随机效应模型下标记-QTL连锁分析方法

在QTL随机模型的框架内，通过对QTL方差组分的最大似然估计，进行家畜一般系谱群体的QTL-标记连锁分析，研究中同时考虑了性状遗传力和QTL效应的不同水平对QTL定位效果的影响。结果表明，采用QTL随机效应模型可以有效地进行标记-QTL间的连锁分析并可获得较高的检验功效，QTL位置与效应参数的估计均在合理的范围内；同时，性状遗传力和QTL方差贡献对QTL定位准确度和功效均有较大的影响，随着性状遗传力和QTL方差贡献的增大，参数估计的准确性和检验功效提高。固定性状遗传力的情况下（h^20=0．1），QTL效应由0．1→0．5时，相应的检验功效由17％提高到49％；当遗传力和QTL效应均提高到0．5时，QTL检验功效最高达到88％。     

不同遗传力和标记密度下QTL区间定位的效果*

 采用计算机模拟方法系统比较了目标数量性状的遗传力和标记密度对F2设计下单个性状数量性状座位(QTL)区间定位效果的影响。研究结果表明：随着性状遗传力的升高，QTL的检测效率以及QTL位置估计的准确性和精确性也提高，但对QTL加性效应和显性效应估计的效果则无明显影响；在一定范围内提高遗传图谱上的标记密度对保证QTL的定位效果具有积极的意义，但当相邻标记间的图距缩小到一定程度（5~10 cM）时，进一步增加标记密度并不能改进QTL定位的效果。同时，对遗传力过低的性状实施QTL定位，单纯增加标记密度无益于改进QTL定位的效果。     

ＢＣ１和 Ｆ２设计下利用单标记信息检测 ＱＴＬ的效率

本文采用计算机模拟方法研究了 ＢＣ１和 Ｆ２设计不同资源群体规模、性状遗传力、ＱＴＬ效应 （ＱＴＬ方差占加性遗传方差的比例）和标记 －ＱＴＬ间图距下单标记分析对 ＱＴＬ的检测效率。结果表明：当资源群体的规模较大,目标性状的遗传力较高,ＱＴＬ效应较大,所检测的标记距离 ＱＴＬ的距离较近时,无论是 ＢＣ１设计还是 Ｆ２设计,都可获得较高的 ＱＴＬ检测效率。但在其他条件相同时,Ｆ２设计对 ＱＴＬ的检出率明显高于 ＢＣ１设计。     

群体规模和性状遗传力对F2设计下QTL定位效果的影响

 以F₂设计为资源群体，以区间定位分析为QTL定位的方法，通过计算机模拟，系统地比较了不同资源群体规模和性状遗传力下QTL检测效率,QTL位置和效应估计的准确性和精确性，以期揭示出两个因素对QTL定位效果影响的一般性规律。结果表明：适当扩大资源群体的规模，不仅有助于提高QTL的检测效率，而且还可提高QTL位置和效应估计的可靠性；当对高遗传力性状的QTL实施定位时，QTL的检测效率以及QTL位置估计的准确性和精确性相对较高，但QTL效应估计的可靠性则会有所降低。     

利用分子标记信息和QTL随机效应模型进行个体遗传评定的效果

利用分子遗传标记信息和随机QTL效应模型,研究了个体遗传评定的效果.结果表明,采用分子标记信息,一般都可提高种畜遗传评定的准确性;对于遗传力较低而QTL方差贡献较大的性状,采用标记辅助遗传评定效果较好;将QTL效应作为随机效应,可以提高种畜效应值估计的效果.     

基于自然群体随机交配的单个印迹QTL定位的初步研究

【目的】探索基于自然群体随机交配的单个印迹QTL的定位方法,分析影响定位准确性的关键因素。【方法】若印迹QTL决定的某一性状为数量性状,假设该性状与标记之间的关系存在线性关系,可以采用最小二乘法进行印迹QTL定位和遗传参数的估计。利用计算机模拟单点模拟标记、水稻真实自然群体标记进行印迹QTL定位,比较在不同最小等位基因频率(Minor allele frequency, MAF)、不同遗传率、不同随机交配轮数下的统计功效与参数估计精度,印迹QTL的显著性采用F检验和t检验。【结果】通过模拟研究,证明该试验设计对于检测单个印迹QTL是有效的,在MAF大于5%时,印迹遗传率大于10%时,定位与遗传参数估计趋于无偏。【结论】采用自然群体随机交配产生作图群体,可以用来进行单个印迹QTL的定位,定位的结果较好,是一种有效的试验设计,为下一步进行多个印迹QTL奠定了基础。     

