第七章 分子标记辅助选择

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分子标记辅助选择的原理标准版文档

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r
F1杂种中DNA标记的带型
RR Rr rr (1-P)2 2P(1-P) P2
在F2分离群体中分子标记类型 即MM,Mm,mm
MM类型的分子标记所代表的目标基因型及 其频率
种子生产与经营专业教学资源库
最 少 应 选 株 数
重组率 标记与目标基因间的重组率与F2群体 中标记辅助选择最少应选株数的关系
重组值为P,当基因纯合时,则 跟踪目标基因的标记度。
RR 概率为 : ( 1-P ) 三、分子标记辅助选择的条件
2
理想的分子标记应该是建立在 PCR 技术基础上,重复性高,在广泛基因背景下都能表达,在不同研究者中能相互交换使用,并能有效
Rr 概率为 跟踪目标基因的标记,如SSR标记。
2.具有在大群体中利用分子标记进行筛选的有效手段, 主要是应用PCR技术。
3.筛选技术在不同实验室间重复性好,且具有经济、 易操作的特点。
4.具有实用化程度高并能协助育种家作出抉择的计算 机数据处理软件。
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标记基因型 P :M 具有在大群体中利用分子标记进行筛选的有效手段,主要是应用PCR技术。
理想的分子标记应该是建立在 PCR 技术基础上,重复性高1,在广泛基因背景下都能表达,在不同研究者中能相互交换使用,并能有效
跟踪目标基因的标记,如SSR标记。 种子生产与经营专业教学资源库
P2:m
F :Mm 种子生产与经营专业教学资源库
Rr 概率为 :2P(1-P)
:2P(1-P)
rr 概率为仅为 :P2
选择的正确率随重组率的增加而迅速下降。重组值越
小,其错选率越低。
种子生产与经营专业教学资源库

草育种学分子标记辅助选择

草育种学分子标记辅助选择

分子标记的种类
SNP 单核苷酸多态性 ( Single Nucleotide Polymorphism)
CAPS 酶切扩增多态性序列
(cleaved amplified polymorphism sequences)
SRAP序列相关扩增多态性
(Sequence- related Amplified Polymorphism)
代换片段长度 (cM )
代换片段长度分布
水稻第10染色体的代换片段
黑米
分子标记辅助选择
聚合育种
突变体的鉴定和遗传分析
突变体的鉴定和遗传分析
突变基因定位

作图群体的构建

分子标记的选择 引物多态性筛选
初步的基因定位


引物多态性筛选
杂种鉴定
全基因组筛选
PSM157 Chr-9
中 花 11
随机扩增多态性DNA(RAPD)
(random amplified polymorphic DNA) 扩增片段长度多态性(AFLP) (Amplified Fragment LengthPoly morphisms) 序列特异扩增区域(SCAR) ( Sequence Characterized Amplified Regions )
分子标记与作图群体
分子标记的种类 作图群体的类型 基因定位
分子标记核心技术

电泳技术 限制性内切酶 PCR技术
电泳技术
1809 首次发现电泳现象 1948 瑞典Tiselius获得诺
贝尔化学奖.
1959创建了聚丙烯酰胺
凝胶电泳
电泳的分类
限制性内切酶
来自I型限制性内切酶 在识别位点很远的地方任意切割DNA链 II型限制性内切酶 在其识别位点之中或临近的确定位点特异地切 开DNA链 III型限制性内切酶 在识别位点之外切开DNA链,并且要求识别位 点是反向重复序列;它们很少能产生完全切割 的片段,因而不具备实用价值

植物遗传标记与分子标记辅助选择

植物遗传标记与分子标记辅助选择

第七章植物遗传标记与分子标记辅助选择1、名词解释遗传标记:指可以稳定遗传的,易于识别的特殊的遗传多态性形式。

分子标记,指分子水平上可标识的遗传多态性。

PCR,聚合酶链式反应RFLP,限制性片段长度多态性标记RAPD,随机扩增多态性SSR,简单重复序列AFLP ,扩增片段长度多态性QTL, 数量性状座位MAS分子标记辅助选择2.遗传标记分为几类?各类标记的优缺点?1、形态标记 a 简单直接经济方便,容易观察记载b数量少,难以建立饱和的遗传图,受环境影响大,有些标记与发育不良性状连锁。

