QTL图谱分析遗传图谱构建基因定位分子标记技术路线
分子标记辅助选择(MAS)与QTL定位在鸡遗传育种中的应用
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。
分子标记遗传图谱构建方法---完整
分⼦标记遗传图谱构建⽅法---完整分⼦标记遗传图谱的构建检测出的每个分⼦标记反映的都是相应染⾊体座位上的遗传多态性状态。
为了有效地分析利⽤分⼦标记所提供的遗传信息，⼈们希望知道不同分⼦标记在染⾊体上的相对位置或排列情况，也就是要构建分⼦标记的遗传连锁图谱。
利⽤DNA标记构建遗传连锁图谱在原理上与传统遗传图谱的构建是⼀样的。
其基本步骤包括：选择适合作图的DNA标记；根据遗传材料之间的DNA多态性，选择⽤于建⽴作图群体的亲本组合；建⽴具有⼤量DNA标记处于分离状态的分离群体或衍⽣系；测定作图群体中不同个体或株系的标记基因型；对标记基因型数据进⾏连锁分析，构建标记连锁图。
⾄今为⽌，已构建了许多植物的⾼密度分⼦标记连锁图。
本章侧重介绍利⽤DNA标记构建分⼦遗传连锁图谱的原理与⽅法。
第⼀节作图群体的建⽴要构建DNA标记连锁图谱，必须建⽴作图群体。
建⽴作图群体需要考虑的重要因素包括亲本的选配、分离群体类型的选择及群体⼤⼩的确定等。
⼀、亲本的选配亲本的选择直接影响到构建连锁图谱的难易程度及所建图谱的适⽤范围。
⼀般应从四个⽅⾯对亲本进⾏选择，⾸先要考虑亲本间的DNA多态性。
亲本之间的DNA多态性与其亲缘关系有着密切关系，这种亲缘关系可⽤地理的、形态的或同⼯酶多态性作为选择标准。
⼀般⽽⾔，异交作物的多态性⾼，⾃交作物的多态性低。
例如，⽟⽶的多态性极好，⼀般⾃交系间配制的群体就可成为理想的RFLP作图群体；番茄的多态性较差，因⽽只能选⽤不同种间的后代构建作图群体；⽔稻的多态性居中，美国康乃尔⼤学S.D.Tanksley实验室1988年发表的RFLP连锁图谱是以籼稻和⽖哇稻之间的杂交组合为基础构建的（McCouch et al. 1988）。
在作物育种实践中，育种家常将野⽣种的优良性状转育到栽培种中，这种亲源关系较远的杂交转育，DNA多态性⾮常丰富。
第⼆，选择亲本时应尽量选⽤纯度⾼的材料，并进⼀步通过⾃交进⾏纯化。
第三，要考虑杂交后代的可育性。
qtl定位的原理和方法
qtl定位的原理和方法QTL定位（定位关联分析）是一种现代分子遗传学研究中最受欢迎的方法之一，用于检测性状与基因位点之间的关联。
它采用大量的DNA样本进行分析，以定位具有显著影响的基因位点，以便将某个性状与其遗传控制位点联系起来。
下面将对QTL定位的原理和方法进行详细介绍：一、QTL定位的原理1、遗传距离QTL定位所使用的原理是双亲亲代遗传距离（PBT），即从一只父母中继承的遗传信息离该代性状之间的距离。
因此，在发现基因位点与性状间存在关联关系时，这些基因位点应该处于控制该性状的PBT之内。
2、显著的统计功能PBT表明，当两个或多个位点之间存在最大的相互影响时，它们应该被认为是具有可能共同控制某一性状的位点。
计算这些位点之间的关联关系时，QTL定位使用了高度灵活的统计功能来确定可能控制性状的位点。
3、方差分析QTL定位采用了ANOVA（方差分析）的方法对样本位点的遗传信息进行更精确的分析。
这将帮助我们更准确地定位具有良好关联关系的基因位点。
二、QTL定位的方法1、映射表首先，根据QTL定位要求，会有一张明确的映射表，用于建立基因位点与性状之间的关联关系。
该映射表由DNA分子标记（如微卫星）、RNA分子标记和细胞表面标记组成，用于确定基因位点的具体位置。
2、细胞表型接下来，需要拿出相关的细胞表型数据，如果是杂交的环境下，样本的性状可以用已知的表型数据及其位点来与受检样本进行比较。
3、统计分析最后，使用统计分析来研究基因位点与性状之间的关联关系，以确定突变可能使性状发生变化的基因位点。
总之，QTL定位是一种利用映射表、细胞表型和统计分析来定位可能与某个性状紧密关联的基因位点的重要方法。
它可用来帮助我们发现形态性状与遗传物质之间的关联，从而更好地了解遗传分析和分子基因组学。
QTL定位的研究方法
QTL定位的研究方法随着科学技术的发展，越来越多的研究者开始关注基因座上的数量性状变异，而QTL（Quantitative Trait Locus，数量性状基因座）定位就成为了一种重要的研究方法。
QTL定位的研究方法可以帮助我们了解数量性状的遗传基础，从而更好地进行遗传改良和育种工作。
本文将介绍几种常用的QTL定位研究方法。
一、关联分析法关联分析法是一种基于群体中遗传变异与表型变异之间的关系进行研究的方法。
通过对大量个体的基因型和表型数据进行统计分析，可以找到基因座与数量性状之间的关联。
常见的关联分析方法包括单点分析和多点分析。
单点分析是一种最简单的关联分析方法，它将一个个基因座与数量性状逐一进行关联分析，从而确定与数量性状相关的基因座。
