikari et al., 2005)等。但是, 在应用QTL-图位克 et al., 2004)和维生素A原(Harjes et al., 2008); 小麦 隆研究中发现该方法存在一定的局限性: (1) 杂交不 (Triticum aestivum) 的籽粒大小和研磨品质(Brese- 亲和物种或难于进行杂交操作的物种很难获得所需 ghello