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分子标记辅助选择育种 - 图文

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利用BSA法,Michelmore等(1991)从100个随机引物中筛选到3个与莴苣Dm5/8基因连锁,且遗传距离在15cM内的分子标记。Giovannoni等通过已知的RFLP遗传图谱,选择不同的RFLP基因型建立DNA混合库,筛选出与西红柿果实成熟及茎蒂脱落基因连锁的RAPD标记。目前,利用该法已广泛用于主要农作物重要农艺性状基因连锁的分子标记筛选。

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。影响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。

用于QTL分析的群体最好是永久性群体,如重组近交系和加倍单倍体群体。

永久性群体中各品系的遗传组成相对稳定,可通过种子繁殖代代相传,并可对目标性状或易受环境因素影响的性状进行重复鉴定以得到更为可靠的结果。从数量性状遗传分析的角度讲,永久性群体中各品系基因纯合,排除了基因间的显性效应,不仅是研究控制数量性状基因的加性、上位性及连锁关系的理想材料,同时也可在多个环境和季节中研究数量性状的基因型与环境互作关系。

永久性群体培育费用高,因此QTL的标记与定位也有用暂时性分离群体。开始时,分离群体用单标记分析方法进行QTL的定位。例如,在一个P2群体,给予任何一个特定的标记M,如果所有MiMl同质个体的表型平均值高于M2M2同质个体,那么就可以推断存在一个QTL与这个标记连锁。如果显著水平设置太低,这种方法的假阳性高。此外,QTl不一定与任一给定的标记等位,尽管它与最近的标记之间具有很强的联系,但它的准确位置和它的效应还不能确定。

区间作图的引入,克服了上述许多问题。它沿着染色体对相邻标记区间逐个进行扫描,确定每个区间任一特定位置的QTL的似然轮廓。更准确地说,是确定是否存在一个QTL的似然比的对数(Lander &Bostien,1989)。在似然轮廓图中,那些超过特定显著水平的最大值处,表明是存在QTL的可能位置。显著水平必须调整到避免来自多重测验的假阳性,置信区间为相对于顶峰两边各1个LOD值的距离。它一直是应用最广的一种方法,特别是它应用于自交衍生的群体。其软件Mapmaker/QTL(White—headlnstitute,1993)是免费提供的。尽管已对该方法进行过许多精度和效率的研究,但都没有产生重要的修改。

第2种方法是Haley & Knott(1992)发展的多元回归分析法。该方法相对LOD作图而言,在精度和准确度上与区间作图产生非常相似的结果,它具有程序简单、计算快速的优点,适合于处理复杂的后代和模型中包含广泛的固定效应的情形。例如,性别的不同和环境的不同。显著性测验和置信区间估计可利用Bootstrapping抽样方法(Visscher et al,1996;Lebreton & Visscher,1998)。

第3种方法是同时用一个给定的染色体上的所有标记进行回归模型分析,利用加权最小平方和法或者模拟进行显著性测验

(Kearsey & Hyne,1994)。它具有计算速度快和在一个测验中利用所有标记信息的优点。如果一条染色体上只有一个QTL,所有定位和测定标记两侧之间的QTL效应的必要信息都可以利用。尽管你确实不知道哪些标记在QTL两侧或者每条染色体上只有一个QTL,不论QTL怎样在染色体上分布,多重标记方法确实提供了模型的整个测

第三节 作物MAS育种

一、作物MAS育种需具备的条件

利用分子标记进行MAS育种可显著提高育种效率。但是要开展MAS育种,必须具备如下条件:①分子标记与目标基因共分离或紧密连锁,一般要求两者间的遗传距离小于5cM,最好lcM或更小。②具有在大群体中利用分子标记进行筛选的有效手段,目前,主要应用自动化程度高,相对易于分析,且成本较小的PCR技术。③筛选技术在不同实验室间重复性好,且具有经济、易操作的特点。④应有实用化程度高并能协助育种家作出抉择的计算机数据处理软件。

由单基因或寡基因控制的质量性状的分子标记,易于用于MAS育种。对大多数数量性状遗传的重要农艺性状,若想利用MAS育种则必须具有精确的QTL图谱。这不仅需要将复杂的性状利用合适软件分成多个QTLs,并将各个QTL标记定位于合适的遗传图谱上,而且还与是否有对该数量性状表型进行准确检测的方法,用于作图的群体大小、可重复性、环境影响和不同遗传背景的影响,以及是否有合适的数量遗传分析

方法等有关。这为筛选某一复杂农艺性状的QTL标记提出了更高要求,也增加了MAS付诸育种实践的难度。

二、MAS育种方法

筛选与质量性状基因紧密连锁的分子标记用于辅助育种,可免受环境条件影响。Deal等(1995)将普通小麦4D长臂上的抗盐基因转移到硬粒小麦4B染色体上,利用与该抗盐基因连锁的分子标记进行选择,大大提高了选择效率。研究表明,在一个有100个个体数的回交后代群体中,借助100个RFLP标记选择,只需3代就可使后代的基因型回复到轮回亲本的99.2%,而随机挑选则需要7代才能达到。利用MAS技术在快速基因垒集方面也表现出其巨大优越性,国际水稻所(1RRl)Mackill等(1992)已将抗稻瘟病基因Pi—1、Pi—Z5、Pi—ta精确定位,并建立了分别具有这三个基因的等基因系。通过MAS聚合杂交获得3个抗稻瘟病基因垒集到一个材料中的个体。在水稻Rfl基因的MAS育种方面也已有成功报道。 (一)回交育种

由单基因或寡基因等质量性状基因控制的主要农艺性状,若利用分子标记辅助选择,主要应用回交育种分析方法。针对每一回交世代结合分子标记辅助选择,筛选出含目标基因的优异品系,进一步培育成新品种。若利用分子标记跟踪选择回交后代中的QTIj,常由于该数量性状在后代中处于分离状态的QTL数目增加,需扩大回交群体,以增加所有QTL

分子标记辅助选择育种 - 图文

利用BSA法,Michelmore等(1991)从100个随机引物中筛选到3个与莴苣Dm5/8基因连锁,且遗传距离在15cM内的分子标记。Giovannoni等通过已知的RFLP遗传图谱,选择不同的RFLP基因型建立DNA混合库,筛选出与西红柿果实成熟及茎蒂脱落基因连锁的RAPD标记。目前,利用该法已广泛用于主要农作物重要农艺性状基因连锁的分子标记筛选。四、数
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