（作物遗传育种专业论文）小麦的遗传作图和衰老相关生理性状的QTL分析.pdf

缩略词说明 英文名称 r e s t r i c t i o nf r a g m e n t 1 e n g t h p o ly m o r p h is m r a n d o a m p l i f i e dp o l y m o r p h i cd n a 蜘p l i f i e df r a g m e n tl e n g t h p o 】) r 皿o r p h js 】 s i m p l es e q u e n c er e p e a t i n t e rs i m p l es e q u e n c er e p e a t e x p r e s s e ds e q u e n c et a g q u a n t i t a t i v et r a i tl o c i c h o r o p h y l l s u d e r o x id ed is 咖t a s e p e r o x i d a s e c a t a l a s e m a l o n i ca l d e h v d e c e n t m o r g a n d e o x y n u c l e o s i d et r i p h o s p h a t e e t h y l e n e d i a m i n e t e t r aa c e t i ca c i d p 0 1 v m e r a s ec h a i nr e a c t i o n t r i s h y d r o x y m e t h y l a m i n o m e t h a n e t e t r a m e t h y le t h y l e n ed i 硼i n e 中文名称 跟制性片段长度多态 性 随机扩增多态性d n a 扩增片段长度多态性 微卫星d n a 简单重复序列区间扩 增 表达序列标签 数量性状座位 叶绿素 超氧化物歧化酶 过氧化物酶 过氧化氢酶 丙二醛 厘摩 脱氧核苷酸磷酸 乙二氨四乙酸 聚合酶链反应 三羟甲基氨基甲烷 四甲基乙二氨 耜御 脚 姗勰 脚吼眦季咖咖枞出脚肌眦胁| y9 0 3 8 9 l 关于学位论文原创性和使用授权的声明 本人所呈交的学位论文，是在导师指导下，独立进行 科学研究所取得的成果。对在论文研究期间给予指导、帮 助和做出重要贡献的个人或集体，均在文中明确说明。本 声明的法律责任由本人承担。 本人完全了解山东农业大学有关保留和使用学位论 文的规定，同意学校保留和按要求向国家有关部门或机构 送交论文纸质本和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人 授权山东农业大学可以将本学位论文的全部或部分内容 编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复 制手段保存论文和汇编本学位论文。 保密论文在解密后应遵守此规定。 论文作者签名：卫云 导师签名：锄：缸 日期：o6 易阽 山东农业大学硕士学位论文 摘要 本研究以小麦重组自交系群体( r j l ) 为材料，利用s s r 分子标记技 术，对4 1 3 个w m c 引物进行筛选和作图；对r 几群体的衰老级别、籽粒饱 满度和6 个衰老相关生理性状进行了测定和q t l 分析。主要结果如下： ( 1 ) 在原有构建的包括8 6 个s s r 位点、4 4 个e s t - s s r 位点、7 4 个i s s r 位点和3 个麦谷蛋白位点的分子标记遗传图谱的基础上，将5 7 个 w m c 引物的8 0 个位点绘制到遗传图谱上，涉及l a 、1 b 、1 d 、2 a 、 2 b 、2 d 、3 a 、3 b 、4 a 、4 b 、5 a 、5 b 、5 d 、6 a 、6 b 、7 a 、7 b 、 7 d 共1 8 条染色体，绘制了一张共计2 8 7 个位点的遗传图谱，进一 步丰富了该群体的分子标记。 ( 2 ) 定位于a 组和b 组染色体的位点数基本相同，分别为3 2 和3 7 个，d 组染色体较少，为1 1 个，且3 d 、4 d 和6 d 均没有w m c 标记；定位 于第l 、2 同源群的位点数较多，分别为2 2 和1 8 个，而第3 、6 同源 群的最少，为6 个。 ( 3 ) 共检测到与衰老相关性状的l o 个加性q t l 。检测到衰老级别3 个 q t l q 6 如s 出“一3 b 、q 6 p j j 出“、q 6 1 j 妇“一剃，总贡献率 为4 0 2 1 ；籽粒饱满度1 个q t i q g 玎j 出“朋，贡献率7 4 3 。 在小麦中首次对叶绿素含量、过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性 及丙二醛含量进行o t l 作图。检测到叶绿素( c h l ) 含量的1 个 q t l q c m j 出“如l ，贡献率为2 7 4 ；过氧化物酶( p o d ) 活 性2 个q t l - 一q p o d j 出“一埘和q 骱矗j 出“一引，贡献率分别为2 0 6 5 和1 3 5 6 ；过氧化氢酶( c a t ) 活性1 个q 一q 口t s 出“一钳， 贡献率为18 4 4 ；丙二醛( m d a ) 含量的2 个q t l 广一q 咐如5 出“一鲥 和p m 如j 如“一3 b ，贡献率分别为1 1 9 8 和9 9 。 ( 4 ) 在4 a 染色体上c a t 活性的q t 5 出“和早衰级别的q 6 p ss 如”存 在连锁，且2 个q t l 的贡献率均较大。表明，c a t 活性和早衰级 别存在密切关系。另外，3 a 染色体上的p o d 活性的q p d d 5 如“和 m d a 含量的口盯如j 砌也存在连锁，且其l o d 峰值完全相同，是 紧密连锁，说明这2 个性状间存在内在联系。 小麦的遗传作图和衰老相关生理性状的o t l 分析 关键词：小麦；r j l ；遗传图谱；衰老；生理性状；q t l 2 山东农业大学硕士学位论文 a b s t r a c t w m c1 0 c iw e r em a p p e do nm eg e n e t i cm a po fs s r ，g r a d eo f p r e m a t u r e s e n e s c e n c e ，g r a d eo f 舯i n 削l i n ga 1 1 d6p h y s i o l o 百c a l 订a i t sw h i c hr e l a t e dt o s e n s c e n c e 、v e r em e a s u r e da n dt 1 1 e i rq t l sw e r em 印p e du s i n g 吐l er e c o m b i l l a n t i n b r e dl i n e s ( l s ) o f w h e a tt h em a i nr e s u l t s 、c r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) 8 0n e w v ，m c1 0 c io f5 7p r i m ep a i r sw e r em a p p e do nt h eg e n e t i cm a p w i t l l8 6s s rl o c i ，4 4e s t s s r1 0 c i ，7 4i s s r1 0 c i ，a n d3h m 、肌g sl o c i t h e 8 01 0 c iw e r el o c a t e do n1 8c h r o m o s o m e s ，1 a ，1 b ，1 d ，2 a ，2 b ，2 d ，3 a ，3 b ， 4 a ，4 b ，5 a ，5 b ，5 d ，6 a ，6 b ，7 a ，7 ba n d7 d ag e n e t i c1 i n k a g em a pw 蜘c h 血l u d e d2 8 7l o c iw a sc a r r i e do u t ( 2 ) f o r8 0l o c i ，1 1w e r el o c a t c do n 也edg e n o m e ，3 2o nm eag e n o m e a n d3 7o nt h eb g e n o m e t h en 啪b e ro f1 0 c io nt h edg e n o m ew a ss i g l l i f i c a l l t l o 、v e rt h a l lt h a to nt 1 1 ea 锄dbg e n o m e t h e1 0 c iw a sn o tl o c a t e do n c 1 1 r o m o s o m e s3 d ，4 da i l d6 d t h ed i 位r e n tn u m b e ro f1 0 c iw a sa l s os h o w e d i nh o m o l q g o u sg r o u p s ，w | l i c h 出em o s tw a sg r o u p1 埘出2 2l o c ia n d 也e1 e a s t w a sg m u p3a 1 1 d 6 谢t l l6 1 0 c io n l 弘 ( 3 ) t b t a lloq t l so fp r e m a m r es e n e s c e n c ew e r ed e t c c t e d ，3q t l sw e r e d e t e c t e df o r 掣a d eo fp r e i n a t u r es e n e s c e n c e ，i t st o t a lc o n 伍b u t i o nm t ew a s 4 0 1 2 1q t lo n2 ac l r o m o s o m ew a sd e t e c t e d f o r 伊a i nf u l l i l l g ，i t s c o n 面b u t i o nr a t ew a s7 4 3 t h eq t lo fc 1 1 l o m p h y l l ( c h l ) c o n t e n tw a s 五r s t 】ym a p p e da tc h r o