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QTL分析方法及其在水稻環(huán)境脅迫相關性狀上應用的研究進展
資源天下 2013/1/18 13:22:17
[摘要]本文介紹了QTL定位的原理和方法；綜述了水稻在環(huán)境脅迫下的生理表現(xiàn)及QTL分析在水稻環(huán)境脅迫相關性狀上應用的研究進展。
[關鍵詞]水稻 環(huán)境脅迫 數(shù)量性狀基因(QTL)
1 QTL定位的原理和方法
數(shù)量性狀基因定位（Quantitative Trait Loci mapping ，QTL定位），實質上就是確定與數(shù)量性狀基因座位相連鎖的分子標記及其在染色體上的位置并對遺傳效應進行分析，QTL定位的基本過程是先選擇具有極端相對性狀的兩個純系親本雜交構建一個合適的作圖群體，然后通過分析DNA標記基因型和數(shù)量性狀的表型值之間的相互關聯(lián)，找到決定表型性狀的各個QTL，并將其逐一定位在染色體上的相應位置，最后估算其QTL效應。
1.1 水稻DNA分子標記連鎖圖的構建
QTL的定位依賴于高密度分子標記連鎖圖的構建、適宜的遺傳群體的發(fā)展和合適的統(tǒng)計模型與方法的應用。水稻遺傳圖譜的構建較早受到重視并取得較大進展。1994年Causse等人構建了包含816個標記的連鎖圖[1]；1998年Harushma等發(fā)表的連鎖圖上包含2275個標記[2]；目前Yano等構建的連鎖圖上有3267個標記，其中絕大多數(shù)為限制性片段長度多態(tài)性（Restriction Fragment Length Polymorphism , RFLP）標記，并且?guī)缀醵急晦D換成了切割長度多態(tài)性標記。水稻基因組測序已經完成，這將為水稻基因組研究提供更多的標記[3,4]。目前的數(shù)據(jù)表明水稻遺傳圖譜上的分子標記數(shù)已超過6000個，平均間距為75-100kb，基本覆蓋了水稻基因組的所有區(qū)域。另外，美國康乃爾大學構建了水稻微衛(wèi)星標記連鎖圖，圖上的微衛(wèi)星標記已達2740多個。
1.2 定位群體
目前常用的QTL定位群體一般是由兩個純系親本雜交產生的F1代發(fā)展而來的。早期的QTL定位使用的多為暫時性分離群體，對于自花授粉作物常用的有F2F3等。這類群體構建容易，不需要很長時間，但是也有其局限性，一是每一個體的后代都可發(fā)生分離，不能進行多點多年的重復試驗；二是表型鑒定以單株為基礎，缺乏準確性�？朔@兩個缺點的途徑是發(fā)展永久性分離群體，如加倍單倍體群體（DH群體）和重組自交系群體（RIL群體）。加倍單倍體群體是由花粉培養(yǎng)形成的，在花粉培養(yǎng)過程中可能受基因型選擇的影響，群體構建難度較大。重組自交系群體是經過多代連續(xù)自交形成的，需要很長時間，但它們的一個顯著特征是群體中每一個體其后代穩(wěn)定不發(fā)生分離。
1.3 定位方法
利用DNA標記進行QTL定位的遺傳學原理是：當分子標記與某一性狀的QTL連鎖時，不同標記基因型的個體的表現(xiàn)型將存在顯著差異，分析這種差異，就可推斷與分子標記相連鎖的QTL的位置和效應。以DNA標記為基礎的QTL分析方法主要有以下幾種：一、單標記的定位方法；早期的QTL定位多采用這種方法，它不需要完整的分子標記連鎖圖，是將數(shù)量性狀與標記聯(lián)系起來最簡單的方法。但它無法估計QTL的確切位置和準確效應。二、區(qū)間作圖法；針對單標記定位方法的不足，Lander和Botstein提出基于最大似然分析原理的區(qū)間作圖法，這種方法借助于完整的分子標記連鎖圖，計算基因組任意位置上兩個相鄰標記之間是否存在QTL的似然比的對數(shù)（LOD值），LOD值一般在2-3之間，QTL的位置可用LOD支持區(qū)間表示出來。區(qū)間作圖法曾被認為是構建QTL圖譜的標準方法，但它一次只用到兩個標記進行檢測，染色體上的其它標記信息未被利用，容易帶來偏差。三、復合區(qū)間作圖法；此方法在極大似然分析中引入多元回歸模型，使一個被檢測標記區(qū)間內任一位點上的檢測在統(tǒng)計上不受該區(qū)間之外的QTL的影響，在一定程度上消除背景遺傳變異的干擾，提高了QTL分析的可靠性和精確性。四、多區(qū)間作圖法；這種方法也是以極大似然分析法估算遺傳參數(shù)，同時利用多個標記區(qū)間對多個QTL進行作圖，使QTL作圖的精確度和有效性得到提高。五、混合線性模型方法；上述各種方法都是建立在簡單的數(shù)量遺傳模型基礎之上，而實際上數(shù)量性狀非常復雜，它除了受加性、顯性效應控制外，還受上位性效應、基因型與環(huán)境互作效應等諸多因素的影響。為了分析和處理這種復
雜的遺傳現(xiàn)象，朱軍等最先將混合線性模型應用于QTL定位中，創(chuàng)立了混合模型的
復合區(qū)間作圖法。這種方法將所有QTL主效應和QTL與環(huán)境的互作效應擬合在混合線性模型中，將效應分析和定位分析結合起來，進行多環(huán)境下的QTL定位，可以分析各種復雜的遺傳效應和QTL與環(huán)境的互作效應，提高了作圖的精確度和效應。
2 水稻環(huán)境脅迫下相關性狀的研究（未完，下一頁）
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