第四章-转基因育种和分子标记辅助育种.pptVIP

第四章分子标记辅助育种和转基因育种第一节分子标记辅助育种一、分子标记的遗传基础标记辅助选择的主要方面是对目标基因的选择，有人称之为前景选择（foregroundselection）。前景选择的可靠性主要取决于标记与目标基因间连锁的紧密程度。若只用一个标记对目标基因进行选择，则标记与目标基因间的连锁必须非常紧密，才能够达到较高的正确率。选择的正确率随重组率的增加而迅速下降。重组值越小，其错选率越低。对基因组中其他部分（即遗传背景）选择，称为背景选择（backgroundselections）。背景选择的对象几乎包括了整个基因组，因此，这里牵涉到一个全基因组选择的问题，在分离群体中，由于在上一代形成配子时同源染色体之间会发生交换，因此每条染色体都可能是由双亲染色体重新组装的杂合体。分子标记的优越性1.克服性状表现型鉴定的困难2.允许早期选择3.控制单一性状的多个（等位）基因的利用4.允许同时选择多个性状5.可进行性状非破坏性评价和选择6.从育种进程考虑，可加快育种进程，提高育种效率分子标记辅助选择应具备的主要条件A：与目标基因紧密连锁的分子标记目标基因的标记筛选（genetagging）是进行分子标记辅助选择（MAS）育种的基础。用于MAS育种的分子标记须具备三个条件：1.遗传图谱的构建与重要农艺性状基因的标记遗传作图的原理其原理是基于染色体的交换与重组。在细胞减数分裂时，非同源染色体上的基因相互独立，自由组合，而位于同源染色体上的连锁基因在减数分裂前期I非姊妹染色单体间的交换而发生基因重组，用重组率来表示基因间的遗传距离。遗传图谱只显示基因间在染色体上的位置，并不反映DNA的实际长度。构建遗传图谱的主要环节：根据遗传材料之间的多态性确定亲本组合，建立作图群体。对群体中不同植株的标记进行基因性分析。借助计算机程序构建连锁群构建遗传图谱，首先要选择合适的亲本及分离群体，而且亲本之间的差异不宜过大，否则会降低所建图谱的准确度和适用性。用于分子标记的遗传作图可分为两类：暂时性分离群体，包括F2群体、BC等永久性分离群体，包括重组自交系群体、加倍单倍体群体等二、近等基因系的培育与重要农艺性状基因的标记Young等人最早提出来的。近等基因系的培育主要是通过多次的定向回交，它与原来的轮回亲本就构成了对近等基因系。NIL作图的基本思路是鉴别位于导入的目标基因附近连锁区内的分子标记，借助于分子标记定位目标基因。利用这样的品系可在不需要完整遗传图谱的情况下，先用一对近等基因系筛选与目标基因连锁的分子标记，再用近等基因系间的杂交分离群体进行标记与目的基因连锁的验证，从而筛选出与目标基因连锁的分子标记。三、群体分离分析法与重要农艺性状基因的标记近等基因的基因作图效率很高，但建立时间长，另外，许多植物很难建造近等基因系，如一些林木植物既无可利用的遗传图谱，又对系谱了解很少，几乎不可能创造近等基因系。1991年，Michelmore等提出了群体分离分析法（BSA），为快速、高效筛选重要农艺性状基因的分子标记打下了基础。四、数量性状基因的定位产量、成熟期、品质、抗旱性等大多数重要的农艺性状均表现为数量性状的遗传特点。这类性状的表型差异由多个基因位点（数量性状位点，QTL）和环境共同决定，子代常常发生超亲分离。筛选与多基因控制的数量性状基因连锁的分子标记要比筛选主基因控制的质量性状复杂得多。四、数量性状基因的定位1.分离群体来看QTL分析的群体最好是永久性群体。永久性群体中各品系的遗传组成相对稳定，可通过种子繁殖，并可对目标性状或易受环境影响的性状进行重复鉴定以得到更为可靠的结果。从数量性状遗传的角度讲，永久群体中各品系基因纯合，排除了基因间的显性效应。杂种优势的分析也不利。四、数量性状基因的定位2.作图方法1.区间作图法(intervalmapping，IM)：Lander和Bostein于1989年提出：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谱，计算基因组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）。当LOD值超过某个设定的临界值时，QTL的可能位置可用LOD支持区间表示出来。2.复合区间作图法(compositeintervalmapping，CIM)：Zeng（1994）为解决区间作图法存在的问题，提出