m o s o m e5 di n m e a t ，i t sc o n 埘b u t i o nr a t ew a s2 7 4 2 q t l so fp e m x i d e ( p o d ) a c t i v i t ) r w e r ef i r s t l ym 印p e da tc l l r o m o s o m e1 aa n d 3 ai nw h e a t 1q t lo n4 ac 1 1 r o m o s o m ew a sd e t e c t e df o rc a t a l a s e ( c a t ) a c t i v i t yf i r s t l y i nw h e a t ，i t sc o n 仃i b u t i o nr a t ew a s18 4 4 2q t l so f m a i o n d i a l d e h y d e ( m d a ) c o n t e n t 、v e r ef i r s 廿ym a p p e da tc h m m o s o m e3 aa 1 1 d 3 b 血w h e a t ， ( 4 ) q t l sl i n k a g e 哪t e s t e db e t 、v e e nc a t a l a s ea c t i v 蚵a i l dg r a d eo f p r e m a t i 】r es e n e s c e n c ea tc h r o m o s o m e4 a t h c s ei n d i c a t e dt l l a tt l l e r ew e r e c l o s er e l a t i o n sb e t w e e nt 1 1 e m b e s i d e s ，a t3 ac h r o m o s o m e ，q t l sl i r l k a g ew a s a l s od e t e c t e db e t 、v e e np e r o x i d ea c t i v i t ya n dm a l o n d i a l d e h y d ec o m e n t a n dm e l i n k a g er e l a t i o nw a sc o s t l y k e yw o r d s ：w h e a t ；l ；g e n e t i cm a p ；s e n e s c e n c e ；p h y s i o l o g i c a j 打a i t s ；q t l 3 小麦的遗传作图和衰老相关生理性状的0 t l 分析 1 引言 植物的大多数性状为多基因控制的数量性状，由于其遗传复杂，改良 的难度大。因此，对数量性状的深入研究，是作物品种改良的关键之一。 分子标记技术的发展，为区分控制数量性状不同位点并测定遗传参数提供 了可能，为数量性状的改良提供了新的策略，同时也大大促进了遗传图谱 的构建工作。利用d n a 分标记，可以建立数量性状基因( q u a m i t a t i v et r a i t l o c i ，q t l ) 与分子标记的连锁关系，标记q t l ，并确定q t l 在染色体上 的位置和效应大小，把o t l 转化为盂德尔式和准孟德尔式遗传单位，使 其在经典的育种计划中易于操作( 徐云碧等，1 9 9 4 ) 。获得与q t l 紧密连 锁的分子标记，可以借助标记辅助选择( m a r k e r a s s i s t c ds e l e c t i o n ，m a s ) 技术，对数量性状进行有效的选择。与常规育种技术相比，标记辅助选择 不受其它基因效应和环境的影响，结果可靠，而且可以在早代选择，缩短 育种周期。同时，进行q t l 标记和定位也是利用图位克隆法克隆q t l 的 重要基础( 钱惠荣等，1 9 9 8 ；朱碧云等，1 9 9 4 ；a m m j r a j u e ta i ，2 0 0 1 ；杨 文利，2 0 0 3 ) 。 1 1 分子标记与遗传作图 目前，用于植物遗传育种的d n a 分子标记技术主要有限制性片段长 度多态性( r e s 仃i c t i o n 缸g m e m1 e n g mp 0 1 y m o f p l l i s m ，r f l p ) 、随机扩增多 态性d n a ( r 姐d o ma m p l 访e dp 0 1 y m o 讪i cd n a ，r a p d ) 、扩增片段长度 多态性( a i l l p l i f i e d 矗a g m e ml e n g i hp o l y m o q 蚰s m ，a f l p ) 、微卫星d n a ( i n i c m s a t e l l i t e ，又称s i m p l es e q u e n c er c p e a t ，s s r ) 、简单重复序列区间 扩增( i n t e rs i i l l p l es e q u e n c er c p e a t ，i s s r ) ( g u p a t ae ta l ，1 9 9 9 ) 等。 