分子标记辅助选择(MAS)与QTL定位在鸡遗传育种中的应用

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分子标记辅助育种技术

分子标记辅助育种技术

分子标记辅助育种技术分子标记辅助育种技术第一节分子标记的类型和作用原理遗传标记是指可以明确反映遗传多态性的生物特征。

在经典遗传学中,遗传多态性是指等位基因的变异。

在现代遗传学中,遗传多态性是指基因组中任何座位上的相对差异。

在遗传学研究中,遗传标记主要应用于连锁分析、基因定位、遗传作图及基因转移等。

在作物育种中,通常将与育种目标性状紧密连锁的遗传标记用来对目标性状进行追踪选择。

在现代分子育种研究中,遗传标记主要用来进行基因定位和辅助选择。

1、形态标记形态标记是指那些能够明确显示遗传多态性的外观性状。

如、株高、穗型、粒色等的相对差异。

形态标记数量少,可鉴别标记基因有限,难以建立饱和的遗传图谱。

有些形态标记受环境的影响,使之在育种的应用中受到限制。

2、细胞学标记细胞学标记是指能够明确显示遗传多态性的细胞学特征。

如染色体的结构特征和数量特征。

核型:染色体的长度、着丝粒位置、随体有无。

可以反映染色体的缺失、重复、倒位、易位。

染色体结构特征带型:染色体经特殊染色显带后,带的颜色深浅、宽窄和位置顺序,可以反映染色体上常染色质和异染色质的分布差异。

染色体数量特征—是指细胞中染色体数目的多少。

染色体数量上的遗传多态性包括整倍体和非整倍体变异。

细胞学标记优点:克服了形态标记易受环境影响的缺点。

缺点:(1)培养这种标记材料需花费大量的人力物力;(2)有些物种对对染色体结构和数目变异的耐受性差,难以获得相应的标记材料;(3)这种标记常常伴有对生物有害的表型效应;(4)观察鉴定比较困难。