小麦雌性育性QTL的高效定位策略

为了高效地定位小麦雌性育性QTL,以选择表型及连锁不平衡结合策略筛选候选标记.对选取的SSR 标记在实验群体中以隐性极端不育亚群体估算其重组频率( c 值) ,确定染色体2AS、2DS 上可能存在QTL.再对候选染色体上18个标记分别计算c 值,并用育成品种与小麦雌性不育系XND 126组成的品种(系)群体计算标记与可能位点间的连锁不平衡值( LD 值) .结合c 值和LD 值提供的位点信息构建部分连锁群,通过实验群体F２ 的连锁分析定位了小麦雌性育性位点taf1.结果发现与taf1 位点连锁较紧密的标记,其c 值较小而LD 值较大.分析认为结合连锁分析和关联分析优势,同时选择c 值较小而LD 值较大的多态性标记有利于快速确定与位点紧密连锁的标记,从而达到高效定位QTL 的目的,并有助于揭示小麦雌性育性的遗传机制.     

测定QTL与RFLP标记位点连锁值的一种新方法

给出了当亲本间的数量性状的差异仅为1对基因时,该数量性状位点(QTL)与DNA限制性片段长度多态性(RFLP)标记位点连锁值测定的2个无偏估计量及其抽样方差,以及当亲本间数量性状为多基因差异时,分别地数量性状的加性效应、显性效应及加性显性混合效应与标记基因的连锁关系进行检验的3个统计量。最后对上述2个估计量和3个统计量的意义、应用范围及有关问题进行了讨论。     

RTM-GWAS方法应用于大豆RIL群体百粒重QTL检测的功效

【目的】为全面解析大豆重组自交系群体中调控百粒重性状的QTL体系,将限制性两阶段多位点全基因组关联分析方法（RTM-GWAS）和不同定位方法进行比较、优选,为后续候选基因体系探索及分子标记辅助育种设计提供依据。【方法】利用以科丰1号和南农1138-2为亲本衍生的重组自交系群体NJRIKY的427个家系,通过由全基因组39 353个SNP构建的3 683个SNPLDB标记及3个环境下的百粒重表型数据,选用复合区间作图法（CIM）、基于混合线性模型的全基因组关联分析方法（MLM-GWAS）和RTM-GWAS3种方法检测百粒重QTL,通过QTL数目和总的表型变异解释率比较检测功效,挑选最佳定位结果进行NJRIKY群体中的百粒重遗传体系解析。通过候选基因体系的功能注释,挖掘调控大豆百粒重的生物学途径。【结果】科丰1号与南农1138-2的百粒重差异较大,多环境平均数分别为9.0和17.9 g,遗传变异系数为12.4%,遗传率为85.4%,适用于百粒重性状的遗传解析。比较3种方法定位结果表明RTM-GWAS方法表现最佳,检测QTL数目最多（57个）,解释表型变异最多（70.78%）。而CIM仅检测到14个QTL,解释了56.47%的表型变异,MLM-GWAS仅定位到6个QTL,解释了18.47%的表型变异。RTM-GWAS共检测到57个QTL,分布在19条染色体上,表型变异解释率为0.03%—7.57%,其中41个QTL覆盖了已报道的来自30个双亲群体的81个百粒重QTL,16个QTL为新发现位点,包含一个表型变异解释率大于3%的大效应位点Sw-09-2。此外,检测的57个QTL中有20个位点与环境存在互作效应。这57个QTL构成了影响NJRIKY群体百粒重性状的遗传体系。通过SNPLDB标记与预测基因内的SNP进行χ²检验,共筛选到36个候选基因,其中4个候选基因来自大效应QTL,剩余32个候选基因来自小效应QTL。通过GO注释发现这些候选基因功能注释丰富,其中13个候选基因与籽粒发育直接相关,剩余的候选基因功能丰富,包含转运、转录调节因子等,表明不同生物学途径的基因共同调控NJRIKY群体中百粒重性状的表达。【结论】3种定位方法中,高效的RTM-GWAS方法检测到较为全面的NJRIKY群体的百粒重QTL,更适用于双亲RIL群体的QTL定位。不同功能的候选基因共同调控了复杂的百粒重性状的表达。     