然而，由于单点分析忽略了多个基因座之间的相互作用，因此其精度和效果有一定的限制。
为了克服单点分析的局限性，人们提出了多点分析方法。
多点分析可以同时考虑多个基因座之间的相互关系，从而更准确地确定与数量性状相关的基因座。
常见的多点分析方法包括QTL mapping、Linkage Disequilibrium Mapping等。
二、连锁图法连锁图法是一种基于基因座间连锁关系的QTL定位方法。
通过构建连锁图，可以确定数量性状基因座与已知基因座之间的连锁关系，进而找到与数量性状相关的基因座。
连锁图的构建可以通过遗传标记的信息来实现，比如通过分子标记技术得到的SNP（Single Nucleotide Polymorphism，单核苷酸多态性）或SSR（Simple Sequence Repeat，简单序列重复）等。
通过对大量个体的遗传标记和数量性状进行测定和分析，可以确定基因座之间的连锁关系。
三、关键位点法关键位点法是一种基于候选基因的QTL定位方法。
该方法通过先验知识或基因功能等因素，选择可能与数量性状相关的候选基因，并通过对这些候选基因进行测定和分析，确定与数量性状相关的基因座。
(整理)数量性状的分子标记QTL定位的原理和方法讲义
数量性状的分子标记(QTL定位的原理和方法讲义)作物中大多数重要的农艺性状和经济性状如产量、品质、生育期、抗逆性等都是数量性状。
与质量性状不同，数量性状受多基因控制，遗传基础复杂，且易受环境影响，表现为连续变异，表现型与基因型之间没有明确的对应关系。
因此，对数量性状的遗传研究十分困难。
长期以来，只能借助于数理统计的手段，将控制数量性状的多基因系统作为一个整体来研究，用平均值和方差来反映数量性状的遗传特征，无法了解单个基因的位置和效应。
这种状况制约了人们在育种中对数量性状的遗传操纵能力。
分子标记技术的出现，为深入研究数量性状的遗传基础提供了可能。
控制数量性状的基因在基因组中的位置称为数量性状基因座（QTL）。
利用分子标记进行遗传连锁分析，可以检测出QTL，即QTL定位（QTL mapping）。
借助与QTL连锁的分子标记，就能够在育种中对有关的QTL的遗传动态进行跟踪，从而大大增强人们对数量性状的遗传操纵能力，提高育种中对数量性状优良基因型选择的准确性和预见性。
因此，QTL定位是一项十分重要的基础研究工作。
1988年，Paterson等发表了第一篇应用RFLP连锁图在番茄中定位QTL的论文。
之后，随着分子标记技术的不断发展以及许多物种中分子连锁图谱的相继建成，全世界出现了研究QTL的热潮，每年发表有关QTL 研究的论文数量几乎呈指数增长（图5.1），显示了该研究领域的勃勃生机。
目前，QTL定位研究已在许多重要作物中展开，并且进展迅速。
本章主要介绍QTL定位的原理和方法。
图5.11986~1998年期间国际上每年发表有关QTL研究的论文的数量. 数据从英国BIDS信息系统检索得到第一节数量性状基因的初级定位QTL定位就是检测分子标记（下面将简称为标记）与QTL间的连锁关系，同时还可估计QTL的效应。
QTL定位研究常用的群体有F2、BC、RI和DH。
这些群体可称为初级群体（primary population）。
花生分子遗传图谱构建与QTL定位研究进展_朱亚娟
收稿日期：２０１４－０２－２１基金项目：国家农业科技成果转化资金项目（２０１３ＧＢ２Ｄ０００３０３）作者简介：朱亚娟（１９８２－），女，河南长葛人，助理研究员，硕士，主要从事花生栽培及新品种选育研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｕｙａｊｕａｎ６４１８＠１２６．ｃｏｍ＊通讯作者：王晓林（１９６７－），男，河南上蔡人，副研究员，本科，主要从事花生栽培及新品种选育研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｘｌ２９６２６０３＠１６３．ｃｏｍ花生分子遗传图谱构建与ＱＴＬ定位研究进展朱亚娟１，张伯阳２，崔建民１，王晓林１＊（１．驻马店市农业科学院油料作物研究所，河南驻马店４６３０００；２．河南农业大学生命科学学院，河南郑州４５０００２）摘要：近年来，随着分子标记技术及统计分析方法的迅速发展，许多作物已构建了较为饱和的分子遗传连锁图谱，利用这些图谱已定位了很多重要性状的ＱＴＬ。
综述了近年来花生分子遗传图谱构建以及重要性状的ＱＴＬ定位研究进展，包括花生野生种、栽培种、栽培－野生种间分子遗传图谱的构建，以及抗病性、产量、品质、形态和生理等性状的ＱＴＬ定位，并对今后的发展方向进行了展望。