2、细胞学标记 a 能明确显示遗传多态性的细胞学特征。

b 鉴定困难,材料保存代价高,标记数目有限,难以开展精细定位。

3、生化标记a可通过直接采集组织、器官等少量样品进行分析,能直接反映基因产物的差异,受环境影响小。

B 标记数量有限,不能满足遗传和育种的需要,每一种同工酶标记都需特殊的显色方法和技术,某些酶的活性具有发育和组织特异性。

4 分子标记a (1)直接以DNA的形式表现,在生物体的各个组织、各个发育阶段均可检测到,不受季节、环境限制,不存在表达与否等问题;(2)数量极多,遍布整个基因组,可检测座位几乎无限;(3)多态性高,自然界存在许多等位变异,无须人为创造;(4)表现为中性,不影响目标性状的表达;(5)许多标记表现为共显性的特点,能区别纯合体和杂合体。

3.分子标记包括哪几大类?RFLP、RAPD、SSR、AFLP标记的优缺点?①基于杂交的分子标记,如RFLP即限制性长度片段多态性)。

②基于PCR的分子标记,③基于DNA序列和芯片的分子标记,如SNP单核苷酸多态性)。

RFLP优点:具有共显性、重复性、稳定性好的特点。

缺点:探针必须是单拷贝或寡拷贝,检测所需样本DNA量大,实验操作较繁琐,成本较高,探针制备较麻烦,如果利用放射性同位素,易造成环境污染,检测周期长,如果用非放射性物质,杂交信号较弱,灵敏度低,价格较高。

(完整版)分子标记辅助选择育种

(完整版)分子标记辅助选择育种

分子标记辅助选择育种传统的育种主要依赖于植株的表现型选择(Phenotypieal selection) 。

环境条件、基因间互作、基因型与环境互作等多种因素会影响表型选择效率。

例如抗病性的鉴定就受发病的条件、植株生理状况、评价标准等影响;品质、产量等数量性状的选择、鉴定工作更困难。

一个优良品种的培育往往需花费7〜8年甚至十几年时间。

如何提高选择效率,是育种工作的关键。

育种家在长期的育种实践中不断探索运用遗传标记来提高育种的选择效率与育种预见性。

遗传标记包括形态学标记、细胞学标记、生化标记与分子标记。

棉花的芽黄、番茄的叶型、抗TMV的矮黄标记、水稻的紫色叶鞘等形态性状标记,在育种工作中曾得到一定的应用。

以非整倍体、缺失、倒位、易位等染色体数目、结构变异为基础的细胞学标记,在小麦等作物的基因定位、连锁图谱构建、染色体工程以及外缘基因鉴定中起到重要的作用,但许多作物难以获得这类标记。

生化标记主要是利用基因的表达产物如同工酶与贮藏蛋白,在一定程度上反映基因型差异。

它们在小麦、玉米等作物遗传育种中得到应用。

但是它们多态性低,且受植株发育阶段与环境条件及温度、电泳条件等影响,难以满足遗传育种工作需要。

以DNA多态性为基础的分子标记,目前已在作物遗传图谱构建、重要农艺性状基因的标记定位、种质资源的遗传多样性分析与品种指纹图谱及纯度鉴定等方面得到广泛应用,尤其是分子标记辅助选择(molecular marker-as —sisted selection , MAS育种更受到人们的重视。

第一节分子标记的类型和作用原理一、分子标记的类型和特点按技术特性,分子标记可分为三大类。

第一类是以分子杂交为基础的DNA标记技术,主要有限制性片段长度多态性标记(Restriction fragment length polymorphisms,RFLP标记);第二类是以聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction ,PCR反应)为基础的各种DNA指纹技术。

分子标记辅助选择步骤及所需药品配方

分子标记辅助选择步骤及所需药品配方

附录1:实验程序及所用溶液配方实验程序1:DNA小量提取法(SDS小量提取法)1. 取每个水稻样本新鲜叶片2cm左右于1.5 eppondorf管中,加入液氮磨碎。

2. 加入700ul已预热至650C 的SDS抽取液,迅速搅匀后置于650C水中,温浴30min。

3. 加入200ul 5MKAc混合液,颠倒充分混匀,冰浴30min后,40C 8000转离心5min,将上层液倒入另一新的1.5ml eppondorf管中。

4. 加入等体积的异丙醇,置于-200C 30min,40C 10000转离心4min。

5. 弃上清,加入70% 乙醇清洗,晾干。

6. 将风干的DNA溶于100ul TE溶液中,存于40C备用。

实验程序2:DNA大量提取法(SDS大量提取法)1.准备工作:将DNA提取液放于650C的水浴锅中预热,将异丙醇放于-200C冰箱中预冷,选好50 ml的离心管灭菌。

