2、遗传作图及基因定位(综述)写的很好解析

二、分离群体类型的选择
• 根据其遗传稳定性可将分离群体分成两大类：一类称为暂 时性分离群体，如F2、F3、F4、BC、三交群体等，这类 群体中分离单位是个体，一经自交或近交其遗传组成就会 发生变化，无法永久使用。另一类称为永久性分离群体， 如RI、DH群体等，这类群体中分离单位是株系，不同株 系之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。这类群体可通过自交或近 交繁殖后代，而不会改变群体的遗传组成，可以永久使用。 • 构建DNA连锁图谱可以选用不同类型的分离群体，它们 各有其优缺点，因此应结合具体情况选用。
• 复合区间作图法也存在一些问题，主要 有： • 不能分析上位性及 QTL 与环境互作等复 杂的遗传效应；
3.4多重区间作图法（Multiple Interval Mapping, MIM）
• 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。 • 利用MIM法还能估计和分析QTL之间的上位性、 个体的基因型值和数量性状的遗传力。但其计 算相当复杂，而且如何确定合适的临界值目前 尚无理论支持。
3.2区间作图法（Interval mapping, IM）
• 鉴于单标记方法存在的问题，Lander 和 Bostein(1989)提出了基于两个侧邻标记 的区间作图法。
• 该方法借助于完整的分子标记连锁图谱，计算 基因组任意位置上两个相邻标记之间存在或不 存在QTL的似然比的对数（LOD值）。 • 根据整个染色体上各点处的LOD值可以检测出 一个QTL在该染色体上存在与否的似然图谱。 当LOD值超过某一给定的临界值时，即表明存 在一个QTL， • 其置信区间为对应于峰两侧各下降 1 个 LOD 值 的图谱区间。
三、群体大小的确定
遗传图谱的分辨率和精度，很大程度上取决于群体大小。群 体越大，则作图精度越高。但群体太大，不仅增大实验工作 量，而且增加费用。因此确定合适的群体大小是十分必要的。 在实际工作中，构建分子标记骨架连锁图可基于大群体中的 一个随机小群体（如150个单株或家系），当需要精细地研 究某个连锁区域时，再有针对性地在骨架连锁图的基础上扩 大群体。这种大小群体相结合的方法，既可达到研究的目的， 又可减轻工作量。 总的说来，在分子标记连锁图的构建方面，为了达到彼此 相当的作图精度，所需的群体大小的顺序为F2>RI>BC1和 DH。
• 与单标记分析法相比，区间作图法具有 以下优点： • ①能从支持区间推断QTL的可能位置； • ②可利用标记连锁图在全基因组系统地 搜索 QTL ，假如一条染色体上只有一个 QTL,QTL 的位置和效应估计渐近于无偏； • ③ QTL 检测所需的个体数大大减少。区 间作图法一度成为 QTL 作图的标准方法。
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。 • 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。亲本间的差异过 大，杂种染色体之间的配对和重组会受到抑制，导 致连锁座位间的重组率偏低，并导致严重的偏分离 现象，降低所建图谱的可信度和适用范围；严重的 还会降低杂种后代的结实率，甚至导致不育，影响 分离群体的构建。
• 但传统的单标记分析方法存在许多缺点： • ①不能确定标记是与一个QTL连锁还是与几个 QTL连锁； • ②无法确切估计QTL的可能位置； • ③遗传效应与重组率混合在一起，导致低估了 QTL的遗传效应； • ④容易出现假阳性； • ⑤检测效率不高，所需的个体数较多, • ⑥对于某标记而言，基因型缺失的个体必须剔 除。
（一）F2代群体 F2群体是常用的作图群体，迄今大多数植物的DNA标记连锁图谱 都是用F2群体构建的。不论是自花授粉植物，还是异花授粉植物， 建立F2群体都是容易的，这是使用F2群体进行遗传作图的最大优点。 但F2群体的一个不足之处是存在杂合基因型。对于显性标记，将无 法识别显性纯合基因型和杂合基因型。由于这种基因型信息简并现象 的存在，会降低作图的精度。而为了提高精度，减小误差，则必须使 用较大的群体，从而会增加DNA标记分析的费用。
建立RI群体是非常费时的。在实际研究中，人们往往 无法花费那么多时间来建立一个真正的RI群体，所以常常 使用自交6~7代的“准”RI群体。
在RI群体中，每一分离座位上只存在两种基 因型，且比例为1:1。 RI群体的优点是可以长期使用，可以进行重 复试验。因此它除了可用于构建分子标记连锁图 外，特别适合于数量性状基因座（QTL）的定位 研究。但是，考虑到构建RI群体要花费很长时间， 如果仅是为了构建分子标记连锁图的话，选用RI 群体是不明智的。另外，异花授粉植物由于存在 自交衰退和不结实现象，建立RI群体也比较困难。
3.1 单标记分析法
• 单标记分析法就是通过t 测验、方差分析、回 归分析、似然比测验或最大似然估计，比较某 一标记不同基因型数量性状表型值间的差异， 如果差异显著，则说明控制数量性状的QTL与 该标记有连锁，进而估计其效应。 • 单标记分析法有一个显著的优点，即不需要完 整的标记连锁图，因而早期的QTL定位研究多 采用这种方法。
F2群体的另一个缺点是不易长期保存，有性繁殖一代后，群体的 遗传结构就会发生变化。为了延长F2群体的使用时间，一种方法是 对其进行无性繁殖，如进行组织培养扩繁。但这种方法不Baidu Nhomakorabea所有的植 物都适用，且耗资费工。另一种方法是使用F2单株的衍生系（F3株 系或F4家系）。将衍生系内多个单株混合提取DNA，则能代表原F2 单株的DNA组成。为了保证这种代表性的真实可靠，衍生系中选取 的单株必须是随机的，且数量要足够多。这种方法对于那些繁殖系数 较大的自花授粉植物（如水稻、小麦等）特别适用。
3、QTL定位的方法