1 1 1 分子标记类型和特点 1 1 1 1r f l p r f l p 技术是基于s o u m e m 杂交的分子标记的方法。它是指用限制性 内切酶酶切不同个体基因组d n a 后，酶切片段长度的差异。这一技术用 山东农业大学硕士学位论文 用放射性同位素或非放射性物质标记d n a 片段作为同源序列探针，与转 移于支持膜上的经特定限制性内切酶消化的基因组总d 咐a 杂交，通过放 射性自显影来显示酶切片段的大小，检测生物个体之间的差异。此技术首 先在人类基因组作图中发展起来( b o t s t c i n ，1 9 8 0 ) ，以后被广泛用于植物 基因组作图。各种作物包括小麦及其近缘植物的遗传作图的初期，主要是 利用i 讧l p 标记绘制遗传图谱。r h p 标记具有共显性特点，可以区别基 因型纯合与杂合，能够提供单个位点上较完整的资料。它主要应用于各种 作物遗传连锁图的绘制和目标基因的标记。但由于r f l p 标记对d n a 需 要量较大( 5 1 0 k ) ，所需仪器设备较多，成本高，技术较为复杂，所以应 用受到了一定程度的限制( 王长有，2 0 0 0 ) 1 1 1 2r a r d 随机扩增多态性d n a 限a n d o m a m p l m e dp o l y m o r p h i s m d n a i h p d ) ， 是基于p c r 技术发展起来的，通常方法是以一个随机的寡核苷酸序列( 通 常为1 0 个碱基) 作引物，通过p c r 扩增反应，产生不连续的d n a 产物， 用以检测d n a 序列的多态性( 沈法富等，1 9 9 7 ；李娜等，2 0 0 5 ) 。r a p d 以p c r 为基础，扩增原理与p c r 基本相同，不同之处在于用一个随机的 核苷酸序列代替事先设计好的引物，在较低的退火温度下进行随机扩增。 该方法与r f l p 相比，有以下优点：程序相对简单，完成1 个过程费时少， 灵敏性高。但r a j p d 标记是显性标记，不能区分杂合型和纯合型。 l - 1 1 3a f l p a f l p 即扩增片段长度多态性，是由v 0 s 等( 1 9 9 5 ) 发展起来的分子 标记技术，结合了r f l p 和r a p d 技术的优点。方法是将基因组d n a 用 两个不同的内切酶切割，然后分别与这两个酶切的粘末端互补的转接头连 接，再用一个转接头的共同引物和另一个1 3 b p 的随机引物一起进行 p c r 扩增，由于不同材料的d n a 酶切片段存在差异，因而产生了扩增产 物的多态性。该标记多态性强，利用放射性标记在变性的聚丙烯酰胺凝胶 上可检测到1 0 0 1 5 0 个扩增产物，非常适合绘制品种指纹图谱及进行遗传 多样性分析。a f l p 既有r f l p 的可靠性，又有r a p d 的灵敏性，它多态 丰富，分辨率高，是十分理想的分子标记( v o se ta 1 ，1 9 9 5 ) 。 小麦的遗传作图和衰老相关生理性状的0 t l 分析 1 1 1 4s s r 生物的基因组特别是高等生物基因组中，含有大量的重复序列 ( f l a v e l l ，1 9 8 0 ) 。习惯上将这些重复序列分为2 大类：一类是串联重复 序列( t a l l d e mr e p e a t e ds e q u e n c e ) ，其重复单位首尾相连，成串排列( f l a v e l l ， 1 9 8 6 ) ，如卫星d n a ( s a t e l l i t ed n a ) 、微卫星d n a ( l i c r o s a t e l l i t ed n a ) 、 核糖体r n a 基因、5 s 核糖体r n a 基因和端粒重复序列。另一类是散布 重复序列( i n t e r s p e r s e dr e p e a t e ds e q u e n c e ) ，其重复单位与其它无关序列或 单拷贝序列相间排列，如转座子( t m s p o s o n s ) 。 微卫星又称简单重复序列，它是由几个核甘酸( 一般l 5 个) 为重 复单位簇集而成的串联重复序列，可随机分布在整个基因组的不同位置 上，不仅可以存在内含子中，也可以存在编码区以及染色体的其它任何区 域( t a u t ze ta l ，1 9 8 4 ；g u p t ae ta l ，1 9 9 6 ) 。简单重复序列的两端多是相对 保守的单拷贝序列，因而可以根据两端的序列设计一对特异引物，对简单 重复序列进行p c r 扩增，扩增出每个位点的简单重复序列，从而揭示其 长度的多态性( s i i n p l es e q u e n c e1 e n g 山p o l y m o r l 蚰s m ，s s l p ) ( 郭小平， 1 9 9 8 ) 。 s s r 以p c r 为基础，兼具有i 口l p 和r a p d 的优点。s s r 的多态性主要 依赖于简单重复序列次数的差异，而这种差异在生物群体中是大量存在 的。s s r 标记的最大优点是：通常表现为共显性，多态性好，在基因组中 随机分布、稳定性好、操作简单( m 孤i o ne ta l ，1 9 9 8 ) ，因而应用前景十 分广阔。s s r 标记是己知分子标记中多态性最好的，在遗传研究中有广阔 的应用前景。