双列杂交分析与QTL定位分析之间关系的研究

论文题目: 双列杂交分析与QTL定位分析之间关系的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 作物遗传育种

作者: 赵彦宏

导师: 朱军

关键词: 数量性状,双列杂交,定位,多基因遗传体系,微效多基因,主基因,永久群体,模拟,杂种优势,水稻

文献来源: 浙江大学

发表年度: 2005

论文摘要: 双列杂交分析是经典数量遗传学中应用最为广泛的一种重要的遗传分析方法,推动了遗传研究与育种实践的发展。QTL定位分析则属于分子数量遗传学范畴,是数量遗传学与分子遗传学相结合的产物,是当今遗传学研究中的一个热点。这两种分析方法都属于数量遗传学的研究范畴,都是用来研究数量性状遗传规律的遗传分析方法,在遗传分析中都起着举足轻重的作用,它们有着许多相似之处;但是双列杂交分析是将控制性状的所有基因作为一个整体来研究的,而QTL定位分析则是将控制性状的多个基因单个剖析开来加以研究的,因此二者又有许多不同之处。双列杂交分析与QTL定位分析之间究竟存在什么样的关系以及二者结合起来能否提供更多的遗传信息,是一个令人感兴趣的课题。但是目前没有看到相关研究的报道。 本文就是针对双列杂交分析与QTL定位分析之间的关系进行了探讨。主要运用了Monte Carlo模拟方法对双列杂交分析与QTL定位分析之间的关系进行了模拟研究,同时用水稻珍汕97B×明恢63所衍生的重组自交系（RIL）群体和永久F2（IF2）群体的性状数据与分子标记信息,进行了实例分析。本文研究的主要内容分为两大部分:一是模拟研究部分;二是实例分析部分。 在模拟研究部分,运用Monte Carlo模拟的方法,主要研究了影响双列杂交分析与QTL定位分析之间关系的多种因素。在研究中,引入了相关系数来衡量双列杂交分析与QTL定位分析之间的关系。模拟研究的主要内容与部分结论如下: （1） 双列杂交分析与QTL定位分析分别采用不同遗传效应的定义,这会影响二者之间的相关性;当遗传方差比例相同或遗传效应相同时,一般加性效应的相关性最大,其次为显性效应的相关性,而加加上位性效应的相关性最小;（2） 随着某遗传方差在总方差中所占比例的增加,它的相关性就明显增大;但当该遗传效应在总方差中所占的比例大到一定程度时,该遗传效应的相关性增大的幅度就变的越来越小,甚至不再增加,最后进入“平台期”;（3） 各遗传效应相互之间对彼此相关性存在一定的影响,但残差对二者之间遗传效应相关性的影响最为明显;（4） 当各遗传方差所占比例不变时,QTL连锁与QTL数目不会影响相关性;（5） 在一定的范围内,DH群体与IF2群体样本容量之间的比例越大,相关性就越小;（6） 在QTL定位分析中,QTL效应值与位置的偏差程度越大,二者的相关性就越低;（7）QTL定位时选择不同的概率Threshold对二者之间的相关性有一定的影响。（8） 多基因遗传体系的差异对双列杂交分析与QTL定位分析之间的相关性有很大的影响;微效多基因的存在,会使双列杂交分析与QTL定位分析之间的相关性降低;微效基因的遗传方差所占的比例越大,相关性就越低;反之,根据双列杂交分析与QTL定位分析之间的相关性大小也可以判断控制性状的基因遗传体系的类型,结合遗传方差分析,也可以粗略地判断微效基因与主效基因之间的方差比例。（9） 如果有微效多基因存在时,双列杂交分析的结果比QTL定位分析结果更接近于真值。 在实例分析部分,对水稻的株高、千粒重和产量等三个性状进行了双列杂交与QTL定位进行了分析与比较;并根据模拟研究中得到的结果,对水稻三个性状进行了双列杂交与QTL定位之间的相关性分析,推断出了控制它们的遗传体系的特点,得到了一些对遗传研究与育种实践有指导意义的结论。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