3、蛋白质标记用作遗传标记的蛋白质分为酶蛋白质和非酶蛋白质两种。

非酶蛋白质:用种子储藏蛋白质经一维或二维聚丙烯酰胺凝胶电泳,根据显示的蛋白质谱带或点,确定其分子结构和组成的差异。

酶蛋白质:利用非变性淀粉凝胶或聚丙烯酰胺凝胶电泳及特异性染色检测,根据电泳谱带的不同来显示酶蛋白在遗传上的多态性。

蛋白质标记的不足之处:(1)每一种同工酶标记都需特殊的显色方法和技术;(2)某些酶的活性具有发育和组织特异性;(3)标记的数量有限。

果树分子标记辅助育种研究进展

果树分子标记辅助育种研究进展

江苏农业学报(JiangsuJ.ofAgr.Sci.)ꎬ2024ꎬ40(1):183 ̄192http://jsnyxb.jaas.ac.cn孙雨桐ꎬ刘德帅ꎬ冯㊀美ꎬ等.果树分子标记辅助育种研究进展[J].江苏农业学报ꎬ2024ꎬ40(1):183 ̄192.doi:10.3969/j.issn.1000 ̄4440.2024.01.020果树分子标记辅助育种研究进展孙雨桐ꎬ㊀刘德帅ꎬ㊀冯㊀美ꎬ㊀齐㊀迅ꎬ㊀姚文孔(宁夏大学农学院/宁夏优势特色作物现代分子育种重点实验室/林木资源高效生产全国重点实验室ꎬ宁夏银川750021)收稿日期:2023 ̄02 ̄25基金项目:宁夏回族自治区农业育种项目(NXNYYZ202101)ꎻ宁夏回族自治区重点研发项目(2018BEB04004)作者简介:孙雨桐(1998-)ꎬ女ꎬ黑龙江五常人ꎬ硕士研究生ꎬ研究方向为果树学ꎮ(E ̄mail)syt15146063010@163.com通讯作者:姚文孔ꎬ(E ̄mail)yaowenkong@163.com㊀㊀摘要:㊀随着分子生物学的不断发展ꎬ分子标记在果树育种中发挥的作用也愈发重要ꎮ本文主要对不同果树育种的分子标记类型及分子标记在果树种质资源鉴定㊁抗性育种㊁无核育种㊁早熟育种㊁品质改良育种㊁分子遗传图谱构建与数量性状座位(QTL)基因定位等方面的应用进行了综述ꎬ为果树分子标记辅助育种提供参考ꎮ关键词:㊀果树ꎻ分子标记ꎻ遗传图谱ꎻQTL定位中图分类号:㊀S603.6㊀㊀㊀文献标识码:㊀A㊀㊀㊀文章编号:㊀1000 ̄4440(2024)01 ̄0183 ̄10Advancesofmolecularmarkersassistedselectionappliedinfruittreebreed ̄ingSUNYu ̄tongꎬ㊀LIUDe ̄shuaiꎬ㊀FENGMeiꎬ㊀QIXunꎬ㊀YAOWen ̄kong(SchoolofAgricultureꎬNingxiaUniversity/NingxiaKeyLaboratoryofModernMolecularBreedingofDominantandCharacteristicCrops/StateKeyLabora ̄toryofEfficientProductionofForestResourcesꎬYinchuan750021ꎬChina)㊀㊀Abstract:㊀Withthedevelopmentofmolecularbiologyꎬmolecularmarkershaveplayedmoreimportantrolesinthebreedingoffruittrees.Inthispaperꎬwemainlyexpoundedthetypesofmolecularmarkersindifferentfruittreesbreedingꎬandsummarizedtheapplicationofmolecularmarkersintheidentificationofgermplasmresourcesꎬresistancebreedingꎬseedlessbreedingꎬearlymaturitybreedingꎬqualityimprovementbreedingꎬmoleculargeneticmapconstructionandquanti ̄tativetraitlocus(QTL)mappinginfruittrees.Ourstudycanprovidereferenceformolecularmarkerassistantbreedinginfruittrees.Keywords:㊀fruittreesꎻmolecularmarkersꎻgeneticmappingꎻQTLlocalization㊀㊀果树育种的常规手段主要有杂交育种㊁诱变育种㊁倍性育种等ꎬ但由于果树杂种比较多㊁品种来源复杂㊁多为多年生木本植物㊁生长周期长等因素ꎬ导致传统育种周期长㊁效率低㊁不确定因素多ꎮ相比于常规育种ꎬ分子标记辅助选择(Molecularmarkeras ̄sistedselectionꎬMAS)可以提高育种效率ꎬ缩短育种周期ꎬ并且在遗传多样性㊁品种鉴定等方面也有较好的效果[1]ꎮ分子标记技术种类繁多ꎬ如随机扩增多态性DNA(RandomamplifiedpolymorphicDNAꎬRAPD)㊁扩增片段长度多态性(AmplifiedfragmentlengthpolymorphismꎬAFLP)㊁简单序列重复(SimplesequencerepeatꎬSSR)㊁单核苷酸多态性(Singlenu ̄cleotidepolymorphismꎬSNP)等ꎬ这些分子标记被广泛应用于果树的遗传育种㊁亲缘关系判断㊁遗传图谱构建以及数量性状座位(QTL)定位等研究中ꎮ这将加速果树品种的改良进程ꎬ提高育种效率ꎮ3811㊀果树上应用分子标记的主要类型1.1㊀RAPD分子标记为适应不良环境以及抵御病虫危害ꎬ培育具有一定抗性的果树品种至关重要ꎮTartarini[2]从5种不同的RAPD标记中筛选出与MdVf基因紧密相关的OPAM192200和OPAL07580ꎬ标记了苹果(Malusdo ̄mestica)抗赤霉病Vf基因ꎮ杨亚州等[3]以燕山葡萄和河岸葡萄的F1代为材料ꎬ通过7个RAPD标记对其抗旱性进行研究ꎬ将RAPD标记5226 ̄1100转化成专一性的SCAR(Sequencecharacterizedamplifiedregionsꎬ特定序列扩增)标记DR ̄760ꎮ其次RAPD分子标记多用于果树遗传多样性及品种鉴定ꎬ余智城等[4]对16份柑橘包括11份琯溪蜜柚进行遗传多样性分析ꎬ通过15条RAPD引物将16份材料分为2大类(表1)ꎮ表1㊀随机扩增多态性DNA(RAPD)分子标记在果树上的应用Table1㊀ApplicationofrandomamplifiedpolymorphicDNA(RAPD)molecularmarkersonfruittrees物种(属)功能主要结果参考文献苹果(MalusMill.)筛选抗病基因从5种不同的RAPD标记中筛选出与Vf基因紧密相关OPAM192200和OPAL07580标记苹果抗赤霉病Vf基因[2]葡萄(VitisL.)筛选抗旱基因以燕山葡萄和河岸葡萄的F1代为材料ꎬ通过7个RAPD标记对其抗旱性进行研究ꎬ获得了抗旱基因的RAPD标记[3]柑橘(CitrusL.)遗传多样性分析以16份柑橘包括11份琯溪蜜柚为材料用15条RAPD引物对其遗传多样性进行分析ꎬ将16份材料分为2大类[4]李(PrunusL.)绘制遗传图谱利用RFLP(限制性内切酶片段长度多态性)和RAPD标记绘制桃的遗传连锁图谱[5]品种鉴定使用360个RAPD引物进行大片段分析ꎬ以鉴定桃与桃㊁桃与杏仁杂交中特定位点相关的标记[6]遗传多样性分析用RAPD分子标记技术对7个樱桃品种进行多态性分析ꎬ将7个樱桃品种分为4类[7]杧果(MangiferaL.)遗传多样性分析从20个RAPD引物中筛选15个引物ꎬ分析了34份传统杧果种质的遗传变异和亲缘关系[8]1.2㊀AFLP分子标记分析果树遗传多样性ꎬ有助于果树的分类ꎮ董美超等[9]针对90份鳄梨品种材料从24对AFLP引物中筛选出8对进行遗传多样性分析ꎬ根据遗传相似系数可划分为4个类群ꎮLai等[10]采用AFLP和甲基化敏感扩增多态性(Methylationsensitiveampli ̄fiedpolymorphismꎬMSAP)的分子标记技术探究车道晚脐橙与芽变南瓜状脐橙之间的基因和基因组甲基化差异ꎬ结果表明芽变南瓜状脐橙的出现是由于基因突变ꎮ可见AFLP结合MSAP分子标记技术可以研究橙的早熟及果实形状的基因突变ꎬ这为此方面其他果树的研究提供了理论及技术的支持(表2)ꎮ表2㊀扩增片段长度多态性(AFLP)分子标记在果树上的应用Table2㊀Applicationofamplifiedfragmentlengthpolymorphism(AFLP)molecularmarkersonfruittrees物种(属)㊀㊀㊀功能㊀主要结果参考文献鳄梨(PerseaMill.)遗传多样性分析为了研究90份鳄梨品种材料ꎬ从24对AFLP引物中筛选出8对进行遗传多样性分析ꎬ根据遗传相似系数可划分为4个类群[9]苹果(MalusMill.)遗传多样性分析用AFLP对泰山红星㊁沂蒙短枝红星㊁红星和金冠4个苹果品种进行了遗传分析ꎬ结果表明ꎬ泰山红星苹果多态性显著高于其他品种[11]柑橘(CitrusL.)筛选果实形状基因采用AFLP和MSAP分析车道晚脐橙及其芽变南瓜状脐橙的基因和基因组甲基化差异ꎬ结果表明基因突变发生在车道晚脐橙和其芽变南瓜状脐橙之间[10]遗传多样性分析用AFLP技术对3个亲本和16个辐射诱变和芽变的柑橘品种进行了遗传差异分析[12]筛选早熟基因以脐橙试验材料ꎬ用AFLP和MSAP对其在基因组㊁甲基化修饰水平与脐橙早熟性状之间的关系进行探究ꎬ结果表明ꎬ果实熟期与去甲基化相关[13]猕猴桃(ActinidiaLindl.)遗传多样性分析使用AFLP技术对33份猕猴桃的遗传多样性进行分析ꎬ可以将33份种质分为3个类群[14]MSAP:甲基化敏感扩增多态性ꎮ1.3㊀SSR分子标记SSR标记的优点是大量标记及其共显性遗传ꎬ也正因如此SSR分子标记被广泛应用在果树育种中ꎮ王立新等[15]从144对SSR引物中筛选出3对引物对40481江苏农业学报㊀2024年第40卷第1期份苹果进行检测ꎬ结果表明ꎬ这3对引物可以鉴定区分40份苹果ꎮKimura等[16]用9个SSR标记鉴别60个亚洲梨品种ꎬ研究结果表明其中7个SSR标记能将58个品种区分开ꎮ刘国彬等[17]以19种欧李种质及其近缘种杏李㊁李资源为试验材料ꎬ利用SSR标记进行品种鉴定并构建分子身份证ꎮ魏姗姗等[18]以95份桃品种为试材ꎬ利用18对SSR引物对桃进行遗传多样性分析ꎬ发现了桃品种的8个连锁群ꎮ胡光明等[19]以红阳猕猴桃为材料ꎬ从435对SSR引物中筛选出67对引物ꎬ用于猕猴桃属种质资源的亲缘关系及遗传多样性分析ꎮMahjbi等[20]以20个突尼斯柑橘品种为材料ꎬ通过7个SSR位点建立了它们的亲缘关系来探究其遗传多样性ꎮ此外SSR分子标记也被用于果树品质育种㊁抗性育种以及遗传图谱构建(表3)ꎮ表3㊀简单序列重复(SSR)分子标记在果树上的应用Table3㊀Applicationofsimplesequencerepeat(SSR)molecularmarkersonfruittrees物种(属)㊀㊀㊀功能㊀主要结果参考文献苹果(MalusMill.)品种鉴定用144对SSR引物对40份苹果进行检测ꎬ最少用3对引物进行组合即可鉴定40份苹果[15]筛选品质位点以短枝富士和粉红女士216株F1代群体为试验材料ꎬ使用SSR标记获得了2个与果实酸度连锁的分子标记[21]筛选抗病基因从144对SSR引物中选出17对在抗病和感病之间表现出多态性的引物标记苹果抗褐斑病ꎬ结果表明标记基因位于苹果第8连锁群LG8上[22]梨(PyrusL.)品种鉴定以亚洲梨为材料ꎬ用9个SSR标记鉴别60个品种的亚洲梨能将58个品种区分开[16]李(PrunusL.)品种鉴定以19种欧李种质及其近缘种杏李㊁李资源为试验材料ꎬ利用SSR标记进行品种鉴定并构建分子身份证[17]遗传多样性分析以95份不同的桃品种为研究材料ꎬ用SSR标记对桃遗传多样性进行分析ꎬ可将桃分为扁球形和球形2个类群[18]柑橘(CitrusL.)遗传多样性分析以20个突尼斯柑橘品种为材料ꎬ通过7个SSR位点建立了它们的亲缘关系[20]葡萄(VitisL.)筛选无核基因20个个体被选为无籽葡萄育种研究的遗传资源ꎬVMC7f2标记被鉴定为与无核性状最相关的标记[23]绘制遗传图谱在96个个体的全同胞群体的2个亲本上共测试了346对引物ꎬ成功扩增了310个标记ꎬ基于2个群体中245个SSR标记的分离ꎬ构建了4个图谱[24]筛选抗性基因使用葡萄参考连锁图的SSR标记ꎬ在连锁群15(LG15)上确定抗性位点的位置[25]猕猴桃(ActinidiaLindl.)性别鉴定利用毛花猕猴桃的基因组来开发与性别鉴定相关SSR标记ꎬ从中筛选出了1对可以鉴定毛花猕猴桃雌雄株的引物[26]1.4㊀SRAP分子标记相关序列扩增多态性(Sequencerelatedampli ̄fiedpolymorphismꎬSRAP)标记与RAPD标记的原理和步骤极为相似ꎬ但SRAP相对于RAPDꎬ稳定性高ꎬ重复性好ꎬ多态性较高ꎮ董星光[27]以黄冠和鸭梨为试材ꎬ用SRAP和AFLP标记对其抗病基因进行分析ꎬ发现与抗黑星病相关的1条SRAP标记和1条AFLP标记ꎬ可见SRAP与AFLP可联合用于梨的抗病品种的选育ꎮ冯涛等[28]以小白桃㊁津柳早红为试材ꎬ用12条SRAP引物对其早熟基因进行分析ꎬ结果表明SRAP标记可以用于鉴定桃成熟期芽变(表4)ꎮ表4㊀相关序列扩增多态性(SRAP)分子标记在果树上的应用Table4㊀Applicationofsequencerelatedamplifiedpolymorphism(SRAP)molecularmarkersonfruittrees物种(属)㊀功能㊀主要结果参考文献梨(PyrusL.)筛选抗病基因以黄冠梨和鸭梨为试材ꎬ用SRAP标记对其抗病基因进行分析ꎬ从120对引物中筛选出1条与抗黑星病相关的SRAP标记[27]李(PrunusL.)筛选早熟基因以小白桃㊁津柳早红为试材用12条SRAP引物对其早熟基因进行分析ꎬ结果表明SRAP标记可以鉴定桃成熟期芽变[28]苹果(MalusMill.)筛选耐盐基因以西府海棠和S19杂交组的F1单株为试材ꎬ用SRAP标记对其耐盐基因进行分析ꎬ获得了4条与耐盐基因相关的标记[29]柑橘(CitrusL.)遗传多样性分析以51份酸橙(Citrusaurantium)为研究材料ꎬ用21个SRAP引物来研究其与亲本的遗传关系和多样性[30]葡萄(VitisL.)遗传多样性分析以39个玫瑰香系葡萄品种为试材ꎬ利用SRAP标记技术对其遗传多样性进行分析并构建其DNA指纹图谱[31]椰子(CocosL.)遗传多样性分析使用SRAP标记分析从湄公河三角洲收集的19个椰子品种的遗传多样性ꎬ并绘制其遗传关系[32]581孙雨桐等:果树分子标记辅助育种研究进展1.5㊀SCAR分子标记测序的扩增区段(Sequencecharacterizedampli ̄fiedregionꎬSCAR)标记最初是从RAPD分子标记技术衍生而来的ꎬ并且重复性和特异性比RAPD更好ꎮ为减少农药对环境和人体的危害ꎬ选育抗病品种具有重要意义ꎬSCAR分子标记在果树抗病育种方面发挥着重要的作用ꎮ祁楠等[33]以秦冠和富士F1代群体为试材ꎬ将苹果抗斑点落叶病相关基因的1个RAPD标记转换为SCAR标记(表5)ꎮDeng等[34]以柑橘为材料克隆并测序了20个与抗柑橘三叶草病毒基因连锁的RAPD片段中的7个ꎬ并将它们转化为SCAR标记ꎮ赵伟[35]以用8种葡萄作为亲本的杂交后代为材料ꎬ用SCAR标记SCO11 ̄914对其白粉病抗性进行检测ꎮ表5㊀测序的扩增区段(SCAR)分子标记在果树上的应用Table5㊀Applicationofsequencecharacterizedamplifiedregion(SCAR)molecularmarkersonfruittrees物种(属)㊀功能㊀主要结果参考文献苹果(MalusMill.)筛选抗病基因以秦冠和富士F1代群体为试材ꎬ将苹果抗斑点落叶病基因的1个RAPD标记转换为SCAR标记[33]柑橘(CitrusL.)筛选抗病基因克隆并测序了20个与抗柑橘三叶草病毒基因连锁的RAPD片段中的7个ꎬ并将它们转化SCAR标记[34]梨(PyrusL.)筛选矮化基因以矮化梨与茌梨的杂交后代共111个单株为试材ꎬ获得了1个控制梨树矮化性状基因的RAPD标记S1172 ̄940ꎬ并转换成了SCAR标记[36]葡萄(VitisL.)