第7章分子标记辅助育种(准)PPT课件

分子标记辅助选择育种，第一章遗传标记概述，定义：指能清楚反映遗传多态性的生物学特性。特点：稳定继承和简单继承模式。经典遗传学中，多态性是指等位基因的变异。在现代遗传学中，多态性是指基因组中任何基因座的相对差异。(1)遗传标记的概念，(2)遗传标记的类型，(1)形态标记，形态标记：指能清楚显示遗传多态性的外观性状的相对差异，如株高、穗形、粒色或芒毛。优点：形状标注简单直观，经济方便；缺点：(1)大多数工厂的数量非常有限；(2)多态性差，性能易受环境影响。(3)一些标记与不健康的形式联系在一起。(4)获得形态标记需要诱变、分离和纯合过程，周期长。因此，形态标记在作物遗传育种中的作用是有限的。(2)细胞学标记，细胞学标记：指能清楚显示遗传多态性的细胞学特征。染色体的结构特征，染色体：的核型，染色体：非整倍体和非整倍体带型的数量特征，水稻初生三体IR36的形态特征，优点：对环境影响小缺点(1)标记材料的生产需要大量的人力和物力进行培养选择；(2)一些物种对染色体结构和数量的变异耐受性差，难以获得相应的标记材料；(3)标记数量有限。酶和非酶蛋白、种子贮藏蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白、水溶性蛋白、同工酶、等位基因、生化标记、同工酶、等位酶、同工酶、大豆同工酶图谱、优点：蛋白是基因表达的产物，与形态标记和细胞学标记相比，其数量更丰富，受环境影响更小。缺点：(1)每种同工酶标记都需要特殊的显色方法和技术；(2)某些酶的活性在发育和组织阶段是特异的；(3)限于反映基因组的表达信息；(4)标记数量有限。(4) DNA分子标记1。概念上的DNA分子标记是指一种基于DNA遗传多态性的遗传标记。DNA水平的遗传多态性显示了核苷酸序列的任何差异，甚至单个核苷酸的变异。2。分子标记的特点，稳定遗传；多态性高，信息量大；无表型效应；不受环境影响；不受组织和发育阶段的影响；中性的表达.第二章DNA标记技术，RFLP(限制性片段长度多态性，限制性内切酶片段长度多态性)标记；第一部分是基于DNA标记的DNA-DNA杂交。其原理是，在长期进化过程中，生物在物种、属甚至变种之间同源DNA序列的限制性内切酶识别位点会有差异。在限制性酶的作用下，会产生许多不同大小的DNA片段。使用放射性同位素标记的DNA作为探针，将检测与标记的DNA相关的片段。特异性结合到DNA探针上的特异性限制性酶片段是RFLP分子标记。、切割位点突变、w1、M1、插入突变、w2、M2、缺失突变、w3、m3、8.0、2.5、8.0、W1、m1、w3、m3、W2、m2、8.0、10.5、1.6、9.6、8.0、6.9、8.0、9.6、8.0、2.5、2.5、2.5、2.5、2.5、探针、切割位点、RFLP实例、总计.特征特异性位点，稳定，大量共显性DNA，长周期，同位素，技术路线，第三节基于聚合酶链反应的分子标记，94，37，72，聚合酶链反应程序，Cyc12分子，Cyc24分子，RAPD(随机扩增多聚磷酸核糖核酸)，1。RAPD标记，原理，周期短，操作简单，灵敏度高，DNA用量少，简单测序引物-SSR，5个重复，7个重复，P2P1，2。SSR标记、a9重复序列、B5重复序列、C13重复序列、聚合酶链反应、A、B、C、SSR多态性分析示意图，ABC代表大豆不同基因型、原理、SSR引物扩增带、(1)数量丰富，广泛分布于整个基因中(2)等位基因变异较多；(3)共显性标记可以区分杂合子和纯合子；(4)实验重复性好，结果可靠；(5)由于在创建新的标记时需要知道重复序列两端的序列信息，因此其开发既困难又昂贵。3、SSR标记的主要特点。