1 前言

2 文献综述

2.1 经典数量遗传学的发展和分子数量遗传学的兴起

2.1.1 经典数量遗传学的发展

2.1.2 分子数量遗传学的兴起

2.2 双列杂交分析

2.3 遗传标记和作图群体

2.3.1 作图群体

2.3.2 遗传标记

2.3.2.1 形态标记

2.3.2.2 细胞学标记

2.3.2.3 生化标记

2.3.2.4 DNA分子标记

2.3.2.4.1 RFLP标记

2.3.2.4.2 RAPD标记

2.3.2.4.3 SSR标记

2.3.2.4.4 AFLP标记

2.3.2.4.5 SNP标记

2.4 QTL定位方法研究进展

2.4.1 基于加显模型的QTL定位方法

2.4.1.1 单标记分析法

2.4.1.2 简单区间作图法

2.4.1.3 复合区间作图法

2.4.1.4 基于混合线性模型的复合区间作图法

2.4.1.5 Bayesian分析方法

2.4.2 QTL上位性效应的研究

2.4.3 QTLX环境互作效应的研究

2.5 分子标记辅助选择

3 双列杂交分析与QTL定位分析之间关系的模拟研究

3.1 前言

3.2 方法

3.2.1 双列杂交分析方法

3.2.2 QTL定位分析的遗传模型

3.2.2.1 DH群体QTL定位的遗传模型

3.2.2.2 永久F_2群体QTL定位的遗传模型

3.2.3 基于QTL定位结果预测群体各个体遗传效应的方法

3.2.4 QTL模拟数据产生方法

3.2.5 双列杂交分析与QTL定位分析之间的相关系数估算方法

3.3 结果与分析

3.3.1 双列杂交分析(估计值)QTL模拟真值与之间关系的研究

3.3.1.1 比较两种定义下的各遗传效应组分在不同基因型下的对应关系

3.3.1.1.1 加性(A)效应与加性×环境互作(AE)效应

3.3.1.1.2 显性(D)效应与显性×环境互作(DE)效应

3.3.1.1.3 加加上位性(AA)效应与加加×环境互作(AAE)效应

3.3.1.2 双列杂交分析与QTL模拟真值之间各遗传效应的相关性程度比较

3.3.1.2.1 遗传效应值相等时的相关性比较

3.3.1.2.2 遗传效应方差相等时的相关性比较

3.3.1.3 DH群体与IF_2群体样本容量比例大小对A效应相关性的影响

3.3.1.4 QTL数目对相关性的影响

3.3.1.5 QTL间连锁对相关性的影响

3.3.1.6 各遗传效应相互之间对彼此相关性的影响

3.3.1.6.1 A效应与D效应相互对彼此相关性的影响

3.3.1.6.2 A效应与AA效应相互对彼此相关性的影响

3.3.1.7 分别选用DH群体与IF_2群体估算出的r_A与r_(AA)的差异

3.3.1.7.1 分别选用DH和IF_2群体估算出的r_A的差异

3.3.1.7.2 分别选用DH和IF_2群体估算出的r_(AA)的差异

3.3.2 QTL模拟真值与QTL定位分析(估计值)之间关系的研究

3.3.2.1 多基因遗传体系相关性的影响

3.3.2.2 QTL效应值偏差对相关性的影响

3.3.2.3 QTL位置偏差对相关性的影响

3.3.2.4 假QTL对相关性的影响

3.3.2.5 概率Threshold(P值)对相关性的影响

3.3.3 双列杂交分析(估计值)与QTL定位分析(估计值)之间关系的研究

3.3.3.1 多基因遗传控制体系的差异对相关性的影响

3.3.3.1.1 基因组中QTL只具有A效应

3.3.3.1.2 基因组中同时存在A效应QTL与D效应QTL

3.3.3.2 QTL效应值偏差对相关性的影响

3.3.3.3 QTL位置偏差对二者相关性的影响

3.3.3.4 假QTL对二者相关性的影响

3.3.3.5 选择不同的概率Threshold(P值)对相关性的影响

3.4 小结

4 实例分析：水稻QTL定位分析与双列杂交分析之间的关系

4.1 前言

4.2.材料与方法

4.2.1 实验材料

4.2.2 田间实验

4.2.3 性状调查

4.2.4 统计分析方法

4.3 结果与分析

4.3.1 水稻双列杂交分析

4.3.2 水稻QTL定位分析

4.3.2.1 QTL鉴别与位置估计

4.3.2.2 QTL遗传效应估计

4.3.3 双列杂交分析与QTL定位分析相关性分析

4.3.3.1 双列杂交分析与QTL定位分析之间的相关系数估算

4.3.3.2 双列杂交分析与QTL定位分析之间的相关性分析

4.3.3.2.1 加性效应的相关性分析

4.3.3.2.2 显性效应的相关性分析

4.3.3.3 相关性分析对育种实践的启示

4.4 小结

5 基于水稻QTL定位结果的预测分析

5.1 前言

5.2 材料与方法

5.2.1 材料

5.2.2 方法

5.2.2.1 永久性F_2群体QTL定位遗传模型

5.2.2.2 基于QTL效应的杂种优势遗传组成预测方法

5.2.2.2.1 基于QTL主效应的杂种优势预测

5.2.2.2.2 基于QE互作随机效应的环境互作杂种优势预测

5.2.2.3 最佳QTL基因型及其遗传效应预测方法

5.3 结果与分析

5.3.1 QTL定位分析结果

5.3.1.1 QTL鉴别与位置估计

5.3.1.2 QTL遗传效应估计

5.3.1.2.1 QTL遗传主效应估计

5.3.1.2.2 QE互作效应的预测

5.3.2 基于QTL定位结果的杂种优势预测

5.3.3 基于QTL定位结果的最优基因型预测

5.4 小结

6 讨论

6.1 数量遗传学中两种遗传效应的定义

6.2 主基因与微效多基因遗传体系(多基因遗传控制体系)

6.3 双列杂交分析与QTL定位分析的各自特点及比较

6.4 双列杂交分析与QTL定位分析之间的相关性分析

6.5 双列杂交分析与QTL定位分析之间相关性分析对遗传育种的指导意义

7 参考文献

发布时间: 2005-07-22

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