关键词：花生；遗传连锁图谱；ＱＴＬ定位；分子标记中图分类号：Ｓ５６５．２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００４－３２６８（２０１４）０９－０００１－０５Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｇｅｎｅｔｉｃ ＭａｐＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ＱＴＬ Ｍａｐｐｉｎｇ ｉｎ ＰｅａｎｕｔＺＨＵ Ｙａ－ｊｕａｎ１，ＺＨＡＮＧ Ｂｏ－ｙａｎｇ２，ＣＵＩ Ｊｉａｎ－ｍｉｎ１，ＷＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｌｉｎ１＊（１．Ｏｉｌ Ｃｒｏｐｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚｈｕｍａｄｉａｎ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｚｈｕｍａｄｉａｎ ４６３０００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｈｅｎａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｍａｒｋｅｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｓａｔｕｒａｔｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｇｅｎｅｔｉｃ ｍａｐｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｆｏｒ ｍａｎｙｃｒｏｐｓ，ａｎｄ ａ ｌｏｔ ｏｆ ＱＴＬｓ ｆｏｒ ｍａｎｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｒａｉｔｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｌｏｃａｔｅｄ．Ｒｅｃｅｎｔ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ ｇｅｎｅｔｉｃｍａｐ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ＱＴＬ ｍａｐｐｉｎｇ ｆｏｒ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｒａｉｔｓ ｉｎ ｐｅａｎｕｔ ｗａｓ ｒｅｖｉｅｗｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅｉｎｔｒａ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ａｎｄ ｉｎｔｅｒ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｌｉｎｋａｇｅ ｍａｐ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｗｉｌｄ ａｎｄ ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ ｐｅａｎｕｔ ｓｐｅｃｉｅｓ ａｎｄＱＴＬ ｍａｐｐｉｎｇ ｆｏｒ ｄｉｓｅａｓｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｙｉｅｌｄ，ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｒａｉｔｓ．Ｔｈｅ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｗａｓ ａｌｓｏ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｒｅｖｉｅｗ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｅａｎｕｔ；ｇｅｎｅｔｉｃ ｌｉｎｋａｇｅ ｍａｐ；ＱＴＬ ｍａｐｐｉｎｇ；ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｍａｒｋｅｒ ２０世纪８０年代以来，随着分子生物学技术的迅速发展，诞生了各类ＤＮＡ分子标记技术，主要包括ＲＦＬＰ、ＲＡＰＤ、ＳＳＲ、ＩＳＳＲ、ＡＦＬＰ、ＳＴＳ、ＳＲＡＰ、ＴＲＡＰ、ＳＮＰ、ＲＧＡ等。
数量性状基因座(QTL)定位的原理及研究进展
利用染色体上1个QTL两侧的各1对标记，建立个体数量性 状观察值对双侧标记基因型指示变量的线性回归关系，以 分离检验统计量中重组率和QTL效应;
其统计原理是对基因组上两邻近分子标记间，按一定遗 传距离的片段逐一分析。
优点
能从支撑区间推断QTL的可能位置；
可利用标记连锁图在全染色体组系统地搜索QTL，如果一条染色体上 只有一个QTL，则QTL的位置和效应估计趋于渐进无偏；
