分子标记和QTL定位

1、分子标记和QTL定位研究 制作人：崔梦杰 内容 分子标记概述及其类型 遗传图谱 QTL定位 举例 概述 一、分子标记 molecular marker 广义的分子标记指具有遗传多态性的生物大分子，包括DNA标记和生化标 记。 狭义的分子标记专指直接反映DNA核苷酸序列多态性的DNA标记。 类型 一、分子标记 第一类：以分子杂交为核心的分子标记技术：第一类：以分子杂交为核心的分子标记技术： 限制性片段长度多态性标记（RFLP）； DNA指纹技术（DNA Fingerprinting） 原位杂交（in situ hybridization）等. 随机扩增多态性DNA（Random amplific

2、ation polymorphism DNA, 简称 RAPD标记标记）； 简单序列重复（Simple sequence repeat, 简称SSR标记标记）或简单序列长度 多态性（Simple sequence length polymorphism, 简称SSLP标记标记）； 扩增片段长度多态性（Amplified fragment length polymorphism, 简称 AFLP标记标记）； 序列标记位点（Sequence tagged sites, 简称STS标记标记）； 序列特异性扩增区域（Sequence charactered amplified region, 简称SC

3、AR 标记标记）等。 第二类第二类 ：以：以PCR为核心的分子标记技术为核心的分子标记技术 一、分子标记 类型 第三类第三类 ：基于：基于DNA测序的的分子标记测序的的分子标记 一、分子标记 类型 单核苷酸多态性（Single nucleotide polymorphism, 简称SNP标记标记）； 表达序列标签（Expressed sequences tags, 简称ESTs标记标记）。 二、遗传图谱 概念 遗传图谱（遗传图谱（genetic map）又叫连锁图谱（）又叫连锁图谱（linkage map）是 指对遗传重组结果进行连锁分析得到的基因标记或其他遗传标记在染色 体上相对位置的排列图

4、。 分子遗传图谱：分子遗传图谱：以分子标记所构建的遗传图谱。 二、遗传图谱 理论依据 指染色体的交换和重组指染色体的交换和重组 在细胞减数分裂细胞减数分裂时，非同源染色体上的基因相互独立、自由组合相互独立、自由组合，同源 染色体上的两个非姊妹染色单体之间发生交换，产生非等位基因间的重 组，形成了重组子。重组型配子所占总配子的比例称为重组率，用 r 表 示。重组率的高低取决于减数分裂细胞中发生交换的频率，两对基因之 间的直线距离决定它们之间的交换率，交换率越高，则重组率越大。遗 传图谱的构建就是用重组率来表示基因的遗传距离，图距单位用厘摩 （Centi-Morgan，c M）表示，1c M 的大

5、小大致表示 1%的重组率 （Bohn et al，1996）。但遗传图谱只是显示基因在染色体上的相对位 置，并不能代表 DNA 的实际长度。 二、遗传图谱 理论依据 二、遗传图谱 构建遗传图谱步骤构建遗传图谱步骤 l亲本的选择和选配亲本的选择和选配 l作图群体的创建作图群体的创建 l分子标记的连锁分析分子标记的连锁分析 二、遗传图谱 构建遗传图谱步骤构建遗传图谱步骤 选择原则：选择原则： 亲本间应具有较高的多态性；亲本间应具有较高的多态性；亲本之间的 DNA多态性与其亲缘关 系有着密切关系，亲本之间亲缘关系越远，多态性越丰富，图谱上连锁的标记才可能越多， 该图谱的经济价值就越大。 要考虑杂交后

6、代的可育性；要考虑杂交后代的可育性；亲本间的差异不能过大，否则染色体之 间的配对和重组会受到抑制，严重的会降低杂种后代的结实率，甚至导致不育，影响分离 群体的创建。 在选配亲本时还应对亲本及其在选配亲本时还应对亲本及其 F1 杂种进行细胞学杂种进行细胞学 鉴定；鉴定；若双亲间存在相互易位，或多倍体材料（如小麦）存在单体或部分染色体缺 失等问题，那么其后代就不宜用来构建连锁图谱。 注释：在演讲时，注释：在演讲时， 1.2.3解释部分可删去。解释部分可删去。 亲本的选择和选配亲本的选择和选配 二、遗传图谱 构建遗传图谱步骤构建遗传图谱步骤 F1 群体群体 F2 群体群体 BC1 群体等群体等 作图