目前在小麦中主要用s s r 标记进行遗传图谱绘制( p e s t s o v a ， 2 0 0 0 ；d a r y l ，2 0 0 4 ；p i l l a r d ，2 0 0 3 ) 。 1 1 1 se s t - s s r e s t ( e x p r e s s e ds e q u e n c e t a g ) 首先由美国科学家b r e a l l e r 在人类基因 组计划开始时提出，是长约3 0 0 5 0 0 b p 的基因表达序列片断。该技术是将 r n i 州a 反转录成c d n a 并克隆到载体构建成c d n a 文库后，大规模随机挑选 c d n a 克隆，对其57 端或37 端进行测序，所获序列与基因数据库中的已 知序列比较，从而获得对生物体发育、繁殖分化、遗传变异、衰老死亡等 山东农业大学硕士学位论文 一系列生命过程认识的技术( h a t e ve ta l ，1 9 9 8 ：孙亮先等，2 0 0 2 ) 。e s t 是基因的“窗口”，可代表生物体某种组织某一个时间的一个表达基因， 故被称为“表达序列标签”( s i n g hc ta l ，2 0 0 2 ) 。 e s t 的优点：表达基因只占整个基因组的3 5 左右，c d n a 是不含 内含子的蛋白质基因，3 0 0 4 0 0 b p 的e s t 就能反映出这个基因的性质， 具有多快好省的特点( s c o t te ta l ，2 0 0 0 ；w h a j le t a l ，2 0 0 0 ) 。从e s t 数据 库中筛选微卫星标记，可以直接标记功能基因，是新发展起来的一种具有 广阔应用前景的标记技术，e s t - s s r 在许多物种中的应用已见报道( e u j a y e ta l ，2 0 0 1 ；c o r d e i r oc ta 1 ，2 0 0 l ；李宏伟等，2 0 0 3 ) 。我们课题组根据筛 选e s t 数据库得到的微卫星序列设计并合成了2 4 9 对引物，利用中国春 缺体一四体将1 9 3 个位点定位到染色体上，并将3 5 个引物的位点绘制到自 己的遗传图谱上( c h e n ，2 0 0 5 ) 。目前，我们正在对自己所设计的不同作 物的e s t _ s s r 引物在小麦上的应用进行研究。 1 1 1 6l s s r i s s r 是近年来发展起来的一种新型分子标记，是z i e t k i e 埘c z 等( 1 9 9 4 ) 创建的一种简单序列重复区扩增多态性的分子标记。i s s r 技术的基本原理 就是在s s r 的5 或3 端加锚1 4 个嘌呤或嘧啶碱基，然后以此为引物，对 两侧具有反向排列s s r 的一段d n a 序列进行扩增，然后进行电泳染色，根 据谱带的有无及相对位置，来分析不同样品间i s s r 标记的多态性( 杜金昆 等，2 0 0 2 ) 。i s s r 的原理和操作与s s r 、r a _ p d 非常相似，具有r a p d 操作 简单，检测结果方便，又兼具有s s r 的稳定性，i s s r 不需要预先的d n a 测序，所以比s s r 、r a p d 、r h p 具有更高的多态性，可以提供更多的关 于基因组的信息，例如n a g a o k a 等( 1 9 9 7 ) 在小麦的i s s r 标记研究中发现， i s s r 标记可获得几倍于r a p d 标记的信息量，其精确度几乎可与r f i p 标 记相比拟，而且i s s r 比m 廿d 技术更加稳定可靠，实验重复性更好。现已 在基因定位、生物遗传多样性、遗传进化、系统发育等研究方面广泛应用。 与其他基于p c r 技术的分子标记方法一样，i s s r 技术也主要包括 d n a 提取、p c r 扩增、电泳检测、观察结果、统计分析等步骤，但引物设 计要求不同，引物设计是i s s r 技术中最关键、最重要的一步，在引物设计 小麦的遗传作图和衰老相关生理性状的0 t l 分析 上，i s s r 不需知道d n a 序列即可进行扩增。用于i s s r 的引物常为5 或3 端加锚的二核苷酸重复序列，总长度达2 0 b p 左右，退火温度较高( 王建波， 2 0 0 2 ) 。 i s s r 的优点：可以在没有任何分子生物学研究基础的情况下进行基因 组分析，通常为显性标记，所需d n a 模板的量少，多态性好( t s u i n 啪e ta l ， 1 9 9 6 ) ；该技术引物较长，退火温度较高，实验的可重复性高；同时实验 操作简单，快速高效，不需要繁琐的构建文库、设计引物、杂交、同位素 显示等步骤；而且i s s r 标记可以揭示整个基因组的一些特征，并呈孟德尔 式遗传，因此是绘制遗传连锁图谱的理想标记。 1 1 1 7s c a r 序列特异性扩增区( s e q u e n c e dc h a r a c t e d z e da m p l m e dr e g i o n s ， s c a r ) ，多由r a p d 标记转换而来，方法是将理想的砘廿d 标记克隆并 进行末端测序，然后在原r a p d 所用的1 0 b p 引物上增加合成上述末端序 列得到一对引物，对基因组d n a 再扩增分析。