筛选无核基因利用SCF27 ̄2000和SCC8 ̄1018对32个杂种株系进行分子标记检测ꎬ其中有17个株系都出现了无核的特异性条带[37]筛选抗病基因以8种葡萄作为亲本的杂交后代材料ꎬ用SCAR标记SCO11 ̄914对其白粉病抗性进行检测[35]1.6㊀SNP分子标记SNP检测方法主要有酶切扩增多态性序列(CAPS)㊁单链构象多态性(SSCP)㊁直接测序和基因芯片等ꎮBaldi等[38]通过2个苹果品种Fiesta和Discovery之间杂交的分离群体开发CAPS和SSCP标记ꎬ标记其抗性基因的定位ꎬ实现了克隆序列的遗传作图ꎮSNP多用于遗传图谱的构建ꎮAntan ̄aviciute等[39]使用来自28种海棠基因型的SNP数据为海棠开发了全基因组基因分型阵列ꎮ该阵列为任何给定的海棠后代提供了高通量基因分型和连锁图谱开发的前景ꎮ将2272个SNP标记的数据整合到M432子代的图谱中ꎬ并展示了最完整和最饱和的普米拉分枝杆菌17个连锁群的图谱ꎮ唐海霞等[40]以冬枣和金丝4号的F1代103株群体为材料ꎬ用简化基因组测序技术(GBS)开发的SNP构建了1张包含12条连锁群的遗传图谱ꎮ相关研究(表6)为果树数量性状定位㊁功能基因挖掘以及图位克隆等研究提供了有效的理论依据ꎮ表6㊀单核苷酸多态性(SNP)分子标记在果树上的应用Table6㊀Applicationofsinglenucleotidepolymorphism(SNP)molecularmarkersonfruittrees物种(属)㊀㊀㊀功能㊀主要结果参考文献苹果(MalusMill.)绘制遗传图谱将2272个SNP标记的数据整合到M432子代的图谱中ꎬ并展示了最完整和最饱和的普米拉分枝杆菌17个连锁群的图谱[39]枣(ZiziphusMill.)绘制遗传图谱以冬枣和金丝4号杂交的F1代103株群体为材料ꎬ用SNP分子标记构建了1张包含12条连锁群的遗传图谱[40]柑橘(CitrusL.)品种鉴定利用SNP分子标记区分Haryejosaeng与其他7个温州蜜柑品种的DNA序列差异[41]葡萄(VitisL.)筛选抗虫基因SNP标记可用于葡萄对爪哇根结线虫抗性基因(MJR1)的标记辅助选择[42]龙眼(DimocarpusLour.)绘制遗传图谱以200株凤梨朵和大乌圆的杂交后代F1作为作图群体ꎬ利用RAD ̄seq技术开发SNP分子标记构建遗传图谱[43]2㊀果树遗传图谱构建概况分子标记已被广泛用于构建遗传图谱ꎬ遗传图谱是基于遗传距离的图谱ꎬ它反映的是不同基因座之间的遗传距离和连锁程度ꎮ目前ꎬ大量分子标记如SNP㊁SCAR㊁SSR㊁AFLP㊁SRAP等被用于果树遗传作图ꎮWu等[44]以八月红和砀山酥梨杂交的102个梨F1代单株为作图群体ꎬ用SNP与SSR整合构建681江苏农业学报㊀2024年第40卷第1期了梨的高密度连锁图谱ꎬ该图谱是用快速和稳健的限制性相关DNA测序技术(RADseq)绘制的ꎮ连锁图谱由SNP标记和SSR标记组成ꎬ共3241个标记ꎬ跨度为2243.4cMꎬ平均标记距离为0 70cMꎮ刘更森[45]以富士和金冠杂交的F1代122个单株为作图群体ꎬ选用已开发的SNPꎬ结合SSR标记构建了苹果遗传图谱ꎮ以杧果金黄和贵妃杂交的98株F1代植物为作图群体ꎬ用SRAP㊁AFLP和ISSR分子标记进行作图ꎬ该图谱由33个连锁群组成ꎬ总遗传距离为1561.1cM[46]ꎮ已构建遗传图谱的果树品种见表7ꎮ表7㊀果树遗传图谱构建概况Table7㊀Overviewoffruittreegeneticmappingconstruction物种㊀㊀㊀(属的拉丁名)㊀㊀㊀作图亲本㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀标记类型㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀群体大小(株)连锁群数量(个)参考文献苹果(MalusMill.)富士ˑ坂田津轻SNP15017[47]蜜脆ˑ秦冠SNP35034[48]富士ˑ金冠SNP㊁SSR12217[45]梨(PyrusL.)崇化大梨ˑ新世纪梨SSR㊁SRAP㊁ISSR21014[49]红茄梨ˑ晚秀梨SNP㊁SSR16117[50]八月红ˑ砀山酥梨AFLP㊁SRAP㊁SSR9717[51]李(PrunusL.)黄水蜜ˑ中油桃14号SNP868[52]红垂枝ˑ白花山碧SSR㊁AFLP㊁SRAP5211[53]柑橘(CitrusL.)梨橙2号ˑ晚蜜2SSR㊁COS8010[54]Murcott橘橙ˑPêra甜橙AFLP879[55]Cravo橘ˑPêra甜橙RAPD9412[56]葡萄(VitisL.)赤霞珠ˑ左优红SNP㊁SSR18119[57]枣(ZiziphusMill.)JMS2ˑ邢16SNP16712[58]冬枣ˑ金丝4号SNP㊁SSR11112[59]荔枝(LitchiSonn.)马贵荔ˑ焦核三月红RAPD㊁SRAP㊁AFLP7620[60]芒果(MangiferaL.)金黄ˑ贵妃SRAP㊁AFLP㊁ISSR9833[46]龙眼(DimocarpusLour.)凤梨朵ˑ大乌圆RAPD㊁ISSR㊁SRAP㊁AFLP9421[61]SNP:单核苷酸多态性ꎻSSR:简单序列重复ꎻSRAP:相关序列扩增多态性ꎻISSR:简单重复系列区间ꎻAFLP:扩增片段长度多态性ꎻCOS:保守直系同源序列ꎻRAPD:随机扩增多态性DNAꎮ3㊀QTL基因定位在果树育种中的应用通常没有一种基因能唯一决定某些性状ꎬ一般一组基因作为一个整体控制着某一特性ꎮ与特定数量性状相关的基因所在的基因组区域称为QTLꎬ即数量性状位点ꎮ自从分子标记出现以来ꎬ研究人员和育种人员一直致力于识别与这些QTL相关的功能标记ꎬ在果树的重要性状QTL定位和分子标记辅助育种等方面均取得较好的成果ꎬ如果树生长发育㊁果实的品质㊁抗逆性的强弱等ꎮ前人已对苹果㊁梨㊁柑橘等多种果树的生长发育特性(开花㊁生根能力㊁矮化等)㊁果实品质(质量㊁大小㊁颜色㊁硬度㊁风味等)㊁抗生物胁迫㊁抗非生物胁迫(耐盐碱㊁抗干旱㊁抗寒等)等重要农艺性状进行分析ꎬ有助于培育特定目标性状的果树品种ꎮ3.1㊀与苹果相关的QTL苹果QTL的鉴定集中于其主要农艺性状[如矮化㊁果实品质(包括果实质量㊁果实大小㊁果实颜色以及果肉的糖酸含量)㊁苹果的抗逆性(抗寒㊁抗旱㊁耐盐碱等)]ꎮFoster等[62]对41份M93Robusta5(非矮化)与Braeburn接穗嫁接的砧木群体的QTL进行分析ꎬ结果表明ꎬ连锁群LG5上的一个主要QTL对接穗的矮化有显著影响ꎮZheng等[63]用来自海棠㊁红富士㊁金冠㊁乔纳森家系9422株苹果F1代杂交种为试材ꎬ检测得到9个与苹果果皮颜色遗传变异有关的微效QTL(表8)ꎮ孙瑞[64]以红玉㊁金冠以及红781孙雨桐等:果树分子标记辅助育种研究进展玉和金冠的F1代杂交群体297株苹果为试材ꎬ对其品质性状进行QTL定位ꎬ共得到12个QTL位点ꎮ3.2㊀与梨相关的QTL迄今ꎬQTL定位在梨的研究上取得了一定的成果ꎮ赵亚楠[65]利用苹果梨和八月红150株F1代材料对14个果实品质性状进行基因定位分析ꎬ共获得28个QTL位点ꎬ其中与单果质量相关的QTL位点有5个㊁与果心大小相关的QTL位点有2个㊁与果肉硬度相关的QTL位点有3个㊁与果实横径相关的QTL位点有6个㊁与果梗长度相关的QTL位点有1个㊁与可溶性固形物含量相关的QTL位点有6个㊁与可滴定酸含量相关的QTL位点有2个ꎬ共扫描到2266个基因ꎮSun等[66]以131个亚洲梨和欧洲梨为试验材料ꎬ在已被鉴定的病害相关QTL区域中找到41个核苷酸结合位点(NBS)编码基因(表9)ꎮ表8㊀苹果相关的数量性状座位(QTL)Table8㊀Quantitativetraitlocus(QTL)relatedtoapple亲本功能㊀㊀㊀群体大小(株)QTL数量(个)参考文献Malling9ˑRobus ̄ta5标记矮化的位点416[62]海棠㊁红富士㊁金冠㊁乔纳森标记果皮颜色的位点94229[63]红玉ˑ金冠标记果实质量的位点2972[64]红玉ˑ金冠标记果实酸度的位点2976[64]红玉ˑ金冠标记糖含量的位点2972[64]红玉ˑ金冠标记抗病的位点53429[67]BalengCrabˑM9标记耐盐碱的位点325842[68]MalusdomesticaˑM.asiatica标记果肉硬度的位点266432[69]MalusdomesticaˑM.asiatica标记果肉脆度的位点266430[69]FortuneˑMurcott标记苹果酸的位点14638[70]秦冠ˑ蜜脆标记抗旱的位点35055[71]3.3㊀与柑橘相关的QTL通过分子标记构建柑橘的遗传连锁图谱可以获得果实发育等农艺性状和应答逆境胁迫的QTLꎮ罗艾等[72]以晚蜜2号和梨橙2号的94株F1代材料为群体ꎬ进行QTL定位分析ꎬ发现4个与果实质量相关的QTL定位ꎬ7个与果实大小相关的QTL定位ꎮ马喜军[73]以晚蜜2号和梨橙2号的350株F1代为试验材料对柑橘抗寒性相关的QTL进行定位ꎬ得到7个与柑橘抗寒性相关的QTLꎬ分布于4个连锁群上ꎬ分别为LW1㊁LW2㊁LW3和LW8ꎮHuang等[74]对甜橙ˑ枳橙属间杂交的170株F1代进行基因分型分析ꎬ在枳遗传图谱上鉴定到4个与柑橘黄龙病相关的QTL(表10)ꎮ表9㊀梨相关的数量性状座位(QTL)Table9㊀Quantitativetraitlocus(QTL)relatedtopear亲本㊀㊀功能㊀㊀㊀群体大小(株)QTL数量(个)参考文献苹果梨ˑ八月红标记果实大小的位点1506[65]苹果梨ˑ八月红标记果肉硬度的位点1503[65]苹果梨ˑ八月红标记可溶性固形物的位点1506[65]苹果梨ˑ八月红标记可滴定酸的位点1502[65]苹果梨ˑ八月红标记果实质量的位点1505[65]亚洲梨ˑ欧洲梨标记抗病的位点13141[66]八月红ˑ砀山酥梨标记果实质量的位点1022[75]八月红ˑ砀山酥梨标记果实大小的位点1022[75]表10㊀柑橘相关的数量性状座位(QTL)Table10㊀Quantitativetraitlocus(QTL)relatedtocitrus亲本㊀㊀功能㊀㊀㊀群体大小(株)QTL数量(个)参考文献晚蜜2号ˑ梨橙2号标记果实质量的位点944[72]晚蜜2号ˑ梨橙2号标记果实大小的位点947[72]梨橙2号ˑ晚蜜2号标记抗寒的位点3507[73]甜橙ˑ枳橙标记抗病的位点1704[74]红橘ˑ枳壳标记果肉色泽的位点792[76]FortuneˑMurcott标记挥发性物质的位点116206[77]TrifoliataˑCleopatramandarin标记耐盐碱的位点98[78]3.4㊀与其他果树相关的QTL除常见果树外ꎬ其他果树重要性状相关的QTL定位研究也取得了很大进展ꎮCirilli等[79]评估133份桃种质ꎬ定位到1个可以推迟桃花期的QTLꎮ鲍荆凯[80]用JMS2和交城5号枣的150株F1代材料对其QTL定位进行分析ꎬ共获得104个QTL位点ꎬ其中与果实大小相关的QTL位点57个㊁与果实糖组分相关的QTL位点17个㊁与果实酸组分相关的QTL位点30个ꎮ刘春燕[81]以桂海4号和山梨猕猴桃的杂交后代开展QTL定位研究ꎬ共检测到44个QTL位点ꎬ其中与果实质量相关的QTL位点7个ꎬ与果实横纵径相关的QTL位点21个ꎮ史晓畅[82]以881江苏农业学报㊀2024年第40卷第1期山东大绵球和新宾软籽山楂的130株杂交F1代为材料ꎬ检测到2个与单果质量相关的QTL位点ꎬ6个与果皮穿刺硬度相关的QTL位点ꎬ3个与果实大小相关的QTL位点ꎬ5个与果皮脆性相关的QTL位点ꎬ5个与果肉平均硬度相关的QTL位点ꎮ这些研究(表11)不仅丰富了果树的遗传学研究ꎬ也为果实品质及果树抗逆的遗传机制和育种研究提供了理论基础ꎮ4㊀展望在果树的品种鉴定㊁辅助育种(早熟㊁无核㊁矮化㊁品质以及抗性等)㊁遗传图谱的构建和农艺性状基因定位等方面ꎬDNA分子标记被广泛应用ꎮDNA分子标记技术种类多样ꎬ大致可分为三类ꎮ第一类:以电泳技术和分子杂交技术为核心的分子标记技术ꎬ如RFLPꎻ第二类:以DNA聚合酶链式反应(PolymerasechainreactionꎬPCR)为基础的分子标记技术ꎬ包括RAPD㊁SSR㊁SCAR等ꎻ第三类:以DNA测序为核心的分子标记技术ꎬ如SNP标记[83]ꎮRFLP具有共显性且不需要先验序列信息ꎬ但它耗时长ꎬ需要大量纯DNAꎬ价格也比较昂贵[84]ꎮRAPD操作简单ꎬ所需DNA量少ꎬ多态显性ꎬ但需要高度纯化的DNA并且再现性低ꎮDNA的数量和质量㊁PCR缓冲液㊁氯化镁浓度㊁退火温度和TaqDNA聚合酶是影响RAPD标记再现性的一些重要因素[85]ꎮAFLP标记将RFLP和PCR技术结合在一起ꎬ先对DNA进行消化ꎬ然后进行PCRꎮAFLP标记物具有低成本ꎬ并且不需要先前的序列信息ꎮ在AFLP中ꎬ既可以使用高质量的DNAꎬ也可以使用部分降解的DNAꎬ但是ꎬ该DNA不能含有任何限制性内切酶或PCR抑制剂[86]ꎮ相较于RFLP㊁RAPD㊁AFLP等分子标记ꎬSSR标记具有多态性检出率高㊁基因组中分布广泛㊁结果稳定可靠等特点ꎬ是检测品种真实性㊁分析品种间遗传差异以及鉴定纯度的理想标记[87]ꎮSNP可以提供最简单和最大数量的标记ꎮSNP在植物和动物中大量存在[88 ̄91]ꎬ植物中的SNP频率为每100~300bp中有1个SNPꎮSNP成本低ꎬ在基因组中广泛分布ꎬ无需先验序列信息ꎬ再现性高ꎬ共显性标记ꎬ但其开发成本较高ꎮ人们基于不同的等位基因识别技术和检测平台已经开发了大量的SNP基因分型方法ꎬ其中ꎬRLFP(SNP ̄RFLP)是最简单的方法ꎬCAPS标记技术也可以应用于SNP检测[92]ꎮ分子标记种类繁多ꎬ功能优势也有所不同ꎬ根据试验的目的选择合适的分子标记有助于解决具体问题ꎮ表11㊀与其他果树相关的数量性状座位(QTL)Table11㊀Quantitativetraitlocus(QTL)relatedtootherfruittrees物种(属)㊀㊀㊀㊀㊀㊀亲本㊀㊀㊀㊀㊀功能㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀群体大小(株)QTL数量(个)参考文献李(PrunusL.)标记开花的位点1331[79]枣(ZiziphusMill.)JMS2ˑ交城5号标记果实大小的位点15057[80]JMS2ˑ交城5号标记果实糖组分的位点15017[80]JMS2ˑ交城5号标记果实酸组分的位点15030[80]猕猴桃(ActinidiaLindl.)桂海4号ˑ山梨猕猴桃标记果实质量的位点1747[81]桂海4号ˑ山梨猕猴桃标记果实大小的位点17421[81]山楂(CrataegusL.)山东大绵球ˑ新宾软籽标记果实质量的位点1302[82]山东大绵球ˑ新宾软籽标记果实大小的位点1303[82]山东大绵球ˑ新宾软籽标记果皮硬度的位点1306[82]山东大绵球ˑ新宾软籽标记果肉脆度的位点1305[82]葡萄(VitisL.)赤霞珠ˑ左优红标记抗寒的位点1818[93]枣(ZiziphusMill.)DavisˑGeorgiaBelle标记抗寒的位点21112[94]㊀㊀为同时提高育种效率㊁缩短育种周期ꎬ寻找与农艺性状密切相关的分子标记至关重要ꎮ分子标记辅助育种(MAS)的优势可以体现在以下3个方面ꎮ一㊁允许提前选择ꎮ在育种中ꎬ有些性状需要特定的生长环境和一定的生长周期ꎮ二㊁同一性状利用多个等位基因ꎮ在不同的育种材料中ꎬ可能存在多个基因影响同一性状(如抗病性和品质)ꎬ利用表型很难识别这些等位基因ꎮ三㊁允许同时选择多个性状ꎮ所选单株或品系不仅要在单株抗病㊁品质㊁产量等方面表现良好ꎬ综合性状也要相对较好ꎮ因此ꎬ有必要对育种的种群981孙雨桐等:果树分子标记辅助育种研究进展中每个目标性状逐一进行识别和筛选ꎮ以往的研究大多将目的基因的分子标记与育种工作分离ꎬ不能很好地应用于实际ꎮ今后分子标记技术的发展将与传统育种相结合ꎬ使其尽快为育种工作服务ꎮ这有助于提高果树作物育种效率ꎬ加快育种发展进程ꎮ参考文献:[1]㊀KATULA ̄DEBRECENIDꎬLENCSESAKꎬSZOKEAꎬetal.Marker ̄assistedselec ̄tionfortwodominantpowderymildewresistancegenesintrogressedintoahybridgrapepopulation[J].ScientiaHoriculturaeꎬ2010ꎬ126(4):448 ̄453.[2]㊀TARTARINIS.RAPDmarkerslinkedtotheVfgeneforscabre ̄sistanceinapple[J].TheoreticalandAppliedGeneticsꎬ1996ꎬ92:803 ̄810.[3]㊀杨亚州ꎬ王跃进ꎬ张剑侠ꎬ等.中国葡萄属野生种抗旱基因的分子标记及遗传分析[J].园艺学报ꎬ2007ꎬ34(5):1087 ̄1092. 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分子标记辅助选择在玉米育种中应用

