数量性状基因座（qtl）精细定位的研究进展

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1、数量性状基因座（QTL）精细定位的研究进展lucy79China生物界的许多性状是以数量性状为基础的，该类性状的发生不是决定于一对等位基因，而是受到两对或更多对等位基因的控制，每对等位基因彼此之间没有显性与隐性的区别，而是共显性。这些等位基因对该遗传性状形成的作用微小，所以也称为微效基因（minorgene），它们在染色体上的位置称为数量性状基因座（quantitativetraitloci,QTL）。数量性状就是由许多对微效基因的联合效应造成的一类具有正态分布特性的性状，具有这种性状的个体在正态分布中的位置

2、决定于它们所具有的微效基因的多少。数量性状之所以复杂，是因为这种性状与基因型之间没有一一对应的关系，并且环境因素对它有显着的影响[1]。1961年，Thoday首次利用一对侧翼标记定位一个QTL[2]，随后QTL的研究得到飞速发展。现已证明，只要是控制连续分布性状的数量性状基因座，就能在实验群体或远交群体中定位[3]。在整个QTL的研究中，可分为发现QTL，QTL的定位估计和精细定位[4]。Glazier认为可分成四个步骤：连锁和关联分析，精细定位，序列分析和候选基因的功能检测[5]。在模式生物小鼠的QTL研

3、究，已描述的实验步骤更为详细[6]：第一，把QTL定位到染色体的区段上。典型的QTL定位方法须对几百个杂交后代进行恰当的表型检测；利用覆盖整个基因组的75-100个遗传标记进行基因组扫描，遗传标记的平均跨度为15-20个厘摩（cM）；准确基因分型，然后对性状和遗传标记之间进行连锁和关联分析；计算QTL与某标记位点靠近的可能性大小。这种方法即使经过成百上千次的表型和基因型的分析，定位的QTL在染色体上还是一个较大的区间。第二，把一个QTL的作用与其它QTL的作用分开。通常在同源系（congenicstrain）

4、中进行，这样就把多基因遗传的性状转化成单基因性状进行研究。目标QTL与其它有作用的QTL分离后，仍须具有可测量的表型效应，否则达不到分离目的。该方法的局限性在于单个同类系不能分解几个连锁在一起的有相同作用的QTL，特别是该性状是由很多的基因控制的时候。由于不知道单个QTL能否引起一个表型的可测量变化，使得进一步的工作更加困难[7,8]。第三，QTL的精细定位。在开展分子水平的研究之前，尽可能把QTL所在的区间缩短至几个厘摩，甚至更小的范围内。这就需要大量的染色体片段的重组和可靠的表型测定，解决方法是构建一些特

5、殊的实验群体，并对其中的特殊个体进行后代测试（progenytesting）。第四，鉴定和评估候选基因。模式生物基因组测序的完成，提供了该基因的全部序列信息。但是对于QTL已经精细定位的遗传距离还显得太宽（1cM大约含有30个以上的基因）。因此在对候选基因进行功能检测（functionaltest）之前，必须清楚了解每个QTL对表型的影响。第五，证实候选基因。一般用基因打靶或转基因的方法。QTL是在漫长的自然变异中形成的，研究QTL的最大挑战是要在两个亲本之间精确区分高度连锁在一起的多态性性状。要证明一个QT

6、L性状是由某个等位基因引起，必须在主系（hoststrain）中把该等位基因用其它基因替换并观察效应，这在技术上很困难，而且主系在很多情况下不是一个标准的近交系[9-12]。以上几个步骤在QTL在研究过程中不是截然分开的。由于QTL研究能够定位基因，因此研究基因间的相互作用和功能，筛选和操纵农作物的重要经济性状，了解进化，为复杂遗传疾病提供新的诊断和治疗方法，在学术界引起了广泛的研究兴趣[13]。在过去的20年里，已在人类、模式生物、植物中发现和定位了许多影响复杂性状的QTL。随着高通量的基因表达谱分析、新的

7、分子遗传工具对基因组的操作、比较制图和复杂的统计软件的开发，使得QTL的精细定位和位置克隆成为可能。本文将对QTL精细定位的研究进展进行综述。（一）QTL精细定位的基本策略与方法QTL的初步定位在染色体上是一个比较宽的区间，有必要对此进行精细定位，尽可能地把关键区间缩小，但精细定位难度很大。利用一般群体进行QTL定位时，QTL的可信区间通常在10cM以上[14]，很难确定检测到的一个主效QTL到底是一个还是包含有多个微效QTL[15]。因此，还须构建特殊的实验群体来精细定位QTL。目前设计了多种方法进行QTL

8、的精细定位，如高分辨率的杂交（high-resolutioncrosses），构建同类系（congenicstrains），近等基因系（near-isogeniclines，NIL），后代测试（progenytesting），连锁不平衡（linkagedisequilibrium，LD）分析，家系研究（family-basedstudies），或是病例-对照研究（case-controlstudie