3、QTL定位方法
根据采用的统计分析方法的不同分为：方差与 均值分析法、回归及相关分析法、最大似然法 等； 根据标记区间数分为：零区间作图、单区间作 图和多区间作图。
将不同方法结合起来的综合分析方法：QTL复合区间作图、多 区间作图、多QTL作图、多性状作图等。
(1) 均值比较(mean comparison，MC)
容易出现假阳性； 检测效率不高，所需的个体数较多；
目前MC法仅用于对数据的初步分析。
(2) 联合定位法(joint mapping，JM)
原理
针对MC无法对多个QTL定位的缺点，一种改进方法是将同 一条染色体上各标记的t测验或方差分析联合于一个回归分 析之中，即JM法。
优点
JM法可同时估计多个QTL的位置和效应，适用范围广(与 性状分布无关)，计算简单。
优点
将多维检测问题简化为一维检测问题，单个QTL的效应和位置的估计是渐进无偏的；
以连锁标记为检验条件，极大地提高了QTL作图的精度；
利用了所有信息，比其它QTL作图方法更为有效； 可利用QTL似然图谱来表示整个基因组上每一点上QTL的证据强度，从而保留 了区间作图的特征。 因此，它是目前普遍认为同时标定多个QTL更有效、更精确的方法。
异大和亲缘关系较远的材料
第13章数量性状基因定位
自然群体与关联分析
• 对动物和人类的遗传研究来说，可供利用的只是自然条件 下的随机交配群体。利用自然群体中的剩余连锁不平衡开 展QTL作图研究，又称关联分析（association mapping）。
一个标记座位上2种标记型MM和 mm的性状分布
A
标记型MM
B 标记型mm
标记型MM
标记型mm
标记与性状基因存在连锁 标记与性状基因不存在连锁
标记和QTL两个座位上的基因型和频率
• 假定两个纯合亲本P1和P2的基因型分别为 MMQQ和mmqq。DH群体中，标记基因型 有MM和mm两种，QTL的基因型有QQ和 qq两种。
10个DH家系在1H染色体的14个标记型和平均粒重
亲本‘Harrington’用2编码，亲本‘TR306’用0编码，-1表 示缺失基因型。表型无缺失
分子标记 位置/cM
Act8A
0
OP06
10.9
aHor2
18.5
MWG943 78.2
ABG464 91.2
Dor3
111.2
iPgd2
114.7
cMWG733A 121.7
• 标记与QTL结合起来共有4种基因型，即 MMQQ、MMqq、mmQQ和mmqq。假定标 记与QTL间的重组率为r，4种基因型的频 率分别为 (1-r)/2、 r/2 、 r/2和(1-r)/2 。
QTL的基因型值
• 标记一般是中性DNA水平的多态性，标记本身并 不会产生任何表型效应。基因型MMQQ和mmQQ 的遗传效应是由QQ决定的；基因型MMqq和mmqq 的遗传效应是由qq决定的。因此，在加显性模型 下，4种基因型具有两种不同的均值：
第十章 数量性状基因( QTL )的定位
重组率
不同物种的遗传图距和物理图距 间的关系
物种 酵母（Yeast） Neurospora Arabidopsis Drosophila 西红柿（Tomato） 人类（Human） 小麦（Wheat） 水稻（Rice） 玉米（Corn） 单倍体基因组大小（kb） 遗传图谱的长度（cM） 碱基对（kb）/cM 2.2×10 4 4.2×10 4 7.0×10 5 2.0×10 5 7.2×10 6 3.0×10 7 1.6×10 5 4.4×10 6 3.0×10
= C + n1 ln(2 + k) + (n3 + n7 ) ln( 1− k) + n9 lnk
重组率的估计值
k = (1 − r ) 2 = − (2n − 3n1 − n9 ) ± (2n − 3n1 − n9 ) 2 + n × n9 2n
重组率估计值的方差
(1− k )(2 − k ) (2r − r 2 )(3 − 2r + r 2 ) Vrˆ = = 2n(1+ 2k ) 2n(3 − 4r + 2r 2 )
基因型
次 数
理论频率
n1
n2
n3
1 4
1 2
(1-r)2
r(1-r)
1 4
M 1M 1M 2_
1 4
(1-r2)
M1_M2_
n1
1 4
(3-2r+r2)
r2
M1M1m2m2
m1m1M2M2
n3
1 4
1 2
r2
M1_m2m2
n3
1 4
r(2-r)
M1m1M2M2
n4
QTL定位方法和QTL作图
QTL定位方法和QTL 作图QTL 定位就是采用类似单基因定位的方法将QTL 定位在遗传图谱上, 确定QTL 与遗传标记间的距离( 以重组率表示) 。
根据标记数目的不同, 可分为单标记、双标记和多标记几种方法。
根据统计分析方法的不同, 可分为方差与均值分析法、回归及相关分析法、矩估计及最大似然法等。
根据标记区间数可分为零区间作图、单区间作图和多区间作图。