分子标记辅助选择在玉米育种中应用

分子标记辅助选择在玉米育种中的应用分子标记的应用极大地提高了性状选择的效率和准确性,在玉米育种中,分子标记辅助选择是通过分析与目标基因紧密连锁的分子标记来判断目标基因是否存在,大大加速目标基因的转移和利用,从而提高回交育种的效率,较早淘汰不利相关性状,设计和培育理想品种,其快速、准确的优越性已在实践中表现。

1 分子标记辅助选择在玉米育种中的应用1.1 品质性状利用分子标记辅助选择在优质蛋白、高赖氨酸等品质性状上取得一定进展。

白鹏飞等(2011)利用分子标记辅助选择构建qpm近等基因系,以phi057为特异性引物,对90个回交群体各世代进行选择,构建出一批来自不同遗传背景的qpm近等基因系。

梁国虎等(2011)利用基因内的分子标记获得的聚合家系不仅保持了良好的糯性,还显著提高了赖氨酸含量。

杨耀迥等(2010)利用与糯玉米隐性基因(w)x紧密连锁的3对ssr标记phio22、phio27和phio61进行辅助选择选育,在甜质s1家系早代实现了隐性纯合wxwx基因的分子标记辅助选择。

1.2 丝黑穗病玉米丝黑穗病是东北地区玉米的限制性病害,每年给农业生产造成巨大的损失。

石红良等(2005)以mo17(抗)×黄早四(感)分离群体,检测到一致性的qtl分别位于bin 2.09和3.04上。

吉林省农科院与中国农大合作玉米丝黑穗病基因定位,已将主效qtlqhsr1定位在第2染色体bin2.09区段内,找到主效qtl,解释36%的表型变异。

在主效qtl区域发展高密度分子标记,继续精细定位,最终将主效qtl限定在分子标记sts6及sts8的170 kb范围内,此区间发展14个分子标记。

吉海莲等(2007,2012)采用元分析技术,获得2个“一致性”抗病qtl,并选用抗玉米丝黑穗病自交系mo17和sh15为供体,与受体感病自交系黄早四和昌7-2构建回交群体(bc3f1\bc4f2),通过连锁不平衡分析,在染色体2.09和3.04区段发掘和验证2个抗玉米丝黑穗病主效qtl,连锁标记分别为umc2077和phio53或bnlg1965。

分子标记辅助小麦抗赤霉病育种与抗(感)赤霉病QTL的定位

分子标记辅助小麦抗赤霉病育种与抗(感)赤霉病QTL的定位

分子标记辅助小麦抗赤霉病育种与抗(感)赤霉病QTL的定位小麦赤霉病是世界温暖暖湿润地区的重要灾害性病害,其抗性是数量性状的遗传。

培育和种植抗病品种是防治小麦赤霉病发生的最经济有效措施。

本研究应用分子标记辅助选择技术和回交育种方法,以苏麦3号和望水白为赤霉病抗性基因Fhbl和Fhb2的供体亲本,对我国种植面积最大的两个弱筋小麦品种扬麦13和扬麦15进行赤霉病抗性改良。

在2007-2010年度采用田间自然发病和单花滴注接种赤霉病鉴定方法,以望水白×安农8455和苏麦3号×安农2号两个重组自交系群体为试验材料,进行抗(感)赤霉病侵染和扩展QTL的定位与作图;研究发现与赤霉病抗性相关的表型性状。

