基于贝叶斯统计的谷物胚乳性状QTL作图方法

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1、扬州大学博士学位论文基于贝叶斯统计的谷物胚乳性状QTL作图方法姓名：王亚民申请学位级别：博士专业：植物生物技术指导教师：徐辰武20090501王亚民基于贝叶斯统计的谷物胚乳性状01"i．作图方法·3．基于Gibbs抽样和Metropolis—Hastings算法实现的马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)方法同时获得多个QTL效应和位置的后验样本；(6)收集并分析后验样本，依据后验样本分布特征，选取平均数或众数作为相应参数的贝叶斯估计值。本研究以分离群体中各植株的分子标记基因型以及植株上若干粒种子胚乳性状的单粒观测值为数据

2、模式，首先发展出基于单QTL模型的谷物胚乳性状QTL区间作图的贝叶斯方法。方法的有效性用染色体水平和基因组水平两套模拟方案进行验证。在上述研究的基础上，本研究进一步以相同的数据模式，提出了胚乳数量性状基因座(QTL)多区间作图的贝叶斯方法，方法的有效性通过模拟实验进行了验证。模拟实验设置和分析结果报告如下：方法1：基于单QTL模型的胚乳性状QTL作图的贝叶斯方法模拟设置1：染色体水平模拟。设F2分离群体的样本容量为200株，每株考察20粒。QTL遗传力hz设置5％、10％和20％，共3个水平。每处理重复模拟100次

3、，QTL位置和效应估计的准确度以100个重复样本相应QTL位置和效应估计值的平均值度量，精确度则以100个重复样本相应QTL估计值的标准差度量。模拟设置2：基因组水平模拟。研究中采用了一个包含4条染色体的全基因组，4个具有不同遗传效应的QTL，分布在各个染色体上，QTL的遗传力分别为6．07％，16．77％，23．96％和13．21％。模拟结果表明：(1)各遗传力下QTL的统计功效均为100％。(2)在遗传力分别为5％、10％、20％--种处理下，QTL位置估计值的准确度均很高，三种遗传力下相差：『Etd,，而精确

4、度却随遗传力的增加而提高。(3)在群体均值和QTL效应估计值上，尤其是两个显性效应的估计值，随着遗传力的增加，估计值的准确度和精确度也随之提高，这与一般期望相符。(4)在全基因组水平下，本研究提出的方法可以清晰地分辨出4个不同QTL所在的基因组位置，并准确估计各个QTL的有关参数。方法2：基于贝叶斯统计的谷物胚乳性状QTL多区间作图法．4．扬州大学博士学位论文模拟设置：设F2分离群体的样本容量为200株，每株考察30粒。假设一条长100eM的染色体，其上均匀分布11个共显性分子标记，控制胚乳性状的3个QTL分别位于

5、15eM，55cM和95eM处，群体均值设为20，各个QTL的遗传力分别接近5％、10％和15％。重复模拟100次，QTL位置和效应估计的准确度和精确度度量方法同上。模拟结果：(1)贝叶斯方法可以高效发现QTL并准确估计出QTL的遗传位置。例如，在本研究模拟设置下，即使是遗传力只有5％左右的QTL，其统计功效也达100％。此外，贝叶斯多区间方法对群体均值和加性效应的估计也十分准确。(2)从QTL效应估计的准确度以及精确度来看，只有两个显性效应的准确度略差。这一方面可能与模拟试验采用的群体有关，由于本方案采用一阶设计

6、的F2群体，F3胚乳QTL基因型以其所着生的母株QTL基因型推断，由于世代的不对应，必然会造成一定的信息丢失。另一方面，即使加性和显性效应在量值上相等，显性效应引起的变异在胚乳性状遗传方差中所占分量仍然相对很小。关键词：胚乳性状，数量性状基因座位，贝叶斯统计，马尔可夫链蒙特卡罗王亚民基于贝叶斯统计的谷物胚乳性状QTL作图方法．5．BayesianStatistics·-BasedMappingofQTLControllingEndospermTraitsinCerealsABSTRACTTheendospermof

7、cropseedsisallimportantsourceofhumanfood．Thegeneticstudyofendospermtraitsplaysafundamentalandvitalroleinimprovinggrainyieldandquality．Wimthedevelopmentofmolecularmarkertechnologyandtheconstructionofgene'tielinkagemap，itispossibletosearchandmapQTLcontrollingqua

8、ntitativetraits．ThisCanbeusedinmarkerassistedselectionforenhancingfoodproductionandimprovingfoodqual吼Becausegeneticcontrolsystemofendospermismorecomplexthanthatofdiploid，themapping