基于不同群体的玉米产量性状QTL分析

定位不同环境和遗传背景下稳定表达的数量性状基因位点是分子标记辅助选择的前提和基础。本研究应用NX531×M531和郑22×丹599分别构建2套F2:3群体(分别以N/M群体和Z/D群体代表),利用SSR标记,在不同环境下对11个产量及相关性状进行QTL检测。N/M群体共定位到QTL 144个,其中环境钝感QTL 42个;Z/D群体定位到QTL 62个,其中环境钝感QTL 4个。2个F2:3群体间共检测到5个遗传背景"一致性"QTLs和7个QTL富集区。这些在不同环境或不同遗传背景下检测到的QTLs,为进一步精细定位和基因克隆奠定了基础,也为分子标记辅助选择的应用提供了借鉴。     

利用BC_3F_1群体定位和分析甘蓝型油菜A7-含油量QTL

【目的】通过构建BC3F1群体对第7连锁群上一个影响油菜籽油分含量的主效QTL(A7-QTL)进行定位确认。【方法】在用SG-DH群体初定位基础上以欧洲品种Sollux为轮回亲本、目标区段含中国亲本Gaoyou等位基因片段的DH系为供体构建近等基因系。用1700个BC3F1单株基因型和其种子(BC3F2)表现型,采用WinQTLCartographer2.5和SPSS11.5软件对A7-QTL进行精细定位以及标记和性状的关联分析。【结果】含油量QTL的置信区间在标记ZAAS849s-R131之间,范围在21.7cM左右,其LOD峰值为9.71,距离两侧最近标记RPSaA3和ZAAS839分别为0.9和2.1cM,QTL的加性效应值是0.75;QTL区段内的单标记方差分析表明:目标区段内4个标记各3种基因型的含油量之间存在极显著差异,标记ZAAS839处的差异最显著(P=1.2×10-10);通过比较含油量和4个标记之间的对应关系,进一步推断QTL最可能位于标记RPSaA3和ZAAS839之间或临近。【结论】用BC3F1群体定位的QTL区间与DH群体分析结果相重叠,但置信区间明显缩小;定位结果进一步确认了A7连锁群上存在油分QTL的真实性,增加了在该区域存有参与控制油菜含油量基因的可靠性;QTL可能存在于标记RPSaA3和ZAAS839临近区域,两标记间距约3cM。     

水稻籼粳交F8、F2群体穗长QTL比较分析

【目的】对水稻F8重组自交系群体穗长QTL进行检测,并比较分析相同亲本衍生的不同群体的遗传图谱、QTL位置、QTL效应的异同,鉴定稳定表达的穗长QTL,以期增加对穗长遗传行为的了解,且有助于通过分子聚合育种手段改良穗长性状。【方法】以籼稻品种泸恢99和粳稻品种日本晴（基因组测序）为亲本构建的F8重组自交系群体中的188个家系为研究材料,利用包含207个标记的遗传连锁图谱,采用基于混合线性模型的QTL定位软件QTLNetwork 2.0,对水稻穗长QTL进行定位和效应分析,并比较分析F8、F2群体的QTL定位和遗传图谱异同。【结果】在F8群体中检测到7个与穗长性状相关的QTL,分别位于第2、3、6、7、8、10染色体上,QTL对表型变异的贡献率为3.38%—14.8%,总贡献率为52.5%。F8、F2群体在5条相同染色体上都定位到了穗长QTL,这些QTL所在标记区间物理位置大部分是重叠和包含关系。F8、F2图谱在定位标记数、标记的位置顺序、遗传距离、平均图距等方面发生了变化。【结论】在F8、F2群体检测到一个稳定遗传的主效应QTL位点,位于第6染色体,并发现了4个尚未报道的穗长QTL。     

