基于贝叶斯统计的谷物胚乳性状QTL多区间作图方法

贝叶斯统计学已被广泛地应用在现代科学的各个研究领域。本研究将贝叶斯统计方法和谷物三倍体胚乳性状数量遗传模型相结合,以F₂群体中各植株的分子标记基因型以及植株上若干粒自交种子胚乳性状的单粒观测值为数据模式,提出了胚乳数量性状基因座(QTL)多区间作图的贝叶斯方法。该方法首先构建胚乳性状的多区间多QTL遗传模型,然后通过基于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效应和位置的估计。方法的有效性通过一条长染色体的模拟实验进行了验证,结果表明,本文提出的贝叶斯多区间方法能够准确地估计胚乳性状QTL的位置和效应,并可有效区分两种显性效应。     

四向杂交设计QTL分析的极大似然方法

四向杂交（four-way cross）设计是指4个纯系亲本参与杂交衍生分离群体的一种交配设计。尽管国际上已经提出基于四向杂交设计的迭代重新加权最小平方（iteratively reweighed least squares，IRWLS）QTL作图方法，但该方法忽略了双侧标记基因型内QTL基因型的混合分布特性，当QTL位置和标记的位置不重合时作图精度较低。本文根据四向杂交设计的数量遗传模型，发展出基于四向杂交设计和混合分布理论的QTL作图的极大似然估计方法。首先利用染色体上所有标记基因型联合计算该染色体上任一假定位置QTL的条件概率，然后根据混合分布理论建立基于EM算法实现的QTL作图的极大似然估计方法。以计算机模拟数据研究了QTL遗传力、样本容量和分子标记信息含量3个因素对方法的影响，结果表明,（1）在QTL的被发现能力上，标记信息不完全的四向杂交设计仅略低于信息完全时的四向杂交设计；（2）随着QTL遗传力、样本容量和标记信息含量的增大，QTL位置以及效应估计值的准确度和精确度逐步提高。     

基于NC III和TTC设计的胚乳性状QTL区间作图方法

根据三倍体胚乳性状的遗传模型, 提出基于NC III以及TTC两种遗传设计的胚乳性状QTL作图新方法, 并通过计算机模拟数据, 对该方法的可行性和有效性进行了分析验证。模拟研究供试因素包括QTL遗传力、F₂群体植株数和每家系混合样品测定的胚乳数。考察指标包括QTL的统计功效以及QTL位置和效应估计的准确度与精确度。结果表明, 2种设计均有较高的QTL统计功效, 在供试的大多数处理中, 即使QTL的遗传力只有5%, 其被发现能力也可达100%。两种设计均可有效区分胚乳QTL的各种遗传效应。基于TTC设计的胚乳QTL作图方法, 在QTL的统计功效、位置估计和效应估计上, 均优于NC III设计, 虽然这一优势随着QTL遗传力的提高以及样本容量的增大而有降低的趋势。     

标记辅助选择育种中QTL基因型的多点联合推断

传统的育种方法对数量性状的选择存在很大难度,现代分子标记技术为实现控制数量性状基因的准确选择提供了有效的技术手段。目前分子标记辅助选择实践仅是对标记基因型的选择,而非直接对QTL基因型进行选择。尽管标记基因型容易获得,但标记基因型通常并非QTL基因型,除非有关的QTL恰巧在标记座位。因此,如何鉴别QTL的基因型成为分子标记辅助选择的关键。QTL基因型通常需要通过分子标记基因型进行推断,由于标记信息的不完全或缺失,使得对个体QTL基因型的鉴别会发生困难。本文在四向杂交设计的基础上,结合贝叶斯理论和马尔可夫链原理,提出一种通用的QTL基因型多点联合推断方法,该方法能够很方便地处理显性标记和缺失标记,同时结合标记信息和表型数据联合推断QTL基因型的条件概率。模拟研究发现,表型数据选择的效果较差,其选择的个体QTL基因型基本上都是错误的,而应用本文所论述的方法,将表型数据与标记数据相结合选择,对QTL基因型的判断正确,且推断的把握性很高。     