ISSR标记原理：利用真核生物基因组中广泛存在的SSR序列，设计各种能够与SSR序列结合的PCR引物，扩增两个SSR序列之间的DNA片段，这两个SSR序列相互靠近，方向相反。(4) SSCP(单链构象多态性)，变性和复性，和(5)差异显示-聚合酶链反应。主要原理如下：利用真核生物基因末端的聚腺苷酸结构，设计3端的引物如5-T11Ga。该引物可以与总基因的1/12结合，因此这部分基因可以被反向转录。同时，引物可以与5端随机引物(2010-mer)结合，从而可以扩增不同长度的基因。aatttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttt逆转录聚合酶链反应；与特异性引物和反相结合；根据引物组合，将不同处理样品的扩增产物与cDNA条带进行电泳比较，找出差异cDNA。(1)该方法简单、灵敏、高效、省时，能快速显示基因的组成。(2)所需的基因数量很少。(3)可以同时比较不同样品中基因表达的差异。(4)扩增的cDNA可直接用于测序、文库筛选等。特征AFLP标记原理第4节基于聚合酶链反应和限制性内切酶消化的分子标记程序，AFLP引物1核心：与引物3末端的接头2限制性内切酶识别序列(ENZ)3选择性碱基(EXT)互补，ecoriadaptor :5-CTGTAGCTGCGTACC-33-CTGACGCATGGTACA 5E 00:5-GACTGCGTACCAATTC 3ms iadaptor 33603AATGAGTCCTGAGGTAG-5M005)(2)不需要南方杂交；(3)不需要预先知道DNA序列信息；(4)重复性好，能快速获取大量信息。(5)受专利保护，AFLP标记的主要特征，主要类型的DNA分子标记的比较，以及DNA分子标记在植物生物技术中的应用。首先，由于经典遗传学中遗传标记的数量较少，高密度遗传连锁图的构建只能建立稀疏和分布不均匀的遗传连锁图。DNA分子标记的丰富性使得制作高密度的遗传图谱成为可能，并促进了DNA指纹的分析。(2)基因定位是寻找与目标基因密切相关的遗传标记，并确定其在染色体上的位置。高密度遗传连锁图谱的建立使得目标基因的定位更加方便。(3)遗传多样性和物种亲缘关系的DNA标记能够覆盖整个基因组，能够客观、准确地检测出对象基因组的DNA水平差异。(4)种质鉴定DNA分子标记可用于品种鉴定、品种纯度评价、农艺性状基因分析、遗传物质分离和鉴定。植物育种是基于植物的表型特征。DNA标记的出现使植物育种从表型选择过渡到分子育种的新阶段。(5)育种中的分子标记辅助选择，第三章分子图谱的构建，第一节图谱构建的理论基础，1)染色体遗传理论，(1)体细胞核内存在染色体对，一对来自父本，另一对来自母本，染色体对的两个成员是同源的。(2)在个体的生命周期中，每条染色体都能保持其结构的恒定性和遗传的连续性，从而在个体的发育过程中发挥一定的作用。(3)在减数分裂中，同源染色体的两个成员彼此配对，然后它们分离并移动到细胞的两极，从而形成两个单倍体细胞。(2)基因重组和连锁理论。在细胞减数分裂过程中，非同源染色体上的基因相互独立，自由结合。同源染色体上的基因交换和重组。交换的频率随着基因间距离的增加而增加。同一条染色体上的基因在遗传过程中倾向于保持在一起，并表现为基因连锁。重组是通过交换一对同源染色体的两个非姐妹染色单体实现的。连锁图谱构建的理论基础是染色体交换和重组！重组配子占总配子的比例称为重组率。重组率取决于交换频率，而两对基因之间的交换频率取决于它们之间的线性距离。重组率从完全连锁的0%到完全独立的50%不等。重组率可以用来表示基因之间的遗传图谱距离。映射距离单位用厘-摩根(cM)表示，1cM的大小大致符合1%的重组率。(3)映射的统计原理。如果这两个基因座位于同一条染色体上，并且彼此接近，那么它们通常在分离的后代中表现出连锁遗传。检测两个基因座之间的连锁被称为两点测试。