2.每个水稻样本新鲜叶片取1-3g,剪碎,放入研钵,加入液氮磨碎。

3.将研磨好的叶片转于50ml的离心管中,加入20ml已预热至650C 的SDS抽取液,迅速搅匀后置于650C水中,温浴20min,以使反应充分完全。

4.取出离心管,加入5 ml 5MKAc混合液,颠倒充分混匀,冰浴20min,冰浴期间要将离心管上下颠倒数次。

5.加入15ml氯仿,嫩叶片会起泡沫,老叶片则变成墨绿或变黑。

室温下以3000(10000 rmp的速度离心 3min),将上层液倒入另一新的50 ml离心管中。

6.加入等体积的异丙醇,轻轻摇晃直至形成DNA絮状沉淀。

7.待DNA结块,用玻棒挑出DNA,用75%乙醇清洗两次,将乙醇到掉,晾干。

8. 将风干的DNA溶于500ul TE溶液中,存于40C备用。

SDS抽提液1M Tris-Hcl 100ml Ph 8.00.5MEDTA 100ml pH 8.05MNaCl 100ml10%SDS (十二烷基硫酸钠)) 125ml加蒸馏水定容至1000ml。

第七章 分子标记辅助选择 PPT课件

第七章 分子标记辅助选择 PPT课件
第七章 分子标记辅助选择
一、质量性状的标记辅助选择 二、数量性状的标记辅助选择 三、标记辅助选择的应用研究 四、标记辅助选择的发展策略
➢选择是指在一个群体中选择符合要求的基因型。
➢传统育种通过表现型间接对基因型进行选择, 存在许多缺陷。
➢分子标记为实现对基因型的直接选择提供了可 能,通过对分子标记基因型的检测,就能获知目 标基因的基因型。
直接依据个体的基因型进行选择,即对每个 目标QTL利用其两侧相邻标记或单个紧密连锁 的标记进行选择,这是才真正的标记辅助选择。
数量性状QTL标记辅助选择的困难:初级定 位,效应小的QTL未被检测。
用3个相邻的连锁标记进行跟踪选择(保证QTL位于 目标区段内)
QTL位于染色体中部
QTL位于染色体末端
6、可提高回交育种效率
利用传统回交方法将一个野生种的优良基因转移 到栽培品种中,回交20代以上还有可能带有100个以 上的其它非期望基因。如果是数量性状位点(QTL) 的转移,由于上位效应问题和连锁累赘更为复杂,将 更加困难。
利用分子标记可以允许选择出那些含有重组染色 体(打破了连锁累赘)的个体,从而帮助减小不需要 的染色体片断,从而提高育种效率至少10倍以上。另 外,对隐性性状可以进行不间断的回交(传统回交中 是隔代回交),从而提高基因的回交转移速度。
2)、双标记选择
❖ 同时用两侧相邻的两个标记对目标基因
进行跟踪选择,可大大提高选择的正确
率。
M1 Q M2 ╳ m1 q m2
M1 Q M2 亲本型:比例高
M1 q M2 双交换型:比例低
在单交换间无干扰的情况下,在F2代通过选择 标记基因型MlM2/MlM2而获得目标基因型Q/Q的概 率为:
在两标记间的图距固定的情况下,r1=r2(亦即目标 基因正好位于两标记之间的中点)为最坏的情形,这 时的选择正确率为最小。 在实际情况中,单交换间一般总存在干扰,使得双交 换概率更小,因而双标记选择的正确率要比理论期望 值更高。

分子标记辅助选择育种

分子标记辅助选择育种

分子标志辅助选择育种传统的育种主要依靠于植株的表现型选择(Phenotypieal selection) 。

环境条件、基因间互作、基因型与环境互作等多种要素会影响表型选择效率。

比如抗病性的判定就受发病的条件、植株生理状况、评论标准等影响;质量、产量等数目性状的选择、判定工作更困难。

一个优秀品种的培养常常需花销 7~8 年甚至十几年时间。

如何提升选择效率,是育种工作的重点。

育种家在长久的育种实践中不停探究运用遗传标志来提升育种的选择效率与育种预示性。

遗传标志包含形态学标志、细胞学标志、生化标记与分子标志。

棉花的芽黄、番茄的叶型、抗TMV的矮黄标志、水稻的紫色叶鞘等形态性状标志,在育种工作中曾获取必定的应用。

以非整倍体、缺失、倒位、易位等染色体数目、构造变异为基础的细胞学标志,在小麦等作物的基因定位、连锁图谱建立、染色体工程以及外缘基因鉴定中起到重要的作用,但很多作物难以获取这种标志。