试验结果表明:1.应用Fhbl和Fhb2基因的分子标记辅助选择技术,对扬麦13和扬麦15的赤霉病抗性进行回交改良是有效的。

在同一组合中,同一回交次数的不同世代间抗性选择效率随着自交世代增加而提高,即在F4代选择高于F3代,F3代高于F2代;F3、F4代的病小穗率随着回交次数增加有上升趋势,抗病性比轮回亲本的降幅减小,赤霉病抗性降低。

育成了携带Fhb1和Fhb2基因的扬麦13和扬麦15抗赤霉病品系,与轮回亲本相比较,病小穗率降低了87.51%-91.82%和产量提高了17.24%-26.72%的R扬麦13-2、13-7、13-8,以及病小穗率降低了69.69%-90.36%和产量提高了11.34%-23.08%的R扬麦15-2、15-3、15-5、15-6、15-7,试验认为可以替代大面积生产上不抗赤霉病的扬麦13和扬麦15。

试验证实了3BS染色体上Fhb1是赤霉病抗性主要效应QTL,且Fhb1、Fhb2基因对赤霉病抗性具有加性效应。

在扬麦13和扬麦15的背景中导入Fhb1基因,病小穗率降幅达44.66%以上;导入Fhb1和Fhb2基因,病小穗率比含Fhb1基因的又降低了14.86%-55.06%,抗性基因聚合可进一步提高赤霉病抗性水平。

基因组学技术在家禽遗传育种中的应用

基因组学技术在家禽遗传育种中的应用

基因组学技术在家禽遗传育种中的应用随着生物技术的不断发展,基因组学逐渐成为家禽遗传育种中不可或缺的工具。

基因组学技术可以从分子水平上对遗传信息进行深入研究,为家禽育种提供更丰富的基因资源和更精准的遗传分析手段。

本文将介绍基因组学技术在家禽遗传育种中应用的几个方面。

1. 基因鉴定与筛查DNA序列分析是现代基因组学技术的核心,通过基因鉴定与筛查,可以发现家禽基因与特定表型特征的联系,进而在选择和育种过程中进行有针对性的筛选。

基因鉴定可用于鉴定一定的单基因遗传病,如正常代谢依赖的矿物元素、维生素等;而筛查常应用于探究具有复杂性状的基因和调控因子,如性状延迟修饰与量性状基因组联合分析。

2. 基因组学标记辅助选择基因组学标记在家禽遗传育种中发挥着重要作用。

通过对不同种群家禽进行千基因分型,可以建立起基因多态情况的详细数据库。

标记辅助选择技术中,分子标记作为基因型描述符,将鸡群染色体上的QTL与性状相关的致密光谱定位到编目基因组组织标注图中,并在亲代繁殖群中选择标记基因分型和性状性状表现间的统计分析中发现显性和隐性遗传效应信息。

当前,基因组学标记已被广泛应用于家禽病害抗性、生长性能、气候适应能力等方面的研究中。

3. 基因表达定量分析基因表达一般是由转录因子及其对其嵌入基因组DNA中的DNA结构达成的特有转录结晶决定。

成熟的基因表达定量技术使得育种工作可以在基础免疫学、胚胎发育、营养过程以及免疫表现这四个层面应用上进行进一步的研究。

基因表达定量作为对家禽基因组学的基础贡献,Aflatoxin耐受、抗体病毒、接种细胞等表达特征的研究消费了大量数据,为育种基因组学的生物信息学技术提供了宝贵资源。

4. 基因组信息技术基因组信息技术是基于基因组信息和计算机技术开发出的育种工具。

基因组信息技术可以通过分析海量基因信息数据,找出在育种中具有重要意义的基因信息,同时可以把这些基因信息嵌入到家禽遗传育种中去,从而取得较好的效应。

QTL定位的原理和方法

QTL定位的原理和方法
植物产量和品质性状的QTL定位
通过QTL定位技术,可以找到控制植物产量和品质的关键基因,为提高作物产量和品质提 供理论依据。
动物QTL定位
动物生长性状的QTL定位
利用QTL定位技术,研究动物生长性状的相关基因,有助于提高动 物的生长速度和生产效益。
动物繁殖性状的QTL定位
通过QTL定位技术,可以找到与动物繁殖性状相关的基因,为动物 繁殖育种提供分子标记辅助选择。
QTL定位精度
QTL定位精度是指通过QTL定位方法确定QTL位置的准确性。重组率越高,QTL与遗传标记之间的距离越短,定 位精度越高。
统计推断在QTL定位中的作用
统计推断
统计推断是指根据样本数据和概率模型,对未知参数或假设进行估计或验证的过程。在QTL定位中, 统计推断用于估计QTL的位置和效应大小。
关联分析
将QTL定位与关联分析相结合,可以更全面地揭示基因 变异与表型变异之间的关系。
功能基因组学
将QTL定位与功能基因组学相结合,有助于深入了解QTL 的功能和作用机制。
感谢您的观看
THANKS
QTL定位就是通过统计学方法,将数量性状与 基因组中的特定区域关联起来,从而确定控制 该数量性状的基因在基因组中的位置。
QTL定位的意义
揭示数量性状遗传
机制
通过QTL定位,可以了解控制特 定数量性状的基因及其变异等位 基因,从而揭示其遗传机制。
辅助育种
QTL定位可以为育种提供重要信 息,帮助育种家针对特定性状进 行选择和改良,提高育种效率和 准确性。
标记密度
增加遗传标记的密度可以提高QTL定 位的精度和分辨率,但同时也增加了 实验成本和数据处理难度。QTL互Fra bibliotek与复杂性状研究

最新分子遗传标记及其应用

最新分子遗传标记及其应用

分子遗传标记及其应用分子遗传标记及其应用摘要:分子遗传标记育种是一种新兴的分子标记技术,目前已经在分子生物学特别是在分子遗传学上得到了广泛的应用。

本文介绍了分子遗传标记的概念及应用。

关键字:分子遗传标记,标记辅组选择Abstract:Served as an newly rising genetic marker technique,molecule genetic markers is being widely used on molecule biology,especially in molecule genetic researches. This article gives a brief introduction of the conception and utilization of molecule genetic markers.Keywords:marker assisted selection;molecule genetic markers一.分子遗传标记技术1.1分子遗传标记的定义DNA分子遗传标记技术是一种新兴的分子标记技术,目前已经在分子生物学特别是在分子遗传学上得到了广泛的应用,由于真核生物的遗传信息都储存在染色体和细胞器基因组的DNA序列中,因此从理论上讲,DNA水平上的分子标记是所有遗传标记中最为稳定,最为可靠的。

随着现代分子生物学技术的发展,使直接利用DNA序列中核甘酸的变异作为遗传标记成为了可能。

目前,对分子遗传标记较完整的描述,是指易于识别,遵循孟德尔遗传模式的,具有个体特异性或其分布规律具有种质特征的某一类表型特征或遗传物质;其范围包括:①基因或遗传物质的产物的变异特征;②作为基因或遗传物质载体的染色体的形态学变异;③基因或遗传物质本身的变异[1]。

1.2分子遗传标记的作用分子遗传标记能够在DNA水平上对编码和非编码序列的遗传变异进行检测,不受内外环境的影响;大多数分子标记多态性的信息含量很高;而且检测迅速、方便,无组织差异。

植物分子育种复习题(1)

植物分子育种复习题(1)

名词解释1. 分子育种:利用DNA相关的理论和技术展开的育种工作包括转基因和分子标记辅助选择两方面2. 前景选择:用目标性状的连锁标记对目标基因的选择称为前景选择。

3. 背景选择:用基因组中均匀分布的标记对基因组中除了目标基因之外的其它部分(即遗传背景)的选择,称为背景选择4. 基因聚合:基因聚合(gene pyramiding)就是将分散在不同品种中的有用基因聚合到同一个基因组中5. 基因转移:基因转移(gene transfer)或基因渗入(gene transgression)是指将供体亲本(一般为地方品种、特异种质或育种中间材料等)中的有用基因(即目标基因)转移或渗入到受体亲本(一般为优良品种或杂交品种亲本)的遗传背景中,从而达到改良受体亲本个别性状的目的6. 转基因育种:作物转基因育种就是根据育种目标,从供体生物中分离目的基因,经DNA重组与遗传转化或直接运载进入受体作物,经过筛选获得稳定7. 基因定位:基因定位(Mapping of genes )是指通过遗传作图的方法,确定基因与遗传标记之间的关系。

8. 遗传标记:遗传标记是指在遗传分析上用作标记的基因,也称为标记基因。

遗传标记在重组实验中多用于测定重组型和双亲型。

9. 遗传多态性:遗传多态性(genetic polymorphism)同一群体中两种或两种以上变异类型并存的现象,其中最少的一种类型也并非由于反复突变才得以维持,并且变异类型不包括连续性变异如人的高度等10. 遗传图:遗传图(genetic map),又称为连锁图(linkage map),是指基因或DNA标志在染色体上的相对位置与遗传距离11.遗传作图:是指应用遗传学技术构建能显示基因以及其他序列待征在基因组上位置的图,遗传图谱的构建即遗传作图(Genetic mapping) 。

它是利用遗传学的原理和方法,构建能反映基因组中遗传标记之间遗传关系的图谱。

或者是:制作遗传标记连锁图。

植物分子育种复习题纲加答案

植物分子育种复习题纲加答案
1、BSA的基本原理 基于性状表现型的BSA法是根据目标性状的表现型对分离群体进行分组混合的。 在作图群体中,依据目标性状表型的相对差异(如抗病与感病),将个体或株系分成两组,然后分别将两组中的个体或株系的 DNA混合,形成相对的DNA池。 基于标记基因型的BSA法是根据目标基因两侧的分子标记的基因型对分离群体进行分组混合的。 这种方法适合于目标基因已定位在分子连锁图上,但其两侧标记与目标基因之间相距还较远,需要进—步寻找更为紧密连锁的 标记的情况
永久性分离群体特点:RIL、DH、BIL群体等.群体中分离单位是株系,不同株系间存在基因型的差异,而株系内个体间的基因 型是相同且纯合的,是自交不分离的。
暂时性分离群体构建方法1)亲本的选配2)分离群体类型的选择暂时性分离群体:F2、F3、F4、BC、三交群体等3)群体大小 的确定
永久性分离群体构建方法1)亲本的选配2)分离群体类型的选择永久性分离群体:RIL、DH、BIL群体等3)群体大小的确定
分子育种的研究内容
1、标记辅助选择(MAS)育种:通过DNA标记技术来对某些重要农艺性状座位直接进行选择改良,由于可以考虑到多个生产 性状座位(目标性状,背景基因型选择),也有称为基因组扫描选择育种或基因组育种。
2、转基因育种(Transgenic Breeding):通过基因转移技术将外源基因导入到某种植物的基因组上,从而达到改良重要农艺 性状(产量、品质、抗性)或非常规育种性状的目标。非常规育种性状(如生产人类药用蛋白,工业用酶等)
2、QTL定位的基本原理(基于标记的分析方法和基于性状的分析方法) 基于标记的分析法原理:通过检验标记的不同QTL基因型之间的差异来推知标记是否与QTL连锁。 基于性状的分析法原理:利用极端类型个体分析,将大多数的中间类型淘汰,则高值和低值两种极端表型的个体就可以明确地 区分开来,分成两组。