s c a r 的稳定性比r a p d 强得多，而且有些情况下待检d n a 差异可根据扩增产物有无来显示，可 省略电泳步骤。目前，已有不少有价值的r a p d 标记被转换为s c a r 标 记( 邓怀等，2 0 0 2 ) 。 1 1 1 1 8s t s s t s 由o l s o n 提出，最早发现于人类基因组中( o l s o ne ta 1 ，1 9 8 9 ) 。 它是根据单拷贝的d n a 片段两端的序列设计一对特异引物，扩增基因组 d n a 产生一段长度为几百b p 的特异序列，此序列在基因组中往往只出现 一次，不同的s t s 间不会出现重叠现象，从而能够界定基因组的特异位 点。s t s 标记分析结果稳定可靠且操作容易，可以作为比较遗传图谱和物 理图谱的共同位标( 李娜等，2 0 0 5 ) 。 1 1 2 遗传作图 遗传图谱是遗传学研究的重要内容，数十年来，遗传学家利用形态标 记、生化标记和传统的细胞学方法，为构建各种主要作物的遗传图谱做了 大量工作。但由于分子标记数目少，培育特殊遗传材料困难等原因，多数 山东农业人学硕】一学位论文 作物还没有一个完整的遗传图谱，极大的限制了遗传学理论与应用的研究 进展。分子标记的出现，大大促进了遗传图谱的构建。 目前常用的遗传作图群体有f 2 群体、回交群体、加倍单倍体( d o u b l e h a p l o i d ，d h ) 、重组近交系群体( r e c o m b i n a n ti n b r e di i n e s ，r i l s ) 、近等 基因系群体( n e a r s o g e n i cl i n e s ，n i l s ) 等( 朱碧云，1 9 9 4 ) 。 迄今，在小麦中已利用不同作图群体构建了包括r f l p 、s s r 、a f l p 等标记的连锁图( 见表1 1 ) 。此外，还有很多研究是对原有遗传图谱的补 充。小麦s s r 位点多，多态性丰富，而且s s r 既可用作探针进行s o u t h e m 分析，也可以根据其序列设计引物，通过p c r 扩增进行检测。因此，它 是构建遗传连锁图谱十分有效的分子标记。与r f l p 标记相比，大多数小 麦s s r 标记都是基因组专化性的，只在小麦a 、b 或d 基因组含有一个 s s r 的特定位点扩增，由于利用方便和信息量高，s s r 己逐步替代r f l p 进行小麦的遗传作图。 1 9 9 8 年r 6 d e r 等( r 6 d e r ，1 9 9 8 ) 建立了第一张微卫星遗传图谱，将 2 3 0 个引物对扩增的2 7 9 个位点整合到国际小麦簇作图计划( i t i m ) 的 “o p a t a 8 5 w 7 9 8 4 0 ”作图群体遗传框架图上，并将s s r 位点定名为x g w m ( g a t e r s l e b e n w h e a t m i c r o s a t e l i i t e ) 。s t e p h e n s o n 等( s t e p h e n s o n ，1 9 9 8 ) 将 5 3 个s s r 标记位点定位在一个中国春s 0 1 小麦群体上作图，s s r 位点定 名为x p s p 。2 0 0 0 年p e s t s o v a 等对从粗山羊草分离的d 基因组专化性微卫 星标记( g d m ) 在小麦上进行了作图，将5 5 个s s r 位点整合到i t i m 的 “0 d a t a 8 5 w 7 9 8 4 0 ”作图群体遗传框架图上( p e s t s o v a ，2 0 0 0 ) 。r o d e r 等 ( 髓d e re ta l ，1 9 9 8 ) 用3 0 个s s r 引物对普通小麦扩增2 7 9 个条带，其 中8 0 有特异性，分别定位到r f l p 连锁图中。k o r z u n 等( k o r z u n ，1 9 9 9 ) 将来自于六倍体小麦的7 9 个双核苷酸微卫星位点整合到一个硬粒小麦 ( t r i t i c u m t u r 2 i d u m l ) 的遗传连锁图上。n a c h i t 等将2 6 个s s r 位点定位 于硬粒小麦的一个种内重组自交作图群体分子连锁图谱上( n a c h i t ， 2 0 0 1 ) 。d a r v l 等( 2 0 0 4 ) 用四个小麦群体：s y n t h e t j c o p a t a ，r l 4 4 5 2 a c d o m a i n ( d h ) ，w u h a n m a r i n g a ( d h ) ，a j l ds u p e r b b w 2 7 8 ( d h ) 创造了一个 连锁图。p i l l a r d 等( 2 0 0 3 ) 将1 7 9 个s s r 位点定位到由两个瑞士冬性小 麦品种a r i n a 、f o m o 杂交所产生的r i l 群体遗传连锁图上。 