基于单粒观察值的胚乳性状QTL图的构建方法

谷物胚乳性状是决定谷物品质的一类重要性状。由于胚乳是由雌性的两个极核和雄性的一个精核受精发育而形成的三倍体组织,因此胚乳性状的遗传基础要比通常的二倍体农艺性状复杂得多。本文根据三倍体胚乳性状的数量遗传模型,提出利用分布于染色体上的所有分子标记对胚乳性状数量基因座位（QTL）进行区间作图的极大似然估计方     

数量性状基因作图精度的主要影响因子

采用计算机模拟数据和数量性状基因作图的双侧标记基因型均值回归方法，研究了分子标记密度、性状遗传力和样本容量3因素对F2群体数量性状基因图谱构建的影响。结果表明：（1）在QTL被发现的能力上，适当大(标记间距15cM)的标记密度较有利于QTL的检测，过大或过小均不利；随着遗传力提高和样本容量变大发现QTL的能力提高，但     

奶牛经济性状QTL作图研究现状

合理的资源群体、高密度的遗传标记图谱和科学的生物统计方法是奶牛数量性状座位作图研究的三个前提条件：奶牛资源群体的试验设计方法主要有父女设计和孙女设计以及美国等国家正在建立的F2设计;生物统计分析方法中多种分析模型应用和相关软件的开发为QTL作图提供了工具;DNA样品采集及基因型测定方法上有了一定的改进。到目前位置,已经检测到多个奶牛数量性状QTL,对这些已经检测到的QTL进行精细定位是今后研究的重点之一。     

数量性状基因定位研究中若干常见问题的分析与解答

QTL作图是基因精细定位、克隆以及有效开展分子育种的基础,在利用QTL作图开展数量性状基因定位研究的过程中经常会碰到一些问题,与统计方法有关的一些问题包括LOD的统计学意义是什么？检测QTL的可信度和LOD临界值的关系是什么？如何评价不同的QTL作图方法？提高QTL检测效率的途径有哪些？与遗传参数估计有关的一些问题包括QTL的贡献率是如何计算出来的？如何确定QTL有利等位基因的来源？选择基因型分析的有效性如何？复合性状是否适宜于QTL作图？与作图群体及遗传图谱有关的一些问题包括QTL作图群体中表型数据是否要求服从正态分布？加密标记是否可以显著提高QTL检测功效？缺失分子标记对QTL作图有什么影响？奇异分离标记对QTL作图有什么影响？文章试图结合笔者多年研究工作对这12个有共性的常见问题做出分析和解答,以供科研工作者参考。     

F2:3设计全基因组标记的Bayesian分析

数量性状的遗传率低时,常采用F_2:3设计进行遗传分析,但往往忽略异质家系内QTL的混合分布特性。同时,用多QTL模型检测QTL会提高QTL检测的功效。因此,本文在利用F_2:3设计异质F_2:3家系内QTL混合分布特性基础上,提出F_2:3设计全基因组多标记联合分析新方法。该方法充分利用了异质F_2:3家系内的QTL混合分布,并采用多QTL遗传模型。Monte Carlo模拟研究表明,新方法能获得精确的QTL效应和位置的估计。此外,还比较了QTL效应抽样的两种策略。研究表明,新策略能显著提高QTL检测的功效。     

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QTL分析与育种实际应用之间的距离。     

不同环境条件下稻米组氨酸和精氨酸的胚乳和母体植株QTL分析

利用汕优63重组自交系与双亲回交产生的BC1F1和BC2F1群体,采用新发展的包括环境互作效应在内的多遗传体系QTL作图方法和基因定位软件,对稻米两种半必需氨基酸（组氨酸和精氨酸）进行三倍体胚乳和二倍体母体植株等不同遗传体系的QTL定位分析。共检测到10个控制组氨酸含量的QTL以及8个控制精氨酸含量的QTL。全部QTL均具有极显著的三倍体胚乳和二倍体母体植株基因的加性主效应,其中4个QTL具有显著或极显著的三倍体胚乳显性主效应,7个QTL还具有明显的环境互作效应。     