生化标志主假如利用基因的表达产物好像工酶与储藏蛋白,在必定程度上反应基因型差别。

它们在小麦、玉米等作物遗传育种中获取应用。

可是它们多态性低,且受植株发育阶段与环境条件及温度、电泳条件等影响,难以知足遗传育种工作需要。

以 DNA多态性为基础的分子标志,目前已在作物遗传图谱建立、重要农艺性状基因的标志定位、种质资源的遗传多样性剖析与品种指纹图谱及纯度判定等方面获取宽泛应用,特别是分子标志辅助选择(molecular marker-as—sisted selection,MAS)育种更遇到人们的重视。

第一节分子标志的种类和作用原理一、分子标志的种类和特色按技术特征,分子标志可分为三大类。

第一类是以分子杂交为基础的 DNA标志技术,主要有限制性片段长度多态性标志(Restriction fragment length polymorphisms ,RFLP标志 ) ;第二类是以聚合酶链式反响 (Polymerase chain reaction ,PCR反响 ) 为基础的各样DNA指纹技术。

《分子标记辅助选择》幻灯片

《分子标记辅助选择》幻灯片

分子标记具有明显的优越性:
直接以DNA的形式表现,在各个组织、各发育 时期均可检测,不受季节、环境限制,不存在 是否表达的问题;
数量多,普及整个基因组,检测位点近乎无限;
多态性高,自然存在着许多等位变异,不需要 专门创造特殊的遗传材料;
表现为中性,即不影响目标形状的表达,与不 良性状无必然的连锁;
☆共显性,能够准确判别所有可能的基因型。
• 传统的标记有: • 1、形态学标记:主要指ห้องสมุดไป่ตู้些具有鲜明外
部特征的质量性状,并可以通过表型来推断 其基因型,如毛色、有无犄角等; • 2、细胞学标记:是指染色体形态、数目 和构造的变异,用具有异常染色体的个体与 具有正常染色体的个体杂交或用染色体替换 等手段,可对一些基因进展定位; • 3、生化标记:是在血液或乳中的蛋白质
CAPs
• 又称PCR-RFLP • 即利用特定引物进展PCR扩增,将PCR产物用限
制性内切酶酶切,检测酶切片段大小差异,观察 其多态性。
RAPD
• randomly amplified polymorphic DNA---随 机扩增多态性DNA
• 是基于PCR技术的分子标记,它是用随机序列组 成的寡核苷酸作为引物,通过专门的PCR反响扩 增所获得的长度不同的多态性DNA片段。
AFLP分析步骤:
选用识别4碱基酶切位点的内切酶MseI和识别6碱基酶 切位点的EcoRI〔按概率计算,前者识别的酶切位点 较后者多〕共酶解总DNA;
参加人工合成的并能与MseI,EcoRI两端点连接的接头 分子,再参加分别与两端特异靶序列〔包括两端接头 序列,酶切位点序列以及在3’端延伸的3个随机碱基〕 互补的引物分子进展PCR扩增。
《分子标记辅助选择》幻 灯片

第七章 分子标记辅助选择

第七章 分子标记辅助选择

2、标记值选择
以个体标记值为依据的选择称为标记值选择。
利用完整的分子标记连锁图进行QTL定位分析,原则上能够 估计出个体的加性效应值。但要得到个体加性效应值的精 确估值,必须进行QTL的精细定位。 在加性模型下,性状—标记回归方程为:
y 为个体的表型值, µ为模型均值;ɑ i 为第 i 标记的加性效 应值;χ i为第i标记基因型指示变量,对应于基因型MM、 Mm和mm分别取1、0和-1;ε 为环境误差;N为标记数。
(2)背景选择可以避免或减轻连锁累赘 连锁累赘是指有利基因 ( 目标基因 ) 与不利基因 (非目标基因)间的连锁。 传统回交育种难以消除连锁累赘。
在传统的回交育种中,即使回交20代,在目标基因周围还 能发现长达10cM的供体亲本染色体片段(约包含几百个基 因)。
用高密度的分子标记连锁图进行辅助选择就有 可能直接选择到在目标基因附近发生了重组的个 体。
一、质量性状的标记辅助选择