小壶的遗传作幽和衰老丰同关生理性状的o t l 分析 表1 1 小麦中的分子标记遗传图谱 1 h b i e l 1g e n e t i cm a p so f w h e a tu s j n gm o l e c u l a rm a r k e r s g r o u n l g r o u d2 g r o u d3 g r o u d4 g r o u d5 g r o u d6 g r o u d7 d 重组代换系6 a 重组代换系6 b 普通小麦 普通小麦 普通小麦 普通小麦 碗粒小麦 r f l p r f l p r f l p r f l p r f l p r f l p r f l p r f l p r f l p r f l p r f l p r f l p r f l p s s r s s r s s r s s r a f l p r f l p s s r a f l p s s r r a p d 9 8 1 1 4 w 7 8 4 8 x 0 d a t a 8 5 r i l c s x s v m h e t i cr i l t i m g a i e n x r l 4 1 3 7 w 7 8 4 8x o d a l a 8 5 r i l c s s y n t h e t i c r 】l c s x s y n t h e t j c r l l w 7 8 4 8 x 0 d a i a 8 5 r i l w 7 8 4 8 x o p a t a 8 5 ，r i l c s x s y n t h e t i c ，r i l w 7 8 4 8 x o d a 【a 8 5 r l w 7 8 4 8 x o d a 【a 8 5 r t l t i m g a l e n r l 4 l3 7 w 7 8 4 8 x o d a t a 8 5r i l 1 1 a 1 6 9 lx 1 、a i7 0 4 罩组代换系6 a ，6 b l a n g d o n c s ，即p ，f d rj l c sx c o u n o t d h w 7 8 4 8 x o d a t a 8 5 r i l c s x s v n t h e t i c r i l c o u 九o t 。s a u n d e r s d h d o y n z ec ia i ( 1 9 9 5 ) d e v o se ta lf 】9 9 3 ) n e l s o nc ia l ( 1 9 9 5 a ) d e v o se ta lf l9 9 2 l d e v o sa n dg a 】e ( 1 9 9 3 ) n e l s o ne ta l ( 19 9 5 b ) n e i s o ne ta 【- r 1 9 9 5 c ) x j ee ta 】( 1 9 9 3 ) n e 】s o ne ta 】( 1 9 9 5 c ) m a r 】n oe 1a i ( 1 9 9 6 ) c h a oe ta if 】9 8 9 l n e l s o t le t a if l9 9 5 c 1 g 川e ta 】( 1 9 9 1 ) c h e ne ta 1 ( 1 9 9 4 1 d ua n dh a nr 】9 9 8 1 c h e ne ta i ( 1 9 9 4 1 d ua n dh a n l9 9 8 1 l je ta l f l9 9 c a d a l e ne t 出f 1 9 9 7 、 r o d e re ta 1 ( 1 9 9 8 1 s t o p h e n s o ne ta 1 ( 1 9 9 8 ) p e n n e re ia i ( 1 9 9 8 ) k h e t i f ax c h a m1 r i l n a c h l te ia i ( 2 0 0 1 ) 0 m巧舢鳃拍m博m啪卯博蚰忉撇：狲蛇锄m拍，盆j 山东农业人学坝 j 学位论义 1 2 q t l ( q u a n t i t a t i v et r a i t l o c i ) 作图方法 分子标记的发展，使得数量性状的研究进入了崭新的0 t l 时代，利 用分子标汜正确进行q t l 定位及其效应的估计，主要依赖于0 t l 作图的 统计模型和方法。 2 0 世纪8 0 年代以来，先后发展了2 0 多种0 t l 作图的统计方法，这 些方法可分两大类：一类是基于性状的分析方法( t m i t b a s e da n a l v s i s ， n j a ) ( m o r e n oe ta i ，1 9 9 2 ) ，利用分离群体的两极端表型个体，分析标 记与q t l 之间的连锁关系，检验标记基因型在两极端类型内的分离比是 否偏离孟德尔规律；另一类是基于标记的分析方法( m a r k e r b a s e da n a l y s j s ， m b a ) ( k e i 曲t l e ye ta l ，1 9 9 3 ) ，如果某标记与q t l 连锁，该标记与 q t l 在一定程度上共分离，则不同标记基因型的表型值存在差异，分析 这种差异，即可推测标记与q t l 的连锁关系。m b a 方法通常有4 类： 单标记法分析法( l a n d e re ta l ，1 9 8 9 ) 、区间作图法( z e n g ，1 9 9 3 ) 、复 合区间作图法( z e n g ，1 9 9 3 ；z h u ，1 9 9 8 ；高用明等，2 0 0 0 ) 以及基于 混合线性模型的复合区间作图法( 高用明等，2 0 0 0 ) 。