构建数量性状基因图谱的统计方法

随着分子生物学研究的迅速发展和人类基因组统计的深入，数量遗传学在数量性状基因（ＱＴＬ）的定位方面正在经历着一场深刻的变化。人类和动、植物基因组计划的早期成果之一，就是建立人类以及实验、家养动物和栽培植物的遗传连锁图、利用这些连锁图，可以对许多ＱＴＬ进行单个分离测定和定位。许多复杂疾病和具有重要农 生物学意义的性状都属于数量性状。在ＱＴＬ定位的研究中，统计分析起着很重要的作用。近年来有许多新的统计方     

质量—数量性状的遗传分析 Ⅲ.受三倍体遗传控制的胚乳性状

将二倍体质量—数量性状的遗传分析方法推广应用于受三倍体遗传控制的胚乳性状。给出了加性—显性模型下有关胚乳世代的平均数和遗传方差的分量。以稻米胚乳的糊化温度（以碱扩散值表示,简记为ASV）为例演示了分析程序。结果表明被研究组合ASV的遗传涉及一个主基因和基干微基因。根据分离世代中胚乳ASV的株平均数和方差,可     

普通玉米子粒性状四类效应的遗传分析

采用二倍体胚和三倍体胚乳种子遗传模型及其分析方法,以５个玉米自交系及其间配制的Ｆ１,Ｆ２,ＢＣ１,ＢＣ２为材料,研究了５个玉米种子性状的胚直接效应、胚乳直接效应、母体效应和细胞质效应。结果表明,除粒宽外,各性状的遗传同时由质效应和胚、胚乳、母体基因效应所控制,丰粒重主要受胚乳和母体效应的影响,粒长的遗传以母体效应为主,粒宽和粒厚以胚乳效应为主。各部位子粒百粒重的胚乳直接加性效应与母体加性效应的协方差达显著或极显著水平,其余性状的胚、胚乳直接效应与母体效应间的协方差均不显著,通过母体植株的遗传表现可对这些性状进行有效的选择。在提高丰粒重的玉米育种中,以任一部位子粒百粒重作为选择标准可起到相同的选择效果,直接选择粒宽的分离类型有利于获得大粒的遗传材料。Ｓ２２是改良百粒重的优良亲本。     

QTL mapping of improving forage maize starch degradability in European elite maize germplasm

Improving maize starch content is of great importance for both forage and grain yield. In this study, 13 starch degradability traits were analysed including percentage of the seedling area, floury endosperm, hard endosperm of total grain area, percentage of the floury endosperm surface and vitreousness ratio surface hard: floury endosperm surface, etc. We mapped quantitative trait loci (QTL) in a biparental population of 309 doubled haploid lines based on field phenotyping at two locations. A genetic linkage map was constructed using 168 SSR (simple sequence repeat) markers, which covered 1508 cM of the maize genome, with an average distance of 9.0 cM. Close phenotypic and genotypic correlations were found for all traits, and were all statistically significant (p = 0.01) at two locations. Major QTL for more than two traits were detected, especially in two regions in bins 4.05–4.06 and 7.04–7.05, associated with 13 and 9 traits, respectively. This study contributes to marker‐assisted breeding and also to fine mapping candidate genes associated with maize starch degradability.     

小麦水分利用效率及相关性状QTL研究进展

随着水资源的日趋短缺,生物节水在节水农业发展中的地位越来越受到重视。近年来, 随着分子标记技术和数量性状统计分析方法的改进,对调控水分利用效率等复杂数量性状的位点进行作图和定位的研究很多。本文综述了鉴定小麦高WUE的常用指标以及相关性状的QTL定位研究进展,并对目前在QTL定位研究中存在的问题及发展前景进行了探讨。