应用
①表现型的测量不容易或费用太高时。 ②表现型只在个体发育后期表现,但需要在个体 发育早期(甚至是对种子)进行选择。 ③除目标基因外,还需要对基因组的其他部分 (即遗传背景)进行选择时。 ④某些表现质量 - 数量性状特征的性状,如生物 抗性与非生物性。
1、前景选择
对目标基因的选择称为前景选择(foreground
应用逐步回归分析可以筛选出对目标性状效应 明显的标记,然后将它们的加性效应估值算出个 体的标记值 个体的标记值为:
标记值m是个体加性效应值的近似值,其近似程度取决于
P=δ2M/δ2G
3、指数选择

用表型值和标记值构建一个选择指数,依选择指数 进行选择。
Ζ 为表型值,m为标记值,bz和bm为权重系数(bz十bm=1)

(完整版)分子标记辅助选择育种

(完整版)分子标记辅助选择育种

分子标记辅助选择育种传统的育种主要依赖于植株的表现型选择(Phenotypieal selection)。

环境条件、基因间互作、基因型与环境互作等多种因素会影响表型选择效率。

例如抗病性的鉴定就受发病的条件、植株生理状况、评价标准等影响;品质、产量等数量性状的选择、鉴定工作更困难。

一个优良品种的培育往往需花费7~8年甚至十几年时间。

如何提高选择效率,是育种工作的关键。

育种家在长期的育种实践中不断探索运用遗传标记来提高育种的选择效率与育种预见性。

遗传标记包括形态学标记、细胞学标记、生化标记与分子标记。

棉花的芽黄、番茄的叶型、抗TMV的矮黄标记、水稻的紫色叶鞘等形态性状标记,在育种工作中曾得到一定的应用。

以非整倍体、缺失、倒位、易位等染色体数目、结构变异为基础的细胞学标记,在小麦等作物的基因定位、连锁图谱构建、染色体工程以及外缘基因鉴定中起到重要的作用,但许多作物难以获得这类标记。

生化标记主要是利用基因的表达产物如同工酶与贮藏蛋白,在一定程度上反映基因型差异。

它们在小麦、玉米等作物遗传育种中得到应用。

但是它们多态性低,且受植株发育阶段与环境条件及温度、电泳条件等影响,难以满足遗传育种工作需要。

以DNA多态性为基础的分子标记,目前已在作物遗传图谱构建、重要农艺性状基因的标记定位、种质资源的遗传多样性分析与品种指纹图谱及纯度鉴定等方面得到广泛应用,尤其是分子标记辅助选择(molecular marker-as—sisted selection,MAS)育种更受到人们的重视。

第一节分子标记的类型和作用原理一、分子标记的类型和特点按技术特性,分子标记可分为三大类。

第一类是以分子杂交为基础的DNA标记技术,主要有限制性片段长度多态性标记(Restriction fragment length polymorphisms,RFLP标记);第二类是以聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR反应)为基础的各种DNA指纹技术。

分子标记辅助选择家禽生产学名词解释

分子标记辅助选择家禽生产学名词解释

分子标记辅助选择家禽生产学名词解释1. 引言家禽生产学是研究家禽饲养及相关技术的学科。

在家禽生产学中,分子标记辅助选择是一种利用分子标记技术来辅助选择家禽的繁殖和育种的方法。

本文将对分子标记辅助选择、家禽生产学及相关名词进行解释和阐述。

2. 家禽生产学家禽生产学是畜牧兽医学的一个分支学科,主要研究家禽的饲养、繁殖、疾病防治和产品加工等方面的知识和技术。

家禽生产学的目标是通过科学的饲养管理和育种选择,提高家禽的生产效益和产品质量。

家禽生产学涉及的主要内容包括:2.1 家禽的分类和特性家禽包括鸡、鸭、鹅、火鸡等禽类动物。

不同种类的家禽在形态、习性、生理特性等方面存在差异,对其进行分类和了解其特性对于科学饲养和育种选择具有重要意义。

2.2 家禽的饲养管理家禽的饲养管理是指通过合理的饲养措施,提供适宜的饲料、饮水、环境和疾病防控等条件,以满足家禽的生长、发育和繁殖等需求,保证家禽的健康和生产性能。