分子遗传标记技术及其在动物育种中的研究进展

分子遗传标记技术及其在动物育种中的研究进展

1132017年34卷第02期 SWINE INDUSTRY SCIENCE 猪业科学遗传改良GENETIC IMPROVEMENT精品思想 市场战略分子遗传标记技术及其在动物育种中的研究进展宋志芳1,于国生1,,解佑志1,芦春莲1,2,曹洪战1,2*(1.河北农业大学动物科技学院,河北 保定 071000;2.河北农业大学猪业科学研究所,河北 保定 071000)摘 要:遗传标记经历了从传统的标记即形态学标记、细胞学标记、生物化学标记到现代分子标记的发展,分子标记具有很多优势,也促进了动植物育种、人类医学、基因定位以及构建遗传图谱的改革。

遗传标记能应用于畜禽的遗传多样性分析、种质资源的鉴定、亲缘关系的研究、遗传图谱的构建、分子标记辅助选择和QTL 定位等领域,文章主要综述了分子标记在标记辅助选择的应用。

关键词:标记辅助选择;分子育种;分子标记作者简介:宋志芳(1992-),女,山东菏泽人,研究生,研究方向:动物遗传育种,E-mail :187********@1 分子标记分子标记作为一种遗传标记,以个体间核苷酸序列的变异为基础,能够直接反映出DNA 水平的遗传多态性,有广义分子标记和狭义分子标记之分。

广义的分子标记一般指DNA 序列或蛋白质,能够遗传且可检测;狭义的分子标记一般指特异性DNA 片段,能够反映生物个体或种群间基因组中的差异。

理想的分子标记必须达到以下几个要求:具有高多态性;共显性遗传(即利用分子标记可鉴别二倍体中的基因型);能明确辨别等位基因;遍布整个基因组;要求分子标记在整个基因组中分布均匀;即无基因多效性;检测手段简单、快速;成本低;重复性好。

但是在实际实验过程中,分子标记很难达到理想状态。

随着生物技术的发展,目前已经出现了种类不同的分子标记,比如限制性片段长度多态性、小卫星序列、微卫星序列或简单重复序列、随机扩增多态性DNA、扩增片段长度多态性、特定序列位点、DNA 单链构象多态性、单核苷酸多态性以及脉冲场电泳等。

分子标记技术在家禽育种中的应用

分子标记技术在家禽育种中的应用

GE<,。其中鸡的羽色具有多样性,色素 皮组织增生症!EU,等的基因片段,为鸡
原基因 LL 和氧化酶基因 77 互相作用 的抗病育种提供了试验材料。
产生的不同的羽色,鸡的羽色性状涉及
(作者单位:4BVV77 山东省滨州市
到 2B 个基因位点。利用羽色伴性基因 星火计划管理办公室)
培育能自别雌雄的家鸡品系,鉴别准确 率可达 277A。现在根据市场对不同羽
Xumushouyi 畜牧兽医
分子标记技术在家禽育种中的应用
魏倩倩
分子标记!"#$%&'$() "()*%)+,,是以 用
4343434 在改良家禽快慢羽中的应
个体间遗传物质内核苷酸序列变异为
矮小型鸡与普通鸡相比,体重减少
基础的遗传标记,是 -./ 水平遗传多 2@,单位空间饲养量可增加 47A、节省
家禽品种资源的遗传多样性可以 色鸡的需求,对特定的羽色或羽色基因
为研究其品种起源和分化作重要参考。 进行选择和剔除,培育出了特定羽色基
分子生物技术能够准确地揭示家禽品 因的纯系。
种间及品种内差异和品种的遗传结构,
家鸭的羽色遗传主要由 5 个基因
为家禽品种的保护和合理利用提出重
要依据。 434 在改良家禽重要经济性状中的
全面评估研究对象的多样性,并揭示其 遗传本质。利用遗传多样性的结果可以 对物种进行聚类分析,进而了解其系统 发育与亲缘关系。分子标记的发展为研
在垂体和下丘脑中表达,在心脏、肺、肝
脏等部位都不表达,朗德鹅垂体中 GH IE./ 表达显著高于皖西白鹅。
43434 在改良家禽羽色和快慢羽中
性状的提高,却忽略了家禽的抗病能 力,导致家禽的疾病抵抗能力下降,引 发大量疾病,用常规的防疫措施已无法 抵挡疾病的发生,给家禽业带来巨大的

一种与鸡繁殖性能相关的分子标记及其在育种中的应用[发明专利]

一种与鸡繁殖性能相关的分子标记及其在育种中的应用[发明专利]

专利名称:一种与鸡繁殖性能相关的分子标记及其在育种中的应用
专利类型:发明专利
发明人:周艳,曹顶国,雷秋霞,韩海霞,李福伟,高金波,刘玮,李淑青,董以雷
申请号:CN201410036194.0
申请日:20140125
公开号:CN103789307A
公开日:
20140514
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种与鸡繁殖性能相关的分子标记及其在育种中的应用,属于分子遗传学领域。

该分子标记的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示;在该序列的第315bp处有一个C→T的碱基突变,导致SspⅠ-RFLP的多态性。

本发明以鸡的基因组DNA为模板,利用SEQ IDNo.2-3所示的引物进行扩增,得到556bp的PCR扩增产物;PCR产物被SspⅠ限制性内切酶消化后用1.5%琼脂糖凝胶电泳检测,得到CC、CT和TT三种带型;在蛋重较小和产蛋性能较低的地方品种中,选择CC基因型个体留种。

本发明检测该与繁殖性状相关的分子标记,方法简单快速,而且不受环境影响,并可实现早期选种。

申请人:山东省农业科学院家禽研究所
地址:250023 山东省济南市天桥区交校路1号
国籍:CN
代理机构:济南诚智商标专利事务所有限公司
代理人:韩百翠
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分子标记辅助选择在作物育种中的应用及展望

分子标记辅助选择在作物育种中的应用及展望

分子标记辅助选择在作物育种中的应用及展望作者:郭莹化青春虎梦霞王勇袁俊秀杨芳萍来源:《寒旱农业科学》2023年第09期摘要:分子标记辅助选择(Marker-assisted-selection;MAS)是作物遗传改良的有效工具。

随着高通量低成本SNP标记的开发应用和生物信息学的快速发展,MAS的应用拓展到了全基因组选择(Genomic Selection,GS),大大地提高了选择的效率和精准性。

因技术和费用的限制,MAS未能广泛应用。

为拓展MAS在作物育种中的应用路径,并发挥其最大潜力。

通过查阅相关文献,综述了MAS在作物育种中的优势及其应用途径;分析了MAS应用受限的原因所在,并针对具体问题提出了对策;预测了MAS的应用前景:因高通量基因分型及基因组测序技术等的快速发展,未来MAS费用肯定显著降低,选择效率将大幅提升,致使MAS 的应用空间更为广阔。

关键词:分子标记辅助选择;优势和限制因素;全基因组选择;作物育种;展望中图分类号:S33 文献标志码:A 文章编号:2097-2172(2023)09-0785-06doi:10.3969/j.issn.2097-2172.2023.09.001Application and Prospect of Marker-assisted Selection inCrop BreedingGUO Ying 1, HUA Qingchun 1, HU Mengxia 1, WANG Yong 1, YUAN Junxiu 1,YANG Fangping 1, 2(1. Wheat Research Institute, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou Gansu 730070, China; 2. Institute ofAgricultural Economics and Information, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou Gansu 730070, China)Abstract: Marker-assisted selection(MAS) is an effective tool for crops genetic improvement. With the development and application of high-throughput and low-cost SNP markers and the rapid development of bioinformatics, the application of MAS has been expanded to genome-wide selection(GS), which greatly improves the efficiency and accuracy of selection. Due to restriction from the technology and cost, the function of MAS has not been fully used. In order toexpand the application path of MAS in crop breeding and play an important role, this paper summarizes the wide application ways and advantages of MAS for crop breeding, and analyzes the reasons why the application of MAS is restricted, followed by the measures for solving corresponding problems and the application prospect of MAS. Due to the rapid development of high throughput genotyping and genome sequencing technology, the cost of MAS will be significantly decreased, and the selection efficiency will be greatly improved in the future to lead to a broader applying space for MAS.Key words: MAS; Advantage and restricting factor; Genomic selection; Crop breeding; Prospect收稿日期:2023 - 08 - 09基金项目:国家自然科学基金(32160471);甘肃省农业科学院生物育种专项(2021GAAS03);甘肃省农业科学院重点研发计划(2021GAAS32);兰州市科技计划项目(2021-1-169)。

分子标记技术在大麦遗传育种中的应用

分子标记技术在大麦遗传育种中的应用

分子标记技术在大麦遗传育种中的应用牛小霞 张想平(甘肃省农垦农业研究院,武威 733006)摘要:大麦是世界上用途较广的四大粮食作物之一,是饲料和酿造工业的重要原料,营养十分丰富。

分子标记技术在大麦育种中的应用十分广泛,本文介绍了分子标记技术在大麦遗传多样性、遗传图谱的构建与基因的定位等方面的应用。

关键词:分子标记;大麦;遗传多样性;遗传图谱构建; 基因定位大麦是重要的饲料和酿造工业原料。

近年来,大麦的营养和食用价值越来越受到人们的重视,在食品育种和开发利用上潜力巨大,日益受到世界各国的重视。

我国大麦的产量和品质与国外相比还有一定差距,主要推广品种亲缘关系近,遗传基础狭窄,迫切需要育种家们培育出高产优质的新品种。

据统计,黑龙江省审定推广的17个大麦品种大部分是通过国外种质资源改良而成[1]。

因此,引进国外啤酒大麦品种资源及野生资源是解决当前育种问题的关键所在。

种质资源中蕴藏着丰富的遗传变异,注重挖掘和利用其中的有利基因并应用于育种实践具有重要的理论意义和实际价值。

但是野生种质资源中含有大量的不良基因,通常情况下与一些有利基因紧密连锁,常规育种中难以直接利用。

对有利基因进行遗传分析和基因定位的研究,这是高效改良作物的前提。

分子标记技术的发展,为人们提供了一种有效的基因定位研究方法。

运用分子标记辅助选择(MAS ),将大大提高有利基因的利用效率。

近年来,分子标记技术在大麦种质资源遗传多样性、遗传图谱的构建、基因定位、QTL 等研究方面得到广泛深入的应用,在大麦遗传育种研究上具有重大作用。

1 分子标记分类及其特点根据对DNA 多态性检测手段的不同,分子标记技术分为4大类:(1)以Southern 杂交为基础的分子标记,RFLP 标记结果稳定可靠、重复性好,适合于连锁图谱的构建。