此外, 还有将不同方法结合起来的综合分析方法, 如QTL 复合区间作图( CIM) 多区间作图( MIM) 、多QTL 作图、多性状作图( MTM) 等。
1 区间作图法( interval mapping, IM)Lander 和Botstein( 1989) 等提出, 建立在个体数量性状观测值与双侧标记基因型变量的线性模型的基础上, 利用最大似然法对相邻标记构成的区间内任意一点可能存在的QTL 进行似然比检测, 进而获得其效应的极大似然估计。
其遗传假设是,数量性状遗传变异只受一对基因控制,表型变异受遗传效应( 固定效应) 和剩余误差( 随机效应) 控制, 不存在基因型与环境的互作。
区间作图法可以估算QTL 加性和显性效应值。
与单标记分析法相比, 区间作图法具有以下特点:能从支撑区间推断QTL 的可能位置;可利用标记连锁图在全染色体组系统地搜索QTL, 如果一条染色体上只有一个QTL, 则QTL 的位置和效应估计趋于渐进无偏; QTL 检测所需的个体数大大减少。
但IM也存在不足: QTL 回归效应为固定效应;无法估算基因型与环境间的互作( Q×E) , 无法检测复杂的遗传效应( 如上位效应等) ; 当相邻QTLs 相距较近时, 由于其作图精度不高, QTLs间相互干扰导致出现Ghost QTL;一次只应用两个标记进行检查, 效率很低。
2 复合区间作图法( composite interval mappig, CIM)CIM是Zeng( 1994) 提出的结合了区间作图和多元回归特点的一种QTL 作图方法。
数量性状的遗传—数量性状基因定位(遗传学课件)
利用分子标记定位QTL（Qi），实质就是分析分子 标记与数量性状基因座Qi的连锁关系，即利用已知座位 的分子标记来定位未知座位的Qi，通过分子标记与Qi之 间的重组率，来确定Qi的具体位置。
注意把QTL与具体的群体相联系。 QTL有统计学特征 统计分析确定的QTL的位置也并
非物理上的位置。所以QTL位置与效应均有概率上的 含意。
型3种带型，这3种带型即代表某一分子标记的3种基因 型。如果将含有P1带型的个体赋值为1，P2带型的赋值 为3，杂合体赋值为2，即可得到数据化的分子标记图。
三、QTL作图一般步骤
（三）检测分离世代群体中每一个体的标记基因型
21 113 22
三、QTL作图一般步骤
（四）测量数量性状 测定作图群体的每个个体（系）数量性状值。如： 株高 百粒重 蛋白质含量 ……
四、基于混合线性模型的复合区间作图法 （MCIM）
朱军提出了用随机效应的预测方法获得基因型效 应及基因型与环境互作效应，然后再用区间作图法进 行遗传主效应及基因型与环境互作效应的QTL分析。
四、基于混合线性模型的复合区间作图法 （MCIM）
该模型可以扩展到分析具有加×加、加×显、显× 显上位性的各项遗传主效应及其与环境互作效应的QTL。
缺点：无法检测上位性效应和基因型与环境的互作； 当相邻QTL相距较近时，QTL间相互干扰使QTL的
位置和效应估计出现偏差； 每次检验仅用两个标记，其他标记的信息未加利用。
三、复合区间定位法(CIM)
Kao 和Zeng等（1999）提出了多重区间作图法进 行基因定位，这种方法也是以极大似然法估算遗传参 数，突破了回归方法的局限性，可同时在多个区间上 检测多个QTL，使QTL作图的精确度和有效性得到了改 进。
QTL定位研究与作图
03
QTL IciMapping
综合了遗传图谱构建、关联分析 和区间定位法的QTL作图软件， 适用于Windows系统，功能全 面。
QTL作图的优缺点
优点
能够定位控制数量性状的基因位点，有助于深入了解基因与 表型性状之间的关系；通过区间定位法可缩小目标基因所在 区间，为基因克隆和分子标记辅助育种提供基础。
QTL定位研究的基本步骤
群体构建
选择合适的亲本材料构建遗传群体， 如F2、DH、RIL等。
02
表型测定
对构建的群体进行表型测定，获取数 量性状的相关数据。
01
03
遗传作图
利用遗传标记构建作图群体的遗传图 谱。
QTL验证与作图
验证QTL的可靠性，并构建QTL的精 细作图。
05
04
QTL分析
利用统计和遗传模型分析表型数据与 遗传标记之间的关系，定位QTL。
02
QTL定位实验设计
实验材料选择
01
02
03
代表性样本
选择具有代表性的样本， 能够反映不同基因型和表 型之间的差异。
遗传背景清晰
确保实验材料具有明确的 遗传背景，以便准确地进 行QTL定位。
数量与重复
保证足够的样本数量和重 复次数，以提高实验的可 靠性和准确性。
遗传标记选择
覆盖全基因组
选择覆盖整个基因组的遗传标记，以便全面地检测 QTL。
高多态性
优先选择具有高多态性的标记，以提高检测QTL的灵 敏度。
均匀分布
确保标记在基因组上均匀分布，避免出现遗漏或重复。
数据采集与分析
表型数据
准确测量和记录实验材料的表型数据， 包括生长发育、生理生化等指标。
茶树高密度遗传图谱构建及重要性状QTL定位
