禾谷类作物胚乳性状QTL定位方法研究-作物遗传育种专业论文.docxVIP

摘要摘要 摘要 摘要 禾谷类作物的种子主要由Jjjii乳组成，其中含有丰富的淀粉、蛋白质、脂 肪等营养物质，是人类的主食。许多胚乳性状都与谷物的产量和品质有关， 因此，研究胚乳性状的遗传基础对禾谷类作物育种十分重要。由于胚乳是由 两个极核和一个精核结合发育而形成的三倍体，因此，胚乳性状的遗传基础 与通常的二倍体农艺性状相比，有更复杂的遗传成分。就一对基因Q．q而言， 有四种可能的基因型：鲍Q，Qg孥，Qqq和qqq；相应地可分解出三种遗传 效应：等位基因Q替代q的平均替代效应(加性效应口)，等位基因QQ与q 的互作效应(第一显性效应dt)，等位基因Q与钾的互作效应(第二显性 效应而)。此外，胚乳性状还受到母体基因型效应的影响。迄今对胚乳性状 的QTL定位研究多数还是基于二倍体模型的方法．也未考虑母体效应。为 了更合理地分析胚乳性状QTL的效应，近年来已经提出了一些基于三倍体 模型的胚乳QTL定位方法，但在各种效应的剖析方面，效果仍不甚理想。 本研究根据胚乳性状测定方式的不同和标记信息来源的不同，提出了五 种胚乳性状QTL定位的试验设计。并在此基础上建立了相应的统计遗传模 型和胚乳QTL区间定位方法，通过基于EM算法的极大似然估计，对胚乳 QTL进行定位和效应估计，所有方法的可行性和有效性通过计算机模拟得以 验证，主要内容如下： 1．对于混合测定的胚乳性状，提出了基于随机交配设计(设计一)的 胚乳性状QTL定位方法。该方法必须假定不存在母体效应。其基本思想是： 从一个已知标记基因型信息的作图群体出发，将群体中的植株(或株系)进 行随机交配，产生由杂种家系组成的胚乳QTL定位群体：对各杂种家系种 子的Jj生；乳性状进行混合测定，得到家系平均值；利用胚乳性状的家系平均值 和亲本植株(或株系)的标记基因型信息对胚乳QTL进行定位和效应估计。 给出了基于三倍体遗传模型的胚乳QTL区间定位方法。计算机模拟表明， 该方法可以准确定位胚乳QTL，无偏、有效地估计出胚乳QTL的三种效应 (加性效应、第一显性效应、第二显性效应)。 2．对于单粒测定的胚乳性状，若要同时估计胚乳和母体的QTL效应， 摘要有两种途径。第一种是利用母体的标记基因型信息和后代种子单粒测定的胚 摘要 有两种途径。第一种是利用母体的标记基因型信息和后代种子单粒测定的胚 乳性状表型值(称为单步等级设计)；第二种是除了利用母体的标记基因型 信息和后代种子单粒测定的胚乳性状表型值之外，还利用后代种子胚的标记 基因型信息(称为两步等级设计)。对于单步等级设计，我们提出了利用BClFl 母体植株标记基因型信息和BC，F12种子单粒测定的胚乳表型值进行肚乳 QTL定位的方法(设计二)，其中BCIFI母体植株包括等量的FI×PI和FI×P2 的后代植株：对于两步等级设计。我们提出了利用F2母体植株标记基因型 信息和其后代F2：3单粒种子胚标记基因型信息以及后代F2：3种子单粒测定的 胚乳表型值进行胚乳QTL定位的方法(设计三)。计算机模拟表明，两种设 计都能估计出母体和胚乳的各种遗传效应。当种子样本量较大时，QTL的胚 乳和母体的加性效应能得到较好的估计。但对QTL的胚乳和母体显性效应 的估计不是很理想。无论是QTL效应估计的准确度还是精确度，用两步等 级设计都比单步等级设计好。 3．对于单粒测定的胚乳性状，我们还提出了利用F2种子(设计四)和 利用BCl种子(包括等量的FI×Pl和FI xP2的种子g设计五)的试验设计和 胚乳性状QTL定位方法。所需标记基因型信息和胚乳性状表型值分别来自 同一粒种子的胚和胚乳。这种设计的优点是母体不存在遗传分离，因而排除 了母体效应的影响，只估计胚乳的遗传效应。计算机模拟表明，设计四和设 计血都能较准确地对胚乳QTL进行定位和效应估计，且设计五比设计四更 好。 关键词：胚乳性状：QTL定位：试验设计；统计方法 AbstractAbstract Abstract Abstract Cereal grains arc mainly composed of endosperms．which ate human’s staple food containing rich nutritious substances such as starch．protein and lipid． Many endosperm traits are related to grain yield and quality．Therefore，studying the genetic basis of endosperm traits is very important for cereal crop breeding． Endosperm is a triploid tissue．I