(2)基于PCR 的DNA 标记技术,具有简便、快速和高效的优点,如RAPD 、ISSR 、SSR 、STS 。

(3)结合PCR 与限制性酶切技术的DNA 标记,如AFLP 、CAPS 。

分子标记辅助选择在植物育种中的应用与前景

分子标记辅助选择在植物育种中的应用与前景
— 350 —
3 问题 3. 1 分子 标记辅助选择应注意的一些实际问题 (1)对辅助选择的性状的选择 : 应选常规育种比较费时费力 又十分重 要的目的 性状, 如, 难以 鉴定和检测 的性状、鉴定成本 很高的性状、在生长发育 后期才出现或才能检测的性状。
(2)加快基因作图的步伐: 对重要基因的分子标记作图是分 子标记辅助选择的关键之一, 因此, 要应用合适的分子标记对更 多的重要基因( 包括 QT L) 进行标记和定位。
(3)基因作图和辅助选择策略 的选择: 在育种群体内定位目 的基因, 使基因作图 和辅助选择 同步进行。T anksley & Nelson ( 1996) 提出 了高回交世 代 QTL 分析( 一种把 QT L 分析 和育种 结合起来的方法) [ 5] 。这种方法尤其适合于把外源基因从不适应 的种质中转移到优良品种中, 在西红柿上得到多次应用[6~8] 。
4. 3 使用自动化批处理命令 自动化批处理命令可以对文件夹或 子文件夹中的所有图像 文件进行播放动作。主要用于对多个图像文件进行相同操作, 从 而简化繁重的重复性工作。 首先将需要 处理 的图 像文 件放 至同 一文 件夹 ( 源文 件夹) 中, 并新建一个文件夹( 目标文件夹) 用于存放目标文件。打开动 作 调板, 选 择相应 的动 作; 执行菜 单“文件/ 自动/ 批处 理… ”命 令, 打 开“批处 理”对话框, 将 “源”设置 为“文件 夹”, 并单 击“选 取”浏览选取 源文 件夹; 再将 “目的”设 置为 “文 件夹 ”, 单 击“选 取 ”浏览选 取目标文 件夹; 单击 “好 ”按 钮, Photoshop 即 可自 动 完成批处理工作。
临汾职业技术学院 万 丽
[ 摘 要] 植物分子育种包括分子标记辅助 选择( MAS) 和 利用基因工程育种。选择是指在一个群体中选择符合需要的 基因型, 它是育种中最重要的环节之一。传统育种是从表现型推断基因型。表现型选择对寡基因控制的质量性状较为 有效, 而对多基因控制的数量性状则效率不高。随着基因相关研究的深入, 分子标记辅助选择技术为实现对基因型的 直接选择提供了可能。本文阐述了 MAS 的应用研究, 讨论了 MAS 存在的问题、发展前景和展望。 [ 关键词] 分子标记辅助选择( MAS) 分子标350 页) 基因( QT L) 定位, 技术难度还很大, 使得科 学家 们不得不把大量的经费及精力投入在基 因定位和分子标记鉴定 等环节上, 无暇顾及分子选择过程。

生物技术在作物育种中的利用-分子标记辅助选择育种

生物技术在作物育种中的利用-分子标记辅助选择育种

SNP Markers
几种主要的DNA分子标记
英文缩 写 RFLP 英文名称 中文名称
Restriction fragment Iength polymorphism Sequence tagged site
R andom amplified polymorPhic DNA Amplified frangment length Polymorphism Simple sequence repeat Simple mucleotide polymorphism
• 与形态标记、细胞学标记相比,生化标记具两个方 面的优点:一是表现近中性,对植物经济性状一般 没有大的不良影响;二是直接反映了基因产物差异, 受环境影响较小。但目前可使用的生化标记数量还 相当有限,且有些酶的染色方法和电泳技术有一定 难度,因此其实际应用受到一定限制。
一、分子标记标记的类 型和特点
目前的分子标记类型
第一类是以分子杂交为核心的分子标记技术,包括RFLP、 DNA指纹技术(DNA Fingerprinting)等; 第二类是以PCR为核心的分子标记技术,包括RAPD、简单序
列重复标记SSR、序标位STS、序列特征化扩增区域SCAR等;
第三类是一些新型的分子标记,如:SNP标记、表达序列标 签EST标记等。
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2.AFLP标记的主要特点有: (1)由于AFLP分析可以采用的限制性内切酶及选择性碱基 种类、数目很多,所以该技术所产生的标记数目是无限 多的; (2)典型的AFLP分析,每次反应产物的谱带在50-100条 之间,所以一次分析可以同时检测到多个座位,且多态 性极高; (3)表现共显性,呈典型孟德尔式遗传; (4)分辩率高,结果可靠; (5)目前该技术受专利保护,用于分析的试剂盒昂贵,实 验条件要求较高。但也存在假阳性带出现频繁、技术复 杂、成本高等缺点。

分子标记技术在家畜育种中的应用

分子标记技术在家畜育种中的应用

分子标记技术在家畜育种中的应用随着科技的飞速发展,分子标记技术已经成为现代生物学、农业学和畜牧学等领域中最为重要的研究手段之一。

分子标记技术的研究主要是通过对生物特定基因序列进行研究,发现具有变异性的序列,以此为基础进行基因的筛选、分析和标记。

在家畜育种中,分子标记技术的应用推动了家畜育种的一系列进展,使家禽、家畜和家兔等家畜的育种取得了一定的成功。

一、分子标记技术在家鸡育种中的应用1、遗传基础研究分子标记技术的应用可以帮助育种家精确定位回归群体中的关键性状QTL,提高基因效率,进一步优化鸡育种水平,提高产蛋率和肉质性能,其中一些可以用于在种间杂交中进行标记选择。

研究表明,用分子标记技术筛选的基因组较其他选项的获得率更高,可以有效地提高鸡育种产量和优良基因的遗传构造;2、分析遗传谱系分子标记研究也可以分析家禽遗传谱系,通过对性状的表型、遗传谱系受体和表型表观后代的分析和比较,确定鸡种间的遗传差异和基因构成,以提高家禽种群的纯度和遗传质量,以便更好地适应现代畜禽市场需求;二、分子标记技术在家畜育种中的应用1、育种效率提高分子标记技术在家畜育种中的应用可以帮助育种家精确定位回归群体中的关键性状QTL,从而提高基因效率,进一步优化畜牧水平,优化家畜育种方案,提高家畜群体生产性能和优良各种基因遗传质量。

通过这些方法,育种家可以很好地解决现代畜牧中出现的各种问题,提高养殖业的生产效率,以及加强养殖业和农业的可持续性;2、基因组选择分子标记研究可以对家畜基因组中的DNA片段进行标记和识别,依据鉴别标记可判断家畜的性状并进行适当的育种设计。

基因组选择具有很好的预测性,可以帮助家畜育种家了解家畜在性状表现方面的高低之处,进而采取科学育种措施,充分利用好每个个体的优异种质;三、分子标记技术在家兔育种中的应用1、遗传标记研究分子标记研究可以通过对兔子基因组的DNA片段进行标记和识别,以鉴别性状优劣、进行遗传标记和预测,帮助家兔育种家在控制家兔重量、生殖性能、肉质和实验结果等方面不断提高;2、基于QTL的育种在家兔育种中,分子标记技术也可进一步应用于基于QTL的育种方案设计中。

育种考试题

育种考试题

思考题1、数量性状QTL定位及应用存在的主要瓶颈有哪些?如何有效地克服?举实例说明。

瓶颈:(1)QTL定位不精准,QTL效应和数目夸大估计,存在QTL环境互作。

(2) QTL作图群体与育种群体的脱节:由于QTL表达存在很强的遗传背景效应,作图群体定位结果难以直接应用于育种群体;(3)无法获得优异等位基因:绝大多数的QTL定位都是以来自两个亲本组合的分离群体为基础的。

对某一QTL位点上的两个等位基因间的比较,只知较好,不知最好,因而不能鉴别出用于MAS的最佳有利等位基因.克服方法:(1)AB-QTL定位策略(2)回交和分子标记技术相结合(吉粳88抗旱目标性状选择导入系定位)利用高代回交群体的目标性状选择导入系进行基因QTL定位,可以有效消除QTL 之间以及QTL 与背景遗传效应间的互作,定位的成果能够直接用于遗传育种实践,从而将基因研究紧密结合起来.2、设计一套绿色性状(高产、抗旱、氮高效利用和抗病,从中任选3种性状)基因/QTL发掘和聚合的育种技术路线,并简要阐述其研究方案。

(参考以下方案)1 举例说明如何应用比较基因组学方法发掘和验证基因特异性标记。

比较基因组学:在基因组图谱和序列分析的基础上,对已知基因和基因的结构进行比较,了解基因的功能,表达调控机制和物种进化过程的学科。

如利用模式之物拟南芥在其功能研究深入方面与玉米等作物进行比较,从而发掘基因特异性标记。

2分子育种存在的主要问题有哪些?(1)与育种目标密切相关性状的标记数量少(2)分子标记与目标基因距离远, 选择准确性差, 标记在其它材料中无法应用(3)重标记发掘, 轻标记优化与应用(4)缺乏标记服务平台, 成本高(5)分子标记研究与主流育种项目结合不紧密1、棉花育种主要方法有哪些?是举例说明选择育种的特点,过程以及局限性。

(1)主要育种方法:选择育种,杂交育种,远缘杂交育种,杂种优势利用,诱变育种,生物技术育种。

(2)选择育种是从现有品种(系)中,选择优良变异个体(单株或单铃),经后裔鉴定、比较而育成新品种的方法。

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分子标记辅助选择(MAS)与QTL定位在鸡遗传育种中的应用摘要:近年来,随着畜禽基因组研究计划相继开展,分子标记的研究与应用得到了迅速的发展,这为准确地评价畜禽群体遗传结构及遗传多样性提供了新的机遇。

