选择基因型作图方法在数量性状基因定位中的有效性研究

论文摘要

作物育种中的许多重要农艺和品质性状都是数量性状,一般由多个基因控制,同时又容易受环境的影响。分子标记连锁图谱的大量出现,使人们可以把单个数量性状基因座位（quantitative trait loci, QTL）定位在染色体上,并估计其遗传效应,这一过程称为QTL作图或定位。QTL作图是基因精细定位和克隆的基础,目前已成为数量性状遗传研究的常用方法。QTL定位结果可以帮助育种家获得目标性状的遗传信息,借助与QTL连锁的分子标记在育种群体中跟踪和选择有利等位基因,提高选择的准确性和预见性。QTL定位的全群体分析方法需要检测群体中所有个体的表型和基因型,花费较高,并且只有大群体才能有效地检测到微效QTL。比较而言选择基因型分析只需要对表型极端的个体进行基因型鉴定,能有效降低基因型鉴定的费用。至今,已有一些研究表明选择基因型分析能有效进行QTL定位。但是比较选择基因型分析与全群体作图方法对QTL检测功效的研究较少。本研究通过模拟方法,在大量的遗传模型下,分析多种因素对选择基因型作图结果的影响,并利用真实群体比较选择基因型分析与全群体作图结果的差异,同时对选择基因型分析中效应的估计进行了初步探讨。获得的主要研究结果如下。1、标记密度、群体大小和选择比例对检测功效的影响:对于独立遗传的QTL,标记密度并不能直接影响选择基因型作图结果的准确性,而和QTL及其连锁最紧密的标记间的距离有关,如果标记很稀疏,但是与QTL有一紧密连锁的标记,那么同样能有效地检测到该QTL的存在;增大群体能提高QTL的检测功效;无论群体大小如何,双向选择比例在0.150.35时检测功效较高。2、连锁距离对检测功效的影响:通过增大标记密度和群体大小,利用选择基因型分析方法能有效地检测到连锁QTL;但是连锁特别紧密的QTL（如连锁距离为5 cM）,即使增大标记密度和群体大小,也不能有效地区分两个QTL;当连锁距离大于或等于60 cM时,两个连锁QTL的检测功效与独立遗传QTL的检测功效相当。3.上位性对检测功效的影响:选择基因型分析方法能有效地检测存在上位型互作的加性QTL;上位性效应不影响加性QTL的检测;只存在上位性而没有加性效应的QTL,选择基因型分析方法无效,因此选择基因型分析对上位性检测具有一定的缺陷。4.真实群体中选择基因型分析方法的QTL检测:对真实群体（包括RIL、DH、BC和F2）利用选择基因型分析检测到的QTL,与完备区间作图和简单区间作图结果相比较发现:RIL、DH和BC群体中,选择基因型能有效检测独立遗传QTL;总群体大小在100-300之间时,选择基因型能有效地检测到连锁不紧密的QTL。在F2群体中,由于显性效应的存在增加了遗传模型的复杂性,利用选择基因型分析方法只能检测到一部分具有加性效应的QTL,没有检测到部分显性、完全显性和超显性QTL。在所有真实群体中,双尾选择基因型检测QTL的一致性远高于单尾选择基因型。5.选择基因型分析方法中的QTL效应估计:如果QTL的基因效应比较小,利用不同基因型个体均值差或选择系数推导QTL的效应都能获得相对比较准确的效应值;当基因效应较大时,上述方法会高估QTL的效应。选择基因型分析中如何更准确估计QTL的遗传效应有待于进一步研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 数量遗传学简介
• 1.2 数量性状基因的定位和效应估计
• 1.3 选择基因型（SG）分析研究进展
• 1.3.1 选择基因型分析的统计学原理
• 1.3.2 选择基因型分析方法在QTL 定位研究中的应用
• 1.3.3 选择基因型分析方法的有效性研究和存在的问题
• 1.4 本研究目的意义
• 第二章 选择基因型分析方法与全群体作图方法定位数量性状基因的模拟比较
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 遗传模型
• 2.1.1.1 独立遗传QTL 模型
• 2.1.1.2 连锁QTL 模型
• 2.1.1.3 上位型互作QTL 模型
• 2.1.2 群体大小和选择比例
• 2.2 结果
• 2.2.1 独立遗传QTL 作图结果
• 2.2.1.1 选择基因型分析方法对QTL 进行初步定位和精细定位
• 2.2.1.2 选择基因型分析方法的QTL 检测功效
• 2.2.1.3 选择基因型分析方法与全群体作图方法对独立QTL 检测结果的比较
• 2.2.2 连锁QTL 作图结果
• 2.2.3 上位QTL 作图结果
• 2.3 讨论
• 第三章 选择基因型分析与全群体作图方法在真实群体中QTL 作图结果的比较
• 3.1 大麦加倍单倍体群体（DH）中QTL 作图结果的比较
• 2）中QTL 作图结果的比较'>3.2 大豆回交群体（BC₂）中QTL 作图结果的比较
• 3.3 玉米重组自交系群体（RIL）中QTL 作图结果的比较
• 2 群体中QTL 作图结果的比较'>3.4 水稻F₂ 群体中QTL 作图结果的比较
• 3.5 讨论
• 第四章 选择基因型分析方法中的QTL 效应估计
• 4.1 利用不同基因型个体表型均值差计算基因的效应
• 4.2 利用选择系数推导基因效应
• 4.2.1 利用选择系数推导RIL 和DH 群体基因效应
• 4.2.2 利用选择系数推导BC 群体基因效应
• 2 群体基因效应'>4.2.3 利用选择系数推导F₂群体基因效应
• 4.3 选择比例和基因效应对基因频率的影响
• 4.4 讨论
• 第五章 全文讨论和结论
• 5.1 选择基因型分析与全群体作图的QTL 检测功效
• 5.2 全基因组连锁和连锁不平衡作图
• 5.3 综合利用选择基因型分析和选择表型分析
• 5.4 利用选择基因型分析实现“从育种到遗传”的研究
• 5.5 选择基因型分析对基因效应的准确估计尚需进一步研究
• 5.6 QTL 定位结果在育种中的有效利用
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介