中国小麦品种兰天9号慢叶锈性QTL分析

【目的】由小麦叶锈菌（Puccinia triticina）引起的小麦叶锈病是影响小麦稳产、高产的一种重要真菌病害。目前防治小麦叶锈病最经济、安全、有效的方法是种植抗病品种。中国小麦品种兰天9号苗期对大多数叶锈菌小种表现感病,成株期对小麦叶锈菌则表现为明显的慢锈性。研究旨在分析中国小麦品种兰天9号的成株抗叶锈性,发掘其中含有的QTL,并利用分子标记进行定位,为小麦分子育种提供理论基础。【方法】利用抗病亲本兰天9号和感病亲本辉县红杂交获得到197个家系的F_2:3群体,2011-2014年连续3年在河北保定种植,并利用3个叶锈菌生理小种混合菌种（THTT、THTS、THTQ）进行田间接菌,小麦成株期调查最终发病严重度,获得表型数据。利用1 232对SSR标记对兰天9号、辉县红以及F_2:3群体进行基因检测,获得基因型数据。结合表型数据和基因型数据,利用Map Manager QTXb20创建连锁图、QTL Icimapping 3.2软件进行抗叶锈病QTL分析。【结果】检测到5个QTL,其中位于2B染色体上的QTL暂命名为QLr.hbau-2BS,在连续两年的数据结果中都被检测到,解释的遗传变异分别为6.0%和9.1%;标记区间分别为Xbarc55-Xgwm148和Xgwm429-Xwmc154;LOD值分别为2.6和3.46;加性效应分别为-6.1和-8.7;显性效应分别为3.03和3.4。1B染色体上1个QTL暂命名为QLr.hbau-1BL.2,连续两年被检测到,解释的遗传变异分别为7.7%和10.7%;标记区间为Xwmc766-Xbarc269;LOD值分别为2.5和3.1;加性效应分别为-1.0和-1.1;显性效应分别为-13.0和-14.9。其他3个QTL只在一个年份被检测到,1B染色体上暂命名为QLr.hbau-1BL.1、4B上暂命名为QLr.hbau-4BS、3A上暂命名为QLr.hbau-3A,均在2011-2012年度检测到,解释的遗传变异分别为11.7%、8.5%、5.6%;标记区间分别为Xbarc80-Xwmc728、Xgwm495-Xwmc652和Xgwm161-Xbarc86;LOD值分别为5.1、4.0和2.8;加性效应分别为6.5、-5.5和-3.1;显性效应分别为-6.5、6.2和6.6。QLr.hbau-1BL.1来源于感病亲本辉县红,其余4个QTL来源于兰天9号。【结论】结合田间表型数据和基因型数据,检测到位于1B、2B、3A、4B染色体上5个控制成株抗叶锈的QTL。     

作物QTL分析的原理与方法

作物的许多性状为数量性状,数量性状基因座(QTL)定位的理论依据是Morgan的连锁遗传规律;定位的群体有初级作图群体、次级作图群体和高级作图群体;分析的方法有零区间作图法、单区间作图法、复合区间作图法、混合线性模型;影响QTL定位精确性的因素有群体的大小、分析方法、QTL的分布及作用模式等。传统的作图群体和作图方法存在一些问题,因此有必要开发新的作图群体、研制新的作图方法,以缩短OTL分析与育种实际应用之间的距离。     