分子标记辅助选择(MAS)也越来越受到育种学家的广泛关注,并且目前已用于生产实践,对提高经济效益和育种效率起到了大的推动作用。

而对鸡的染色体上QTL定位工作也有了迅猛的发展,成为动物基因定位工作中一个异常活跃的领域。

对鸡数量性状的研究也已发展为直接将研究目标指向各个数量性状位点,借助各种遗传标记,构建遗传连锁图谱,通过一定的统计分析方法,从而将影响数量性状的多个基因定位于特定的染色体区域。

分子标记辅助选择(MAS)与QTL定位之间具有紧密联系。

本文主要综述分子标记辅助选择(MAS)与QTL定位在鸡遗传育种中的研究进展。

关键词:鸡;分子标记辅助选择(MAS);QTL定位1.引言鸡的许多经济性状属数量性状,该类性状的发生受到2对或更多对等位基因的控制,每对等位基因没有显性与隐性的区别,而是共显性的。

这些等位基因对该数量遗传性状形成的作用微小,所以也称为微效基因(minor gene),它们在染色体上的位置称为数量性状基因座(quantitative trait loci,QTL)。

目前随着QTL 研究的深入,不仅丰富和发展了数量遗传学的内容,成为新兴的分子数量遗传学的主体,也必将对畜禽的育种改良起到极大的推动作用,从而开创动物育种的新纪元。

2.分子标记辅助选择(MAS)2.1 相关概念Stam(1986)提出通过限制性片段长度多态性(RFLP),可对生物有机体的基因组进行标记,利用标记基因型能非常准确地估计数量性状的育种值,以该育种值为基础的选择,称为标记辅助选择(marker assisted selection,MAS)。

Lander 和Thompson(1990)定义标记辅助选择,为把分子遗传学方法和人工选择相结合达到性状(traits)最大的遗传改进,人们进一步将MAS定义为以分子遗传学和遗传工程为手段,在连锁分析的基础上,运用现代育种原理和方法,实现性状最大的遗传改进。

2.2 常用分子遗传标记及应用目前常用于家禽遗传育种的分子遗传标记主要有:(1)限制性片段长度多态(Restriction Fragment Length Polymorphism,RFLP);(2)DNA指纹(DNA fingerprint,DFP);(3)随机扩增多态DNA(Randomly Amplified polymorphisms DNA,RAPD);(4)微卫星DNA(Microsatellite DNA);(5)单核苷酸多态性(single nucleotidepolymorphism,SNP);另外随着仪器的改善和技术的不断提高,现在也发展了很多新型、高效的检测突变的方法。

下面主要介绍目前家禽遗传育种中常用的分子遗传标记。

2.2.1限制性酶切片段长度多态性(RFLP)RFLP标记是80年代初发展起来的第一代分子标记技术。

所谓RFLP,是指用限制性内切酶处理不同个体基因组DNA后,含同源序列的酶切片段在长度上的差异。

其差异的检测是利用标记的同源序列DNA片段作探针(RFLP标记)进行分子杂交,再通过放射自显影(或非同位素技术)实现的。

现在的RFLP标记一般与PCR 技术结合起来应用。

根据待分析的DNA片段序列,设计特异引物,经PCR扩增,再用适当的限制性内切酶酶解。

由于待分析的DNA片段不太长,酶解后片段不会太多,这些酶切片段经琼脂糖凝胶电泳,就可根据片段的大小将其分开。

凝胶用溴化乙锭染色后,可直接在紫外灯下观察结果,比较限制性酶切片段的多态性。

徐日福等(2005)在鸡的基因组中扩增了MHCB-LB基因第2外显子长度为374 bp的片段,通过克隆、测序,发现了20个B-LB等位基因。

对第2外显子6个限制性酶切位点的PCR-RFLP多态性进行分析,并运用在这6个位点所观测的纯合基因型组合对B-LB等位基因进行初步检测,结果显示,该方法的等位基因检出率可达65%,等位基因主型检出率为68.75%。

2.2.2 DNA指纹标记1985年Jeffreys A.J等制备出在哺乳动物和鸟类基因组DNA中检测出高度多态性的两个小卫星探针,即33.15探针(核心序列为AGAGGTGGGCAGGTGG)和33.6探针(核心序列为AGGGCTGGAGG3)用类似于RFLP分析方法,在低严谨的条件下,利用小卫星探针与基因组DNA的酶切片段进行Southern杂交,可以得到10多条的杂交图带。

由于不同的个体得到不同杂交图谱,就像不同的人具有特异的指纹标识一样,所以称之为DNA指纹。

DNA指纹具有多位点性、高变异性、简单而稳定的遗传性及体细胞稳定性四个特点。

盛浩伟等以EAV(禽内源性反转录病毒片段)为探针,EcoR I为限制性内切酶对新扬州鸡DNA指纹图谱进行了研究。

结果表明:DNA指纹J带在新扬州鸡上存在,并对新扬州鸡早期增重具有减效效应,可作为新扬州鸡早期增重的遗传标记进行标记辅助选择。

2.2.3 RAPD标记Williams等于1990年首次运用随机引物对基因组DNA进行PCR扩增,成功获得了作为分子标记的多态DNA片段。

RAPD技术具有操作简便快捷,所用引物较短(通常为10个碱基),引物来源丰富而广泛,无需知道引物和模板DNA的序列,相同引物可以用于不同动物的基因组DNA多态牲检测,材料面广,样品用量少,灵敏度高等特点,目前已被广泛应用于畜禽群体遗传结构的分析。

Sharma等(2001)应用RAPD技术研究5个鸡种群间的变异,发现50条随机引物中12条引物会产生多态性的RAPD图像,96条扩增片段中有25%显示多态性。

研究结果表明,RAPD技术在探索鸡种群间的多态性及确定它们间的遗传距离具有高效性,同时发现白色来航鸡与其它品种遗传相似性很低。

2.2.4 微卫星标记微卫星DNA(Microsatellite DNA),又称简单重复序列或短串联重复序列,由1-6 bp重复序列构成的微卫星本体和两侧的侧翼序列所构成,广泛分布于真核生物的基因组中。

在微卫星DNA重复序列即微卫星本体中,可变重复数的核心序列头尾相连组成串联重复序列,其可变重复数构成了微卫星DNA多态性的基础,而微卫星座位串联重复碱基的长度是影响其突变率的主要因素。

与传统的标记方法相比,微卫星标记,因其高度的多态性、广泛而又随机地分布于整个基因组以及共显性遗传的特点,目前已经成为群体遗传结构、遗传多样性研究中的最普遍最有效的工具之一。

微卫星多态性分析在畜禽遗传多样性评估、品种资源的分类和保存等方面发挥着重要作用。

陈红菊等(2003)利用5个微卫星标记分析了日照麻鸡、寿光鸡、莱芜黑鸡、济宁百日鸡、鲁西斗鸡、安卡黄鸡和广西黄鸡的遗传多样性,结果表明日照麻鸡与济宁百日鸡的距离最近,鲁西斗鸡与其他鸡种距离均较远。

2.2.5 SNP标记2.2.5.1 SNP的基本概念单核苷酸多态性(Single Nucleotidepolymorphism,SNP)是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性,是人类和动物基因组中普遍存在的一种分子标记。

SNP在基因组中密度高,在入类基因组中估计每300-1000bp 出现一个,其遗传稳定性较高,尤其是位于基因表达序列内的cSNP(SNP in cDNA sequenes)有可能直接影响基因的表达水平或蛋白质结构,影响着生物系统的表达调控网络,从而引起性状表型的变化。

因此SNP位点及其突变关联分析在基因功能研究中得到了广泛的应用。

鸡的SNP遗传图谱也已完成,整个鸡的染色体含有280万个SNP位点。

从对生物的遗传性状的影响上来看,SNP又可分为两种:一种是同义SNP(Synonymous SNP),即SNP所致的编码序列的改变并不影响其所翻译的蛋白质的氨基酸序列,突变碱基与未突变碱基的含义相同;另一种是非同义SNP(non·synonymous SNP),指碱基序列的改变可使以其为模板翻译的蛋白质序列发生改变,从而影响了蛋白质的功能,这种改变常是导致生物性状改变的直接原因。

SNP 中约有一半为非同义突变。

SNP用作遗传标记具有以下优点:(1)SNP在动物群体中是等位基因性的,在任何群体中其等位基因频率都可估计出来。

(2)它在基因组中的分布较微卫星标记广泛得多。

在人类群体中,SNP的频率约占l%甚至更高。

(3)与串联重复的微卫星座位相比,SNP是高度稳定的,尤其是处于编码区的SNP(cSNP),前者的高突变率容易引起对群体的遗传分析出现困难。

对于大规模的研究而言,它比微卫星标记和其他的重复序列更可靠。

(4)部分位于基因内部的SNP可能会直接影响产物蛋白质的结构或基因表达水平,因此,它们本身可能就是性状、疾病遗传机制的候选改变位点。

(5)易于进行自动化、规模化分析,缩短了研究时间。

2.2.5.2 SNP的检测方法由于SNP的二态性,非此即彼,使其具备其他分子标记无可比拟的优越性,奠定了应用DNA微阵列、DNA芯片等高新技术来发现与检测生物基因组之间差异的基础。

从技术上来讲,凡是检测点突变的方法都可用于鉴定SNP,但迄今为止还没有任何一种方法是万能的。

经典方法采用PCR-单链构象多态性(PCR-SSCP)分析、RFLP等,由于它们必须通过凝胶电泳等进行分析,因此,距快速、高效、自动化的目标还相差甚远。

RFLP只能检测到SNP的一部分。

上述方法仅能判断SNP的有无而不能知道碱基类型,因此这些方法发现的SNP需用进行序列测定加以确认。

在几种用于检测突变的PCR相关技术中,PCR-SSCP分析可能是最易操作而且是最灵敏的方法之一。

该方法的基本原理是:经PCR扩增的DNA片段在变性剂(如甲酰胺)或低离子浓度下,经高温处理使之解链并保持在单链状态下,然后于一定浓度的非变性聚丙烯酰胺凝胶中电泳,当DNA发生碱基置换突变(点突变)时,会造成单链构象不同,通过显色或显影在凝胶上显示出带型的差别,即多态性。

PCR-SSCP检测突变的能力依赖于突变对分子折叠的影响以及分子折叠对电泳迁移率的影响。

目前还不能在理论上预测这些因素,因此在理论上估计PCR-SSCPP 的灵敏度非常困难,根据经验估计其灵敏度也很困难,因为这种灵敏度明显依赖于被检测片段的序列。

检测片段越长,PCR-SSCP分析的灵敏度越低,因此要把长的片段先降解成短的片段再进行SSCP分析。

这样可以通过在重叠的亚片段上分别扩增目标序列或者通过先扩增完整片段,再用适当的限制性内切酶消化扩增片段来完成。

2.2.5.3 SNP在鸡遗传育种中的应用在鸡遗传育种的过程中,人们一直致力于寻找一些可靠的遗传标记来提高育种效率。

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