遗传育种中渗入系构建原理及其应用

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1、遗传育种中渗入系构建原理及其应用——遗传学tasks：什么是渗入系渗入系的构建（QTLAB-QTL）渗入系的应用definition：渗入系也被称为染色体片断代换系(Chromsomalsegmentsubstituted)渗入系(Introgressionline)是通过系统回交和自交并利用分子标记辅助选择的手段使供体染色体片段渗入到受体亲本中。由于渗入系的遗传背景与受体亲本大体相同，只有少数渗入片段的差异，渗入系和受体亲本的任何表现型差异均由渗入片段所引起，这为遗传分析和功能鉴定提供了良好的研究材料，提高了基因定位的准确性，同时渗

2、入系构建过程也是品种选育的过程。渗入系的提出Paterson等在AB-QTL分析法的基础上提出了渗入系(introgressionline,IL)作图群体进行QTL精细定位,为QTL精确定位和基因克隆及充分挖掘野生资源当中的有利基因提供了良好方法。QTL:控制数量性状的基因在基因组中的位置称为数量性状基因座（QTL）；（例如：产量、品质、抗性）利用分子标记进行遗传连锁分析，可以监测出QTL，即QTL定位；QTL定位就是检测分子标记与QTL的连锁关系，同时还可以估计QTL的效应；分子标记类型发展：形态标记－细胞生物学标记－生化标记－DN

3、A分子标记根据检测手段分为四类：DNA－DNA杂交的dna标记，其中最具代表性是发展最早且应用最广泛的RFLP;基于PCR基础的dna标记（SSR，微卫星DNA）基于PCR与限制酶切技术结合的DNA分子标记基于单核苷酸多态性的DNA分子标记QTL定位的基本原理和方法孟德尔遗传学分析非等位基因间连锁关系的基本方法是，首先根据个体表现型进行分组，然后根据各组间的比例，检验非等位基因间是否存在连锁，并估计重组率。QTL定位实质上就是分析分子标记与QTL之间的连锁关系，其基本原理仍然是对个体进行分组，但这种分组是不完全的。根据个体分组依据的不

4、同，现有的QTL定位方法可以分成两大类。一类是以标记基因型为依据进行分组的，称为基于标记的分析法（marker-basedanalysis；SollerandBeckmann1990）；另一类是以数量性状表型为依据进行分组的，称为基于性状的分析法（trait-basedanalysis；KeightleyandBulfield1993）。基于标记的分析法基于标记的分析法是通过检验标记的不同基因型之间的差异来推知标记是否与QTL连锁的。DH群体中某QTL的基因型QQ和qq在连锁标记基因型MM和mm中的频率分布（分离比例）.r为标记与QT

5、L间的重组率.仅当r=0.5（亦即标记与QTL间没有连锁）时,QQ和qq在MM和mm中的频率分布才相同基于性状的分析法基于性状的分析法和分离体分组混合分析法的原理.在DH群体中，与QTL连锁的遗传标记的两种基因型的分离比例在高值组和低值组中都会偏离1:1的孟德尔分离规律，其电泳带型在高值组DNA和低值组DNA间也会表现出差异,且分别与高值亲本和低值亲本相似渗入系的构建AB-QTL（advancedbackcrossquantitativetraitlocusanalysis）渗入系选择及渗入片段分析相关QTL定位渗入系IL-35和IL

6、-36的单株分蘖数分别为6.9个和6.7个,极显著多于轮回亲本Scarlett,表明其导入片段上存在与分蘖相关的QTL,利用代换作图法将其定位(图3)。分蘖相关QTL在单片段渗入系IL-35和IL-36上均被检测到,而非重叠区段的单片段渗入系IL-34和IL-37上未被检测出,因此该QTL位于4H染色体上87.5cM到110.0cM区间内,长度为22.5cM,该区间包含多态标记MGB396。加性效应值为0.65,加性贡献率为11.8%。由于环境因素对大麦的分蘖数影响较显著,特别是苗期所处的温度条件,所以不排除环境效应的影响,因此需要多

7、次、多点试验进行验证。渗入系的应用外源基因有提高生产力的潜力渗入系可以对数量性状进行精细定位渗入系对理解的分子基础和植物进化、驯化过程的遗传机理具有重要意义单个QTL精细定位为了精细定位某个QTL，必须使用含有该目标QTL的染色体片段代换系或近等基因系（简称为目标代换系）与受体亲本进行杂交，建立次级实验群体。一个理想的染色体片段代换系应该是，除了目标QTL所在的染色体片段完整地来自供体亲本之外，基因组的其余部分全部与受体亲本相同。这样，在染色体片段代换系与受体亲本杂交的后代中，仅在代换片段上存在基因分离，因而QTL定位分析只局限在很窄

8、的染色体区域上，消除了遗传背景变异的干扰，这就从遗传和统计两个方面保证了QTL定位的精确性。例如，日本水稻基因组研究计划成功地应用染色体片段代换系对一个水稻抽穗期主效QTL进行了精细定位，分辨率超过0.5cM（Yamam