《分子标记的应用》PPT课件.ppt

作物育种中分子标记技术的应用 一 分子图谱的构建 分子图谱为植物基因 QTL的鉴别和定位 种质资源鉴定 物种进化等研究提供了有利的研究手段 主要包括以下步骤 根据遗传材料之间的多态性确定亲本组合 建立作图群体 群体中不同植株或品系的标记基因型分析 标记间的连锁关系 二 品种 品系鉴定和杂交种纯度分析 指纹图谱是鉴别品种 品系的有利工具 具有快速 准确等优点 在市场经济的条件下 指纹图谱在检测良种质量 真伪 纯度 防止伪劣种子流入市场 保护名 优 特种质及育成品种的知识产权和育种家的权益等方面有重要意义 在国外 指纹图谱用来鉴定作物品种的DUS Distinctness Unformity Stability 为品种审定 保存 保护提供依据 Weising 1992 发现微卫星DNA GATA 4是一个多态性好 稳定性强的探针 用该探针可以检测出15个栽培番茄品种差异 杂种优势利用正成为许多作物提高产量和改善品质的重要途径 对遗传差异与杂种优势关系的评价方法经历了从形态性状遗传距离 到生化标记遗传差异 亲缘系数 以及分子标记遗传差异等各种尝试 杂种优势预测及机理研究 DNA分子标记的应用 使得能够在整个基因组范围内对大量亲本材料间的遗传距离进行估测 并在此基础上有效地预测具有强优势的组合 Smith等 1992 Bernardo 1994 结果 既有相关性很高的报道 又有完全相反的结果 张启发认为 分子标记杂合度与杂种优势的相关性因遗传材料而异 在经过改良的优良种质中 两者之间高度相关 而在一些未经改良的优良种质中 相关程度很低 提出了 上位性是杂种优势的主要遗传基础 的重要观点 应用cDNA AFLP技术进行杂种优势机理的研究表明 强优势与弱优势组合间基因表达有明显差异 有增强型 减弱型和沉默型 杂种优势表现与单亲沉默 双单亲沉默有密切关系 大量研究表明 虽然分子标记揭示的遗传距离与杂种优势的关系比较复杂 但亲本之间的遗传差异是产生的主要原因 通过对与杂种优势相关QTLs效应的研究 可以加深对杂种优势机理的了解 我国玉米种质基础 三 亲缘关系分析 1 DNA标记所检测的是作物DNA水平的差异 因而非常稳定 在分子图谱帮助下对品种之间的比较可覆盖 大大提高了结果的可靠性 可用于品种资源的鉴定与保存 研究作物的起源与发展进化 杂交亲本的选择等 2 利用分子标记可以确定亲本之间的遗传差异和亲缘关系 从而确定亲本间遗传距离 指导杂交育种亲本选配 减少杂交组合数 有效划分杂种优势群 为提高育种效率提供依据 3 通过亲缘关系分析 可以纠正形态分类中一些不恰当的结论以及目前育种工作中存在的一些问题 孟祥栋通过对洋葱 胡葱 大葱的RAPD遗传分析 否定了 胡葱亲缘关系与大葱相近 的观点 而发现胡葱与洋葱亲缘关系较近 并推断胡葱可能是洋葱与大葱杂交后代逐渐进化而来的 大葱 洋葱 胡葱 四 基因标记及标记辅助育种 Marker assistedSelection MAS 许多性状重要农艺性状表现为质量遗传特点 如抗病 抗虫 雄性不育 自交不亲和性等 质量性状虽然受少数主基因控制 但其中的许多性状仍受遗传背景 微效基因及环境因素影响 表现为数量性状特点 利用与目标性状紧密连锁的分子标记 是进行质量性状选择的有效途径 标记目标性状的方法主要有两个 一 Young等人提出近等基因系法 Near isogenicLines NILs 它是通过杂交及多代回交或自交分离而获得的 一般6 8代 除了目标基因外 控制其它性状的位点同轮回亲本 RP 基本一致 该系与原来的轮回亲本就构成了一对近等基因系 二 Michelmore等人 1991 提出了混合群体分组分析法 BulkedSegregantAnalysis BSA 利用BSA法不需创造近等基因系 利用F2或BC1的分离群体即可完成标记 简单易行 目前在辅助选择研究中占据了重要位置 其前景也非常广阔 NILs与BSA的结合运用 加速了与目的基因紧密连锁标记的建立与鉴定 1 有利基因的转育 为改善品种的某一性状 常用的方法是以此品种作轮回亲本 以具有目的性状的另一品种为供体 多次回交将目的基因从供体亲本转入轮回亲本 利用与目的基因紧密连锁的DNA标记 可以直接选择在目的基因附近发生重组的个体 从而避免或显著减少连锁累赘 提高选择效率 2 有利基因累加 蔬菜中许多基因的表型是相同的 采用分子标记的方法 先在不同亲本中将基因定位 然后通过杂交或回交将不同的基因转移到一个品种中 通过检测与不同基因连锁的标记判断一个个体是否含有某一基因 以辅助选择 即将表型的检测转换成基因型的检测 MAS的应用 六 遗传多样性评估 种质是农作物育种的物质基础 对种质的可用性评估又是合理利用种质的前提 经典的种质评估主要是依据表型性状的观察 对质量性状 表型性状观察比较容易选到具有目标性状的单株或群体 而作物的许多重要农艺性状都是多基因控制的数量性状 对改良数量性状而利用的种质一般不是单株 而往往是群体 描述群体特征常用性状平均数 方差 变异系数等指标 作遗传多样性分析 分子标记 特别是共显性分子标记 可以揭示整个DNA链上变异 并分离出各种等位基因 从而可以计算群体中某一位点等位基因数 Khan等 2000 以AFLP等分子标记辅助选择 将二粒小麦6BS的高谷蛋白QTL成功地转入普通小麦品种Glupro Stuber 1995 把产量有关的QTLs分别从Tx303和oh43转移到B73和Mo17两个玉米自交系中 由这两个改良的自交系组配杂交种 产量比对照杂交种增产15 以上 Xiao等 1996 利用分子标记从普通野生稻中鉴别出2个增产的QTL 并转移到栽培稻中 成功的报道 展望随着分子标记技术已飞速发展 该技术已被广泛应用于作物遗传研究中 已在玉米 大豆等植物育种和生产中有许多应用研究 主要集中在基因定位 辅助育种等方面的