水稻和玉米主要性状QTL的比较研究

论文摘要

随着分子标记技术的发展,研究者应用多种统计方法,定位了大量不同作物、不同性状的QTL。计算机与网络数据库技术的发展使这些研究信息在不同研究人员之间快速交流成为可能。目前,绝大多数已发表的QTL定位信息已经公布在互联网上供研究者免费检索。随着QTL定位信息的快速增加,如何整理、综合这些信息,以全面认识控制数量性状的QTL及其在亲缘物种之间的分布规律,从而提高QTL定位的可靠性和准确性,已成为摆在研究人员面前的重要课题。本研究收集整理了水稻和玉米株高等15个共有性状几乎所有已发表的QTL定位信息,分别依据QTL双侧标记信息和QTL遗传位置信息的两种QTL整合遗传图谱,开展了水稻和玉米基因组QTL水平的比较研究工作。其中,基于双侧标记信息的QTL比较研究涉及株高和穗数两个性状,基于遗传位置的QTL比较研究涉及全部15个性状。基于双侧标记信息的QTL比较研究首先利用QTL双侧标记信息将两物种的QTL分别整合到各自的公共遗传图谱上,再依据公共遗传图谱上的标记信息确定两物种相同性状QTL间的关系。比较研究表明:(1)在水稻与玉米染色体上分子标记共线性明显的区段内,相同性状的QTL也表现出明显的共线性,其中遗传力较高的株高性状更容易找到同源性QTL。这一结果启示我们水稻与玉米控制株高的基因可能有着相同的起源,可以利用水稻这种小基因组作物的基因组信息,来进行玉米等大基因组作物重要性状QTL的精细定位、分离和克隆。(2)控制株高与穗数两个不同性状的QTL常常集中排列在某些特定的同源区域,这一结果与水稻和玉米全基因组测序的结果相一致,表明基因在染色体上的排列并不是随机,而是存在基因的富集区域,这些区域可能是富含基因的区域,也可能是进化过程中的保守区域。基于遗传位置的QTL比较研究首先计算出QTL图谱与公共遗传图谱对应染色体遗传长度的比值,然后将QTL的置信区间按这个比值“等比例缩放”,进而将QTL整合在公共遗传图谱上。比较研究表明:(1)任一性状QTL的定位频率在染色体上的不同区域内是不同的,存在着若干“热点区域”。QTL定位频率较高的区域,往往能够反映不同遗传背景、不同环境条件下这一区域对特定性状的强表达。在这些区段内,有较高的概率找到控制这一性状的遗传率较高的QTL。(2)几个不同性状QTL的热点区域常常发生重合,这可能是控制不同性状的基因在染色体上密集排列,紧密连锁成一个基因簇造成的;也可能是一个基因影响了多个性状,即一因多效的结果。这些同时对几个性状产生影响的活跃区域,对作物的遗传改良很有利用价值。

论文目录

• 符号说明
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 作物QTL 作图方法
• 1.2 水稻与玉米QTL 定位研究进展
• 1.3 QTL 定位信息的数据库资源
• 1.4 水稻与玉米染色体的亲缘关系
• 1.5 本研究的主要内容
• 2 基于双侧标记信息的QTL 比较研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 公共遗传图谱
• 2.1.2 考察性状
• 2.1.3 QTL 定位信息
• 2.1.4 QTL 整合方法
• 2.2 结果与分析
• 3 基于遗传位置的QTL 比较研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 公共遗传图谱
• 3.1.2 考察性状
• 3.1.3 QTL 定位信息
• 3.1.4 QTL 整合方法
• 3.2 结果与分析
• 4 讨论
• 4.1 关于QTL 共线性
• 4.2 关于QTL 热点区域
• 4.3 QTL 整合图谱对MAS 实践的意义
• 4.4 下一步研究设想
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的研究论文