茶树高密度遗传图谱构建及重要性状QTL定位一、本文概述茶树，作为一种重要的经济作物，在全球范围内具有广泛的种植和应用。
随着分子生物学和基因组学的发展，茶树遗传图谱的构建及重要性状QTL（数量性状座位）定位成为了茶树遗传育种和分子生物学研究的热点。
本文旨在通过构建茶树的高密度遗传图谱，实现对茶树重要经济性状的精准QTL定位，为茶树的遗传改良和分子育种提供理论基础和技术支持。
我们将对茶树高密度遗传图谱的构建方法进行详细阐述，包括遗传材料的选择、基因型鉴定、图谱构建算法的选择等关键步骤。
随后，我们将对构建完成的高密度遗传图谱进行质量评估，以确保其准确性和可靠性。
在得到高质量的遗传图谱后，我们将进行重要性状QTL的定位研究。
我们将选择茶树的关键经济性状，如产量、品质、抗逆性等作为研究目标，利用遗传图谱和表型数据，结合统计分析方法，精准定位控制这些性状的QTL。
本文的研究结果将有助于揭示茶树重要经济性状的遗传基础，为茶树的遗传改良和分子育种提供重要的理论依据。
本文的研究方法和结果也将为其他作物的遗传图谱构建和QTL定位研究提供参考和借鉴。
二、材料与方法本研究采用了多个茶树品种作为实验材料，包括但不限于高产量、优质口感、抗病性强等具有重要经济价值的茶树。
所有的样本都是在茶树生长的关键阶段，如春芽期和夏茶期，经过严格的田间管理后采集的。
采集的样本经过清洗、干燥、研磨后，保存于-80℃的超低温冰箱中，以备后续的DNA提取和遗传分析。
使用改良的CTAB法从茶树叶片中提取高质量的基因组DNA。
提取的DNA经过质量检测后，使用高通量测序平台进行全基因组测序。
测序数据经过质量控制和预处理后，进行序列拼接和组装，获得茶树的基因组序列。
利用茶树基因组序列，结合高通量测序获得的SNP（单核苷酸多态性）数据，通过生物信息学分析，筛选出高质量的SNP标记。
然后，利用这些SNP标记，结合已知的遗传连锁图谱信息，构建茶树的高密度遗传图谱。
数量性状的分子标记（QTL定位的原理和方法讲义）
数量性状的分子标记(QTL定位的原理和方法讲义)作物中大多数重要的农艺性状和经济性状如产量、品质、生育期、抗逆性等都是数量性状。
与质量性状不同，数量性状受多基因控制，遗传基础复杂，且易受环境影响，表现为连续变异，表现型与基因型之间没有明确的对应关系。
因此，对数量性状的遗传研究十分困难。
长期以来，只能借助于数理统计的手段，将控制数量性状的多基因系统作为一个整体来研究，用平均值和方差来反映数量性状的遗传特征，无法了解单个基因的位置和效应。
这种状况制约了人们在育种中对数量性状的遗传操纵能力。
分子标记技术的出现，为深入研究数量性状的遗传基础提供了可能。
控制数量性状的基因在基因组中的位置称为数量性状基因座（QTL）。
利用分子标记进行遗传连锁分析，可以检测出QTL，即QTL定位（QTL mapping）。
借助与QTL连锁的分子标记，就能够在育种中对有关的QTL的遗传动态进行跟踪，从而大大增强人们对数量性状的遗传操纵能力，提高育种中对数量性状优良基因型选择的准确性和预见性。
因此，QTL定位是一项十分重要的基础研究工作。
1988年，Paterson等发表了第一篇应用RFLP连锁图在番茄中定位QTL的论文。
之后，随着分子标记技术的不断发展以及许多物种中分子连锁图谱的相继建成，全世界出现了研究QTL的热潮，每年发表有关QTL研究的论文数量几乎呈指数增长（图5.1），显示了该研究领域的勃勃生机。
目前，QTL定位研究已在许多重要作物中展开，并且进展迅速。
本章主要介绍QTL定位的原理和方法。
图5.11986~1998年期间国际上每年发表有关QTL研究的论文的数量. 数据从英国BIDS信息系统检索得到第一节数量性状基因的初级定位QTL定位就是检测分子标记（下面将简称为标记）与QTL间的连锁关系，同时还可估计QTL的效应。
QTL定位研究常用的群体有F2、BC、RI和DH。
这些群体可称为初级群体（primary population）。
QTL定位的原理和方法
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。
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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
棉花分子遗传图谱构建与QTL定位研究进展
收稿日期:2008206226基金项目:“十一五”国家科技支撑计划(2006BAD01A05-27);河南科技学院高层次人才科研项目(2007008)作者简介:李成奇(19742),男,山西临猗人,副教授,博士,主要从事棉花分子育种研究。
通讯作者:王清连(19562),男,河南浚县人,教授,主要从事棉花常规与分子育种研究工作。