• QTL定位就是检测分子标记与QTL间的连锁关 系，同时还可以估计QTL的效应。 • 利用DNA标记进行QTL定位的遗传学基础是： 当分子标记与某一个性状的QTL连锁时，不同 标记基因型的个体的表型值将存在显著差异， 分析这种差异，就可推断与分子标记相连锁的 QTL的位置和方法。 • 与饱和遗传图谱的构建相适应，QTL定位的统 计分析方法也在不断发展。
（四）DH群体
高等植物的单倍体（Haploid）是含有配子染色体数 的个体。单倍体经过染色体加倍形成的二倍体称为加倍单 倍体或双单倍体（DH）。DH植株是纯合的，自交后即产 生纯系，因此DH群体可以稳定繁殖，长期使用，是一种 永久性群体。 DH群体直接从F1花粉经培养产生，因而建立DH群体 所需时间不多。但是，产生DH植株有赖于花培技术。有 些植物的花药培养非常困难，就无法通过花培来建立DH 群体。另外，植物的花培能力跟基因型关系较大，因而花 培过程会对不同基因型的花粉产生选择效应，从而破坏 DH群体的遗传结构，造成较严重的偏分离现象，这会影 响遗传作图的准确性。因此，如果是以构建分子标记连锁 图为主要目的的话，DH群体不是一种理想的作图群体。
• 复合区间作图法的主要优点是： • ①仍采用QTL似然图来显示QTL的可能位置及 显著程度，从而保持了区间作图法的优点； • ②一次只检验一个区间，把对多个QTL的多维 搜索降低为一维搜索； • ③假如不存在上位性和QTL与环境互作，QTL 的位置和效应估计是渐近无偏的； • ④以所选择的多个标记为条件，在较大程度上 控制了背景遗传效应，提高了作图的精度和效 率。
Name Mapmaker/QT L Q T L Cartographer Map manager QT QGeneTM MapQTLTM PLABQTL MQTL Multimapper The QTL Café Epistat QTLMapper
Source ftp://genome.wi.mit.edu/pu b/mapmaker3 http://statgen.ncsu.edu/qtlc art/ http://mcbio.med.buffalo.e du/mapmgr.html qgene@clarityconnect.co m http://www.cpro.dlo.nl/cbw/ http://www.unihohenheim.d e/-ipspwww/soft.html ftp://gnome.agrenv.mcgill.c a/pub/genetics/ http://www.RNI.Helsinki.FI/ ~mjs/ http://sun1.bham.ac.uk/g.g .seaton/ http://www.larklab.4biz.net/ epistat.htm http://ibi.zju.edu.cn/softwar e/qtlmapper/
• 但区间作图法仍存在许多问题： • 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。
3.3 复合区间作图法（Composite Interval
Mapping, CIM） • 复合区间作图法是Zeng系统研究了多元 线性回归方法(一个因变量和多个自变量 间的相关关系)进行QTL作图的理论基础， 进而提出把多元回归与区间作图结合起 来的QTL定位方法。 • 该方法中拟合了其它遗传标记，即在对 某一特定标记区间进行检测时，将其它 与QTL连锁的标记也拟合在模型中以检 测背景遗传效应。
• 利用重组自交系间互交构建的永久性 F 2 群体 （Immortalized F2），具有以下突出优点： • ①基因型组成类似于 F2群体 , 具有丰富的遗传 信息； • ②与F2每种基因型仅一个单株相比，永久性F2 群体可有大量植株为同一基因型。 • 该群体兼具F2和永久性作图群体的优势，为遗 传研究提供了新的材料类型。
3.5基于混合线性模型的复合区间作图法 （Mixed Composite Interval Mapping） • 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。
• 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。 • 利用这些效应估计值 , 可预测基于 QTL 主效应 的普通杂种优势和基于QTL 与环境互作效应的 互作杂种优势。 但该模型在检测上位性效应、基因型与环 境互作效应的灵敏度有限，不同重复资料间的 吻合性不高。
（二）BC1群体
BC1（回交一代）也是一种常用的作图群体。BC1群 体中每一分离的基因座只有两种基因型，它直接反映了 F1代配子的分离比例，因而BC1群体的作图效率最高， 这是它优于F2群体的地方。
虽然BC1群体是一种很好的作图群体，但它也与F2群 体一样，存在不能长期保存的问题。可以用F2中使用的 类似方法来延长BC1群体的使用时间。另外，对于一些人 工杂交比较困难的植物，BC1群体也不太合适，因为一是 难以建立较大的BC1群体，二是容易出现假杂种，造成作 图的误差。
（三）RI群体
RI（重组自交系）群体是杂种后代经过多代自交而产 生的一种作图群体，通常从F2代开始，采用单粒传的方 法来建立。由于自交的作用是使基因型纯合化，因此，RI 群体中每个株系都是纯合的，因而RI群体是一种可以长期 使用的永久性分离群体。理论上，建立一个无限大的RI群 体，必须自交无穷多代才能达到完全纯合；建立一个有限 大小的RI群体则只需自交有限代。然而，即使是建立一个 通常使用的包含100~200个株系的RI群体，要达到完全纯 合，所需的自交代数也是相当多的。
第三章 遗传作图及基因/QTL定位
1、作图群体的建立
• 建立完整的、高密度的分子遗传图谱是研究数 量性状基因的前提。 • 构建遗传图谱的主要环节包括： • ①根据遗传材料之间的多态性确定亲本组合,建 立作图群体（作图成功和高效的关键）; • ②群体中不同植株或品系的标记基因型的分析； • ③标记间连锁群的确立。