在进行连锁试验之前，必须知道每个基因位点的等位基因分离是否符合孟德尔分离比，这是连锁试验的前提。(1)两点测试，两点测试交叉图遗传作图，和，和，和，假设两个座位之间有连锁(R3；然而，为了否认连锁的存在，似然比小于100:1，即LODt，并且T0被接受，表明QTL的存在。(2) QTL区间映射法，其基本思想是利用两个相邻的标记来检测它们之间的QTL数学模型(以DH群体为例)。公式中yi=bxi i yi-某个品系的性状值-模型平均值b-被测QTL的效应值Xi-该品系中被测QTL的基因型指示变量(QQ: XI=1 );I-误差，在每个菌株中检测到的QTL基因型(即回归模型中自变量x*的值)是未知的，但是检测到的QTL是某个基因型(Qq或QQ)的概率可以根据两侧标记的基因型来计算。假设在标记间隔中存在QTL(如下图所示)，重组率r1、r2和r可以使用映射函数从图形距离转换。注意：s=1r，t=r1r2。根据QTL各基因型的概率和由标记基因型与两侧标记和QTL之间的重组率计算出的x*期望值，用x*期望值代替其真值，然后用最小二乘法进行回归分析，从而估计QTL效应值b*并进行显著性检验。显著性检验的假设是无效的，假设在H0:的检测位置没有QTL，即b*=0。或者，假设在检测到的位置H1:处存在QTL，即b * 0，似然比检验LR=nln RSS (b * 0)/RSS (b *=0)也可以使用LOD统计：LOD0.217LR，其中：RSS(b *=0)-无效假设下的最小残差平方和RSS(b * 0)-替代假设下的最小残差平方和，沿着整个染色体以一定步长(例如1cM)逐点检测可以获得LOD曲线(或染色体位置一致，QTL与番茄10号染色体上果实性状相关的区间作图结果，果实酸碱度，果实重量，果实可溶性固形物浓度，三，QTL复合区间作图法，基本思想：用标记消除遗传背景对测试区间影响的数学模型(以DH群体为例)Y=B0b * x * iBixi公式：偏回归系数xi双I标记-I标记基因型指示变量(mm:Xi=1；Xi=1)其他符号-含义与区间定位模型相同。可以看出，复合区间定位模型比区间定位模型多了一个ibixi项，称为余因子项，余因子项是字符值到标记的回归项。QTL测图、T检验和方差分析的计算机软件可以使用常用的统计软件，如SAS、SPSS等区间测图制图工具/QTL复合区间测图工具中文版软件包括T检验、方差分析、联合测图、区间测图和复合区间测图方法。第六章分子标记辅助选择。标记辅助选择(Marker-assistedselection，MAS)是利用与基因紧密相连的分子标记来辅助选择目标基因，从而实现基因的有效利用。第一部分是分子标记辅助选择的原理。分子标记辅助选择主要是通过检测与目标基因紧密连锁的分子标记基因型来推断和获得目标基因的基因型。直接选择目标基因的基因型而不是目标基因的基因型，因此使用分子标记来选择目标基因的基因型在选择中仅起辅助作用。分子标记辅助选择的效果取决于连锁的紧密性。标记与基因的关系，RR (1-R) 20.9025，RS2R (1-R) 0.09，SSR 20.0025，目标基因(R)与标记(M)的连锁(交换值R)，亲本中的标记带，F1中的标记带，F2群体中的三个标记带，当r=0.05时，根据标记基因型mm选择目标基因型RR，错误选择的概率约为0.10，M，R，M，S，2。分子标记辅助选择原理，毫米、毫米、毫米，分子标记与目标基因紧密相连(一般小于5厘米)；该标记实用性强，重复性好，能够经济简单地检测大量个体；基于聚合酶链反应的标记是优选的。选择不同的遗传背景是有效的。分子标记辅助选择条件，第二季度作物MAS育种方法，(1)回交育种，受体亲本供体亲本(不含优质基因)(含优质基因)，F1受体亲本，BC1，目标基因定位，标记辅助选择，中间BC1受体亲本(含优质基因)，