芝麻耐湿性QTL定位及优异耐湿基因资源挖掘

【目的】芝麻是对湿害极其敏感的作物,湿害是影响中国芝麻生产发展和单产提高的主要障碍因素,然而,芝麻耐湿性分子生物学研究基础薄弱,迄今,国内外有关芝麻耐湿性基因定位的研究尚未见报道。利用重组自交系（RIL）群体进行芝麻耐湿性QTL定位,结合芝麻核心种质群体进行耐湿性相关分子标记研究,并挖掘优异耐湿基因资源。【方法】以高耐湿芝麻品种中芝13与极敏感种质宜阳白杂交后连续自交6代构建206个株系的RIL群体。利用113对多态性分子标记扫描RIL群体获得基因型数据,用MapMaker/EXP. 3.0软件构建遗传连锁图谱。2009年和2010年在武汉和鄂州2地点通过人工淹水胁迫获得RIL群体盛花期湿害后正常株率和存活株率的表型数据,用Microsoft Excel 2010软件进行表型数据方差分析,用QTLNetwork 2.0软件基于复合区间作图法进行QTL定位,利用主效QTL紧密连锁的分子标记扫描核心种质群体,并结合耐湿性表型数据分析得到相关有效分子标记。通过盛花期耐湿性表型重复鉴定筛选,结合分子标记辅助选择,获得优异耐湿基因资源。【结果】构建的遗传连锁图谱全长592.4 cM,共有70个标记位点进入15个连锁群,标记间的平均距离为8.46 cM。共检测到与盛花期耐湿性相关的6个QTL位点,定位在第7、9、13和15连锁群上,分别解释5.67%-17.19%的表型变异,加性效应值2.7190-9.7302,贡献率最大的QTL为qWH10CHL09,加性效应3.9394,其增效等位基因来源于母本中芝13,SSR标记ZM428与其紧密连锁（遗传距离为0.7 cM）。标记ZM428在186份芝麻核心种质中验证结果表明,该标记2种基因型的资源间在耐湿表型上存在显著差异（P=0.0163）,因此,标记ZM428可作为芝麻耐湿性分子辅助选择的有效标记。还挖掘出8份优异耐湿基因资源,湿害后其正常株率均＞70%,存活株率均＞80%。【结论】检测到6个芝麻耐湿性相关QTL,其中,贡献率最大的17.19%,获得1个有效分子标记,挖掘出8份优异耐湿基因资源。     

黄瓜植株高度遗传分析及其分子标记

以129、D9419和602、D0462共4个黄瓜品种为亲本,按照Griffing方法I配制双列杂交组合,对亲本、F1株高,采用加性-显性-上位性(ADAA)模型进行遗传分析。结果表明,黄瓜株高属于数量性状,以加性效应为主,狭义遗传力和广义遗传力分别为51.321%和67.888%。以高株129与矮株D0462两个亲本杂交的F2分离群体为基础,采用SSR分子标记构建遗传连锁图谱,利用复合区间定位方法对植株高度性状进行QTL定位。结果表明,CWGATT01A、CSWGATT01C和CSWTAAA013个标记位于同一连锁群上,连锁群长约51.5cM;检测到株高的两个QTL,两个QTL距离最近标记的图距分别为4.0cM和7.0cM;贡献率分别为23.02%和8.36%;加性效应分别为38.64%和28.13%。     

不同遗传背景小麦群体抗旱指标筛选

[目的]发掘不受遗传背景影响、能够稳定表达的控制抗旱相关性状的数量性状位点(QTL),用于小麦抗旱性材料的快速筛选。[方法]利用从DH群体(旱选10号×鲁麦14)筛选出来的抗旱相关性状的QTL区间作为候选标记区间,通过调查F3群体(长6878×长4738)亲本及群体与抗旱性相关的农艺性状、生理性状、产量性状,进行QTL分析。[结果]找到2个与归一化植被指数(NDVI)相关的QTL位点,说明数量遗传性状标记应用于遗传背景不同的群体受到相当大的局限性,而NDVI作为较为综合的生理指标得到了验证。[结论]NDVI可作为一个稳定抗旱指标应用于分子标记辅助育种中。     

用分离群体中的残余杂合系定位大豆C1连锁群的分枝数qBN-c1-1位点

 【目的】大豆分枝数与大豆株型及产量关系密切,检测世代间可稳定遗传的大豆分枝数QTL,为大豆株型和产量育种的分子标记辅助选择奠定基础。【方法】根据科新3号×中黄20杂交组合F2群体构建的分子遗传图谱,对F2:4群体进行QTL定位,并利用定位QTL两侧的标记选择残余杂合个体,构建残余杂合系,对分枝数相关的QTL进行验证。【结果】在F2:4群体将分枝数QTL（qBN-c1-1）定位在C1连锁群区间Satt294－Satt399,贡献率为12.01%,来自于科新3号亲本的加性效应为-0.51;用F2:5选出残余杂合系,将控制大豆分枝数QTL定位在C1连锁群Satt399－Satt361区间,贡献率为11.16%,来自于科新3号的加性效应为-1.74,研究结果与F2:4群体一致。【结论】位于C1连锁群的与分枝数相关的QTL在该遗传背景下可稳定遗传。