棉花分子遗传图谱构建与QT L 定位研究进展李成奇,黄中文,王清连3(河南科技学院生命科技学院,河南新乡453003)摘要:构建高密度饱和的分子遗传图谱是全面系统进行Q TL 定位的基础。
近年来,随着分子标记技术及统计分析方法的迅速发展,许多作物已构建了较为饱和的分子遗传图谱,利用这些图谱已定位了不少重要性状Q TL 。
棉花的分子标记及Q TL 定位研究较晚,但进展很快。
为此,综述了近年来棉花的分子遗传图谱构建,以及重要性状,包括产量、纤维品质、抗性、形态、生理、早熟性等Q TL 定位的研究进展,并对当前存在的问题进行了分析和探讨。
关键词:棉花;遗传图谱;数量性状;Q TL 定位中图分类号:S562Q75 文献标识码:A 文章编号:100423268(2008)1220016206 20世纪80年代以来,由于分子生物学以及以饱和遗传图谱为基础的数量性状基因座(Q TL )作图方法的迅速发展,人们对数量性状遗传基础的研究出现了革命性的变化。
特别是在过去的20多年中,分子标记技术得到了突飞猛进的发展,至今已经有几十种分子标记技术相继出现,主要包括RFL P ,RA PD ,SSR ,ISSR ,A FL P ,STS ,SRA P ,TRA P ,SN P ,R GA 等。
这些分子标记已广泛应用于作物的分子遗传图谱构建、种质资源遗传多样性、基因/Q TL 定位以及图位克隆等各个领域。
同时,以分子标记为手段的Q TL 区间作图、复合区间作图、多重区间作图、基于混合线性模型的复合区间作图、Q TL 精细作图以及其他统计分析方法的应用和逐渐完善,使人们可以通过标记基因型分离与数量性状的量之间的关系,直接把握数量性状基因。
数量性状的分子标记(QTL定位的原理和方法讲义)
数量性状的分子标记(QTL定位的原理和方法讲义)作物中大多数重要的农艺性状和经济性状如产量、品质、生育期、抗逆性等都是数量性状。
与质量性状不同，数量性状受多基因控制，遗传基础复杂，且易受环境影响，表现为连续变异，表现型与基因型之间没有明确的对应关系。
因此，对数量性状的遗传研究十分困难。
长期以来，只能借助于数理统计的手段，将控制数量性状的多基因系统作为一个整体来研究，用平均值和方差来反映数量性状的遗传特征，无法了解单个基因的位置和效应。
这种状况制约了人们在育种中对数量性状的遗传操纵能力。
分子标记技术的出现，为深入研究数量性状的遗传基础提供了可能。
控制数量性状的基因在基因组中的位置称为数量性状基因座（QTL）。
利用分子标记进行遗传连锁分析，可以检测出QTL，即QTL定位（QTL mapping）。
借助与QTL连锁的分子标记，就能够在育种中对有关的QTL的遗传动态进行跟踪，从而大大增强人们对数量性状的遗传操纵能力，提高育种中对数量性状优良基因型选择的准确性和预见性。
因此，QTL定位是一项十分重要的基础研究工作。
1988年，Paterson等发表了第一篇应用RFLP连锁图在番茄中定位QTL的论文。
之后，随着分子标记技术的不断发展以及许多物种中分子连锁图谱的相继建成，全世界出现了研究QTL的热潮，每年发表有关QTL 研究的论文数量几乎呈指数增长（图5.1），显示了该研究领域的勃勃生机。
目前，QTL定位研究已在许多重要作物中展开，并且进展迅速。
本章主要介绍QTL定位的原理和方法。
图5.11986~1998年期间国际上每年发表有关QTL研究的论文的数量. 数据从英国BIDS信息系统检索得到第一节数量性状基因的初级定位QTL定位就是检测分子标记（下面将简称为标记）与QTL间的连锁关系，同时还可估计QTL的效应。
QTL定位研究常用的群体有F2、BC、RI和DH。
这些群体可称为初级群体（primary population）。
分子标记和QTL定位分析
一、分子标记
第三类 ：基于DNA测序的的分子标记
类型
单核苷酸多态性（Single nucleotide polymorphism, 简称SNP标记）； 表达序列标签（Expressed sequences tags, 简称ESTs标记）。
二、遗传图谱
概念
遗传图谱（genetic map）又叫连锁图谱（linkage map）是
指对遗传重组结果进行连锁分析得到的基因标记或其他遗传标记在染色 体上相对位置的排列图。
分子遗传图谱：以分子标记所构建的遗传图谱。
二、遗传图谱
理论依据
指染色体的交换和重组
在细胞减数分裂时，非同源染色体上的基因相互独立、自由组合，同源 染色体上的两个非姊妹染色单体之间发生交换，产生非等位基因间的重 组，形成了重组子。重组型配子所占总配子的比例称为重组率，用 r 表 示。重组率的高低取决于减数分裂细胞中发生交换的频率，两对基因之 间的直线距离决定它们之间的交换率，交换率越高，则重组率越大。遗 传图谱的构建就是用重组率来表示基因的遗传距离，图距单位用厘摩 （Centi-Morgan，c M）表示，1c M 的大小大致表示 1%的重组率 （Bohn et al，1996）。但遗传图谱只是显示基因在染色体上的相对位 置，并不能代表 DNA 的实际长度。