所有0 t l 作图的 方法原理是相同的，即当标记与特定性状的0 t l 连锁，不同标记基因型 个体的表型值存在显著差异，q t l 分析就是以这些连锁发生为基础进行 的( k e a r s e v ，1 9 9 8 ) 。 小麦的遗传作图和衰老相关生理性状的q t l 分析 1 _ 2 1 单标记作图法 单标记分析法是通过方差分析、回归分析或似然比检验，比较不同基 因型数量性状均值差异，如果存在显著差异，说明标记与控制该数量性状 的q t l 连锁( s o l l e r ，1 9 9 0 ) 。单标记分析法不需要完整的分子标记连锁 图谱，在早期q t l 作图研究中多采用此法。 单标记法存在以下缺点：不能明确标记是与1 个q t l 还是与几个q t l 连锁；无法确切估计q t l 的可能位置；由于遗传效应与重组率混合在一 起，低估了q t l 的遗传效应；容易出现假阳性；检测效率较低( 梅德圣， 2 0 0 3 ) 。 1 _ 2 2 区间作图法 鉴于传统的单标记作图法存在的问题，j e n s e n ( 1 9 8 9 ) 、l a n d e r 和 b o t s t e i n ( 1 9 8 9 ) 、k n 印p 等( 1 9 9 0 ) 提出了基于两个相邻标记的区间作图 法。j e n s e n 的方法适于d h 群体，并能对异常分离进行估计，但该法只考 虑了一对标记位点的情形，k n a p p 等提出了适于不同类型群体的一系列模 型，但也只考虑了一对标记位点。l a n d e r 和b o t s t e i n 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 组的任相邻一对遗传标记之间的任一位置上存在和不存在q t l 的似然 函数比值的对数( l o d 值) ，根据整条染色体上各点的l o d 值可以绘出 一个q t l 在该染色体存在与否的似然图谱，当l o d 值超过给定的临界值 时，q t l 可能的位置就可以用l o d 支持的区间表示出来。该方法曾被认 为是构建0 t l 图谱的标准方法。 区间作图法的缺点：定位的q t l 区间往往太宽，而一个性状在同一 染色体上有多个q t l 时常常会标错q t l 的位置，致使q t l 定位不准确 甚至出错误。 1 2 3 复合区间作图法 为了克服区间作图法的上述缺陷以及能利用多个遗传标记的信息， z e n g 等( 1 9 9 3 ) 发展了复合区间作图法，并将多元回归分析引入区间作 图，实现了同时利用多个遗传标记信息对基因组的多个区间进行多个q t l 山东农业大学硕士学位论文 的同步检验。该方法的要点是，用类似于区间作图方法获得各参数的最大 似然比，绘制似然图谱，获得o t l 的可能位置和标记区间。此法侧重于 q t l 作图的精度，是目前可以同时标定多个q t l 更有效、更精确的方法。 j i a l l g 和z e n g ( 1 9 9 5 ) 还提出了对多个性状进行q t l 联合作图的复合 区间作图方法，吴为人等( 1 9 9 6 ) 提出了基于最小二乘法的复合区间作图 方法。 复合区间作图的主要优点是：采用q t l 似然图来显示q t l 的可能位 置和显著程度，保留了区间作图法的优点；一次只检验一个区间，把对多 个q t l 的多维搜索降低为一维搜索；在不存在上位性和环境互作时，q t l 的位置和效应的估计是渐近无偏的；充分利用了整个基因组的信息；在较 大程度上控制了背景遗传效应，提高了作图效率。 1 2 4 基于混合模型的复合区间作图法 由于复合区间作图法不能检测上位性和q t l 环境的互作，朱军等 ( 1 9 9 8 ，1 9 9 9 ) 提出了基于混合模型的复合区间作图法。该方法把群体均 值、o t l 各项遗传效应( 包括加性效应、显性效应和上位性效应) 作为 固定效应，而把环境效应、q t l 与环境互作效应、分子标记效应及其与 环境互作效应、残差作为随机效应，将效应估计和定位结合起来，进行多 环境下的联合q t l 定位分析，提高了作图效率和精度。w 抽g 等( 1 9 9 9 ) 开发了可以分析加性、加性加性效应及其与环境互作效应的分析软件 ( q t l m a p p e r1 o ) 。与基于多元回归的复合区间作图方法相比，该方法可 以避免所选标记对q t l 效应分析的影响，可以无偏的估计q t l 与环境的 互作效应。w a n g 等( 2 0 0 0 ) 通过计算机模拟研究标明，区间作图法和复 合区间作图法无法获得q t l 与环境的互作效应，而基于混合模型的复合 区间作图法可以同时获得q t l 的上位性效应和q t l 与环境互作效应。c a o 等( 2 0 0 1 ) 利用水稻d h 群体获得了相似结论，并强调上位性的重要性。 1 2 5o t l 定位的统计软件和阈值 目前q t l 定位应用较广泛的软件有m a p m a k e r q t l l 1 、 q t l m 印p e r l 0 、j o i n t m a p 、q g e n e