玉米产量性状QTL分布10染色体目标基因的标记筛选

第四节分子标记辅助选择育种 一 分子标记辅助选择育种利用与目标性状基因紧密连锁的DNA分子标记对目标性状进行基因型选择的一种现代育种方法 二 分子标记辅助选择育种的遗传基础 1 分子标记辅助选择的根据借助分子标记对目标性状的基因型进行选择 主要是根据与目标基因的紧密连锁的对分子标记基因型的检测来推测 获知目标基因的基因型 2 应具备的主要条件 1 与目标基因紧密连锁的分子标记 2 进行分子标记辅助育种需要建立饱和的分子标记图谱并把目标基因定位于分子图谱上 3 简便快捷的标记检测方法 3 分子标记辅助选择育种的基本程序 第一步 目标基因的精细定位 要求目标基因有一个与其紧密连锁的分子标记 并且目标基因座位与分子标记座位之间的遗传距离小于5cM 第二步 采用RFLP RAPD AFLP SSR等分子标记进行多态性检测 第三步 利用计算机分析多态性 第四步 应用RFLP RAPD AFLP SSR等标记针对育种群体进行分子标记辅助选择 4 什么是背景选择 前景选择 前景选择 foregroundselection 标记辅助选择的主要方面是对目标基因的选择 有人称之为前景选择 前景选择的可靠性主要取决于标记与目标基因间连锁的紧密程度 若只用一个标记对目标基因进行选择 则标记与目标基因间的连锁必须非常紧密 才能够达到较高的正确率 背景选择 backgroundselection 除了目标基因之外 对基因组中其他部分 即遗传背景 作选择 背景选择与前景选择不同的是选择的对象几乎包括了整个基因组 牵涉到一个全基因组选择的问题 背景选择的作用则是为了加快遗传背景恢复成轮回亲本基因组的速度 以缩短育种年限 玉米分子标记连锁图谱 1 5 玉米分子标记连锁图谱 6 10 5 产量性状QTL分析 单位点QTL分析 玉米产量性状QTL分布 1 5染色体 玉米产量性状QTL分布 6 10染色体 目标基因的标记筛选 genetagging 是进行分子标记辅助选择 MAS 育种的基础 用于MAS育种的分子标记须具备三个条件 分子标记与目标基因紧密连锁标记实用性强 重复性好 而且能够经济简便地检测大量个体 不同遗传背景选择有效 三 目标基因的标记筛选 供体 受体 RRRrrr 1 p 22p 1 p p2 MR mr MR mr 目标基因与DNA标记间的遗传距离位p 亲本中DNA标记的带型 F1杂种中DNA标记的带型 在F2分离群体中分子标记类型即MM Mm mm MM类型的分子标记所代表的目标基因型及其频率 利用MAS的遗传基础 以RFLP为例 M 抗性标记R 抗性基因m 感病标记r 感病基因 选择的正确率随重组率的增加而迅速下降 重组值越小 其错选率越低 四 影响分子标记辅助选择 MAS 的因素 大量理论和实践研究表明 影响MAS选择效率的因素非常复杂 其中标记与基因 QTL 之间的距离 目标性状的遗传率 群体大小和性质 选用分子标记数目以及标记与基因 QTL 的连锁相等是重要因子 1标记与连锁基因 QTL 间的连锁程度前景选择的准确性主要取决于标记与目标基因的连锁强度 标记与基因连锁得愈紧密 依据标记进行选择的可靠性就愈高 此外 重组值r也影响到由该标记位点等位基因分离产生遗传方差的大小r值越小 遗传方差越大 数量性状的选择效率越高 2性状的遗传率 性状的遗传率极大地影响MAS选择效率 遗传率较高的性状 根据表型就可较有把握地对其实施选择 此时分子标记提供信息量较少 MAS效率随性状遗传率增加而显著降低 利用MAS技术所选性状的遗传率应在中度 0 3 0 4 会更好 3群体大小和性质 群体大小是制约MAS选择效率的重要因素之一 一般情况下 MAS群体大小不应小于200个 选择效率随着群体增加而加大 特别是在低世代 群体连锁不平衡性越大 MAS效率就越高 由两个自交系杂交产生的F2群体 其连锁不平衡性往往最大 因而其MAS效率也较高 4选用分子标记数目和类型 理论上标记数越多 从中筛选出对目标性状有显著效应的标机会就越大 因而应有利于MAS 计算机模拟研究表明当每条染色体上标记数增加到6个以上时效率降低 最优距离为20cM 5显性标记的相位 对质量性状的选择 无论目标基因是否显隐性 均需选择到纯合植株 但显性标记无法鉴定纯合与否 Haley等研究菜豆普通花叶病毒隐性抗性基因 两RAPD标记一个相引 M1 1 9cM 另一个相斥连锁 M2 7 1cM 时 用M1选择到纯合抗病 杂合体 纯合感病比例分别是26 3 72 5 1 2 而用M2分别是81 8 18 2 0 6世代的影响 在早代 BC1 变异方差大 重组个体多 中选机率大 因此背景选择时间应在育种早期世代进行 随着世代的增加 背景选择效率会逐渐下降 在早期世代 分子标记与QTL的连锁非平衡性较大 随着世代的增加 效应较大的QTL被固定下来 MAS效率随之降低 7控制性状基因 QTL 数目 模拟研究发现随着QTL增加 MAS效率降低 当目标性状由少数几个基因 1 3 控制时 用标记选择对发掘遗传潜力非常有效 然而当目标性状由多个基因控制时 由于需要选择世代较多 加剧了标记与QTL位点重组 降低了标记选择效果 在少数QTL可解释大部分变异的情况下 MAS效率更高 8控制数量性状QTL的划分 定位及其效应分布 QTL的准确发现和对其效应无偏估计有助于MAS效率提高 QTL精确定位取决于分子连锁图谱的饱和度以及对QTL性状的准确度量 可利用永久分离群体通过反复试验精确定位QTL 互作大小直接影响着MAS效率 一般在不同年份间不同时期不同地点均能检测到的QTL的效果较好 基因型对QTL检测有较大影响 杂交早代植株基因型是杂合的 随着自交代数增加 许多位点趋于纯合 在早代选择的植株到高代表现会与原先表现不一致 应重新估价和筛选分子标记 同一性状在不同群体间甚至不同群体大小间的QTL不一致 这些因素均影响QTLs检测并影响MAS的效率 9选择强度和QTLs的遗传方式和相位 在高选择强度下