7、群体的类型作图群体的类型 二、遗传图谱 构建遗传图谱步骤构建遗传图谱步骤 F1 群体、群体、F2 群体、群体、BC1 群体等群体等 F1 群体群体是目前果树遗传作图上应用较多的群体类型，其创建时间短，能够分别为两个亲 本作图，适用于梨、苹果等基因组杂合度高、自花不结实的树种。 F2 群体群体在农作物上很难进行连续研究，所以限制了其应用。而在果树上，由于果树可以 无性繁殖，F2 代作图群体是果树遗传作图的理想材料。 BC1 群体群体是由杂交 F1 代与亲本之一回交产生的群体，该群体配子类型较少，数据统计及 作图简单，应用一些 AFLP，RAPD 等显性标记就可揭示基因型的所有信息。 作图群体的类

8、型作图群体的类型 二、遗传图谱 构建遗传图谱步骤构建遗传图谱步骤 目前果树上常用的构建遗传图谱的软件有目前果树上常用的构建遗传图谱的软件有 Mapmaker Join Map WinQTLCart 等 分子标记的连锁分析分子标记的连锁分析 二、遗传图谱 构建遗传图谱的目的构建遗传图谱的目的 遗传图谱构建是数量性状基因定位（遗传图谱构建是数量性状基因定位（QTL）、基因克隆及）、基因克隆及 分子标记辅助选择（分子标记辅助选择（MAS）的基础。）的基础。 三、QTL定位 意义意义 三、QTL定位 QTL（数量性状基因座）：控制数量性状的基因在 基因组中的位置。 QTL 定位定位就是用数理统计的方法

9、，分析整个基因组 DNA 分子标记和数量性状表型值的关系，检测QTL 的存在并将 QTL 定位在遗传图谱上，确定遗传标记 与 QTL 间的遗传距离，并估测QTL 的遗传效应。 原理原理 三、QTL定位 单标记分析法单标记分析法 区间作图法区间作图法 复合区间作图法复合区间作图法 混合线性模型混合线性模型 方法方法 四、举例 欧亚种葡萄红地球和山葡萄双优杂交的 94 个 F1 代单株，以山欧杂种北冰红 自交的94 个 F2 代单株为作图群体，采用 SSR 和 SRAP 两种分子标记技术分别构建了地 球、双优和北冰红的分子遗传图谱，并对红地球、双优及其 94 个杂交 后代，对北冰红及其 94 个自

10、交后代的抗寒性进行鉴定，最后用区间作图法对葡萄的寒 性进行了 QTL 定位研究。葡萄高密度遗传图谱的构建和抗寒性的 QTL 定位，为今后抗 寒基因的定位、克隆以及分子标记辅助育种提供了可靠的理论依据和方法材料，对提高 葡萄抗寒育种水平具有重要意义 山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性QTL定位研究定位研究 四、举例 第一步：作图群体第一步：作图群体 欧亚种葡萄红地球和山葡萄双优杂交的 94 个 F1 代单株； 山欧杂种北冰红自交的94 个 F2 代单株； 山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性QTL定位研究定位研究 四、举例

11、 第二部：构建遗传图谱第二部：构建遗传图谱 采用 SSR 和 SRAP 两种分子标记技术； 构建地球、双优和北冰红的分子遗传图谱； 红地球、双优及其 94 个杂交后代，对北冰红及其 94 个自 交后代的抗寒性进行鉴定； 山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性QTL定位研究定位研究 四、举例 第三部：第三部：QTL定位分析定位分析 区间作图法 山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性QTL定位研究定位研究 四、举例 本研究的意义本研究的意义 葡萄高密度遗传图谱的构建和抗寒性的 QTL 定位，为今后抗寒基因的定 位、克隆以及分子标记

12、辅助育种提供了可靠的理论依据和方法材料，对 提高葡萄抗寒育种水平具有重要意义。 山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性QTL定位研究定位研究 四、举例 山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性QTL定位研究定位研究 四、举例 山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性QTL定位研究定位研究 四、举例 山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性QTL定位研究定位研究 四、举例 山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性QTL定位研究定位研究 四、举例 山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