2.要考虑杂交后代的可育性；亲本间的差异不能过大，否则染色体
之间的配对和重组会受到抑制，严重的会降低杂种后代的结实率，甚至导致不育，影响分 离群体的创建。
3.在选配亲本时还应对亲本及其 F1 杂种进行细胞
学鉴定；若双亲间存在相互易位，或多倍体材料（如小麦）存在单体或部分染色体
缺失等问题，那么其后代就不宜用来构建连锁图谱。
四、举例
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马(Horse)
鸡（Chicken） 人(Humans) 小鼠(Mouse) 鼠（Rat） 狗（Dog） 鹿（Deer）
2n 64
2n 78 2n 46 2n 40 2n 42 2n 78 2n 68
240
1727
200
800
10/20*
191
19/25*
51
936/679*
3800 95
26470 9000 210 230 200 66
家禽个体肉质性能测定
前期研究进展
利用分子标记研究：
地方鸡种遗传变异及遗传
多样性研究
标记与产蛋性能及蛋品质
等相关研究
标记与生长发育及料肉比
等相关研究
研究表明：
各分子标记星座位上各等位基因的基因频率在不 同的群体间有比较明显的差异，出现一些特定的 等位基因。
不同分子标记座位所反映的群体杂合度具有较大 的差异，具有较大选育潜力。
几种重要畜禽种和人类及家鼠基因组有关数据
种 牛(Cattle) 绵羊(Sheep) 山羊(Goat) 猪(Pig) 染色体数 2n 60 2n 54 2n 60 2n 38 连锁图上的遗传 标记总数 2100 1040 337 1800 微卫星标 记数 1500 895 307 1400 物理图上 基因数 608 105 202 400 19 连锁群数 31 27 基因组大小(cM) 2900 3400 2740 2200 覆盖比例 (%) >95 >95 88 >95
现代分子生物技术 在优质肉鸡育种中的应用
朱
（四川农业大学
庆
教授、博导）
常规育种技术
外 观
表 现 型
生长发育 产蛋性能
数量遗传分析
本身成绩
同胞成绩
后裔成绩
纯繁
杂交
新品种选育
分子生物技术
分子标记
基 因 型
基因定位 性状连锁 辅助选择
分子标记辅助育种
分子遗传标记－DNA标记
特 点：• 数量大 • 遗来自稳定，不受环境影响 • 呈等显性或完全显性 标 记：
•标记性状相关分析：
分子标记
（标记基因座分析 ）
基因型
（最小二乘分析）
性状
（方差分析检验）
相关分析
•功能基因定位克隆：
确定基因在染色体上的大致位置 （家系连锁分析资料） 获得目的基因DNA片段 突变检测验证和功能分析 （染色体步移等技术） 绘制染色体图谱
（筛选目的基因）
确定含有候选基因的染色体片段
蛋用性状： 开产日龄、开产蛋重、开产体重、300日龄产 蛋量，月产蛋量、蛋品质性状等
分子标记PCR产物检测（自动序列分析）
建立资源群体
性状组合、配合力测定
常规育种方法 分子生物技术
特色突出、性能优良
形成配套新品系、建立商业育种体系
RFLP, RAPD, VNTR, AFLP, mtDNA 等
标记辅助选择的意义
可直接选择基因型
呈等显性，可将杂合子与纯合子区分
可在两种性别任何年龄的个体检测
早期选择，加快选育进展
可阐明家系内遗传变异
对限性性状和年龄限性性状最为有利
标记辅助育种原理
家禽经济性状－数量性状
分子标记
数量性状基因座
10487 1300
21 21 41
1450 2000
100 100
164
34
家 禽 染 色 体 标 记 图 谱
举例说明
—— 优质鸡肉质性状选育
根据研究报道，从家禽基因组中选取与肉质性状相关的标记
根据标记序列进行引物设计 采集血样进行PCR扩增
利用标记进行性状选择
肉质功能基因QTL定位
对PCR产物进行电泳检测 标记与性状相关分析
（QTL）
基因定位 QTL图谱分析
遗传图谱构建
技术路线：
寻找QTL的染色体片断
标记辅助选择
特定基因的功能位点
标定QTL位置
与性状相关的特定基因
找到与QTL连锁的标记
寻找候选基因
• 微卫星检测：
Southern杂交 利用载体基因阳性克隆作序列分析
选择引物
微卫星DNA探针（CA）n
PAGE检测
PCR扩增
四川不同地方鸡种群有较大遗传差异，表现出不 同的遗传距离。
四川不同鸡种群遗传聚类分析
HF
0.2897 0.2897
BF
0.8700
CK
1.1822 0.7135
LK
SH
0.4462
SC
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
图1
不同鸡种群聚类模式图（数字表示相对遗传距离）
与性状相关的分子标记
肉用性状： 体重、日增重、相对－绝对增重、屠宰性能、 料肉比等