严建兵2011-关联分析和分子育种

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1、关联分析与植物分子设计育种严建兵yjianbing@gmail.com2011-05-251种业安全与国家安全2以史为鉴：历史的上种子战争3谁来养活世界?～5亿吨TesterandLangridge,2010,Science4玉米遗传育种面临的严峻挑战:DatafromFAO5我们责无旁贷！6育种的本质是聚集更多的优良变异¾农业的核心是种业;¾种业的基础是育种;¾育种的基础是材料;¾材料的本质是基因。7传统育种的一般思路:育种的核心就是自交系选育¾好(综合农艺性状好,不抗病)X好(综合差,抗病),通过回交改良特定的自交系?¾好X好,通过二环系选育更好的自交系?¾多个好自交系(群体),轮回选择更

2、好的自交系?¾商业F1,自交选系?8最大的挑战:不可预测性经验+运气比如:著名的郑58选自Y478的一个杂株9分子育种的一般思路:¾分子标记辅助回交育种¾分子标记辅助轮回选择(全基因组选择)最大的梦想:可预测不依赖经验10GGPPPSYPDSZ-ISOZDS/CRTISOlycopeneHarjesCetal,etal,LCYELCYBFuZY(FuZY(付志远）2008,Scienceδ-caroteneγ-caroteneLCYBLCYBα-caroteneβ-carotenecrtRB3crtRB1YanJBandKandianisCzeinoxanthinβ-cryptoxanthin

3、etal,2010,NatureGeneticsCYP97CcrtRBZhouYi(周毅）luteinzeaxanthinABA11开发了多个基于PCR的功能分子标记:LCYEcrtRB15’TEcrtRB1D4crtRB133TE’TEcrtRB1PSY15’InDelPSY1SNP7PSY1IIDDDDDDIIDDDDDD12通过多基因聚合选育高维生素A源的玉米品种:GGPPPSYPDSTotalZ-ISOZDS/CRTISOlycopeneLCYELCYBα/βδ-caroteneγ-caroteneLCYBLCYBα-caroteneβ-caroteneαCcrtRB3crtRB1ze

4、inoxanthinβ-cryptoxanthinβCCYP97CcrtRBluteinzeaxanthinβ-cry?ABA132010日本国际青年科学家奖14未来发展趋势:分子标记辅助轮回选择:(Marker-AssistedRecurrentSelection)全基因组选择:(GenomeWideSelection)1516Jean-LucJiJanninkkRexRexBernardoBernardoJoseJoseCrossaCrossaUSDA/CornellUniversityUniversityofMinnesotaCIMMYT17MARS/GWS能加倍育种进程Process1

5、.1F11F12.500F23.500F2.3=>Genotyped(1536SNPs)4.200TCF2.3=>Phenotyped5.MapQTLsMapQTLs6.C1F1–phenotypic,moleculardata7.C2F1-moleculardatamoleculardata8.C3F1-moleculardata9.DHextraction=>Improvedinbredlines=>Collapsethreecyclesofpedigreeselection((y)12years)into5-6years18…19初始随机群体C0选择结果MARS在高代，能显著增加优良等位

6、基因系谱选择的结果的频率。C3MARS结果平均值2027.0%16.3%8112x5003255%.4%478XinbredX(D340XinbredX)zheng582116C2P141210CML8GEM_NSS6GEM_SS420PC10510152025‐222GWASGWASGWS+GWS助力分子育种0.8WeiweiWen(闻玮玮)0.7CIMMYT0.60.5Inbredlines0.4F1s0.3Random0.20.10126611847565002501005025TingtingGuo(郭婷婷)CAU/CAAS23中国的玉米育种目前仍然是育种家个体的孤军作战，与标记无关2

7、4孟山都的经验:与孟山都有关的信息来自孟山都SamEathington博士（breedingapplicationleader)25孟山都2010年情况：¾2010年：销售额105亿美元，72%来自种子和基因¾中国市场不足1%（好事还是坏事？）¾种子研发投入：13亿美元（每天356万美元）26孟山都的经验-高通量基因型分析系统基因型分析更加便宜产生的数据几何级增长与孟山都有关的信息来自孟山都Sam