2.3 家禽的繁殖和育种家禽的繁殖和育种是通过选择优良个体,进行配对交配,以提高家禽的生产性能和适应性。

传统的繁殖和育种方法往往需要长时间的观察和鉴定,而分子标记辅助选择则可以加快育种进程。

3. 分子标记辅助选择3.1 分子标记技术分子标记是指在基因组中存在的可检测的DNA序列,通过特定的实验方法可以将其检测出来。

常用的分子标记技术包括PCR(聚合酶链式反应)、RFLP(限制性片段长度多态性)和SNP(单核苷酸多态性)等。

3.2 分子标记辅助选择的原理分子标记辅助选择是利用分子标记技术对家禽的基因型进行分析,从而预测其表型性状。

通过确定与目标性状相关的分子标记,可以快速、准确地选择具有优良性状的个体。

3.3 分子标记辅助选择的应用分子标记辅助选择在家禽生产学中的应用主要包括以下几个方面:3.3.1 优良基因的筛选通过分析家禽的基因组,可以筛选出与生产性能、抗病性和适应性等相关的优良基因。

这些基因可以用于育种选择,提高家禽的生产效益和抗病能力。

农业科学专业农作物育种的分子标记辅助选择技术研究

农业科学专业农作物育种的分子标记辅助选择技术研究

农业科学专业农作物育种的分子标记辅助选择技术研究随着人口的增长和食品需求的不断增加,农业科学专业的研究者们面临着巨大的挑战,需要提高农作物的产量和品质。

在这个背景下,分子标记辅助选择技术成为了农作物育种的重要手段之一。

本文将探讨农业科学专业农作物育种的分子标记辅助选择技术的研究进展和应用前景。

一、分子标记辅助选择技术的概述分子标记辅助选择技术是一种利用分子标记对农作物进行选择和育种的方法。

通过分析农作物基因组中的特定位点,可以快速、准确地鉴定和选择具有优良性状的个体。

这种技术不仅可以提高育种效率,还可以减少传统育种中的时间和资源消耗。

二、分子标记辅助选择技术的研究进展1. 分子标记的种类目前,常用的分子标记包括DNA标记、SNP标记和SSR标记等。

这些标记可以通过PCR扩增和测序等方法进行检测和分析。

2. 分子标记的应用分子标记辅助选择技术在农作物育种中的应用非常广泛。

例如,可以利用分子标记对抗病性、耐逆性和品质等性状进行选择。

此外,分子标记还可以用于亲本选择、杂交组合优选和种质资源鉴定等方面。

3. 分子标记辅助选择技术的优势与传统育种方法相比,分子标记辅助选择技术具有以下优势:(1)高效性:可以快速筛选出具有目标性状的个体,提高育种效率;(2)准确性:通过分子标记可以准确鉴定和选择目标基因型;(3)经济性:相对于传统育种方法,分子标记辅助选择技术可以节省时间和资源。

三、分子标记辅助选择技术的应用前景分子标记辅助选择技术在农作物育种中的应用前景非常广阔。

随着分子标记技术的不断发展和完善,我们可以更加精确地选择和改良农作物的性状。

此外,分子标记辅助选择技术还可以与其他育种方法相结合,进一步提高育种效率和品质。

四、分子标记辅助选择技术的挑战和解决方案尽管分子标记辅助选择技术在农作物育种中具有巨大的潜力,但仍然面临一些挑战。

例如,分子标记的选择和设计、标记与性状之间的关联性等问题。

为了解决这些问题,我们需要加强对分子标记技术的研究和应用,提高标记的选择和设计的准确性,加强标记与性状之间的关联性研究。

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SCAR标记检测
多代回交
平均病斑长度 <2cm 3.72cm,4.35cm 10.48cm
46个纯合抗性系
T71 新恢复系 组合 协优T71 明恢63 对照 汕优63
1)还没有哪个数量性状的全部QTL被精确地定位出来。 2)在育种过程中同时对许多目标基因(QTL)进行选择是一个 比较复杂的问题。 3)上位性效应会影响选择的效果,使选育结果不符合预期的 目标。
4)不同数量性状间可能存在遗传相关。
数量性状选择的方法
1、表型值选择
传统的选择方法。
在基因型值中,只有加性效应成分才可以真实地从 上代遗传给下代,基因的加性效应值越高,依据表 型值选择效率越高。加性效应值可以狭义遗传力近 似表示。
一、质量性状的标记辅助选择

应用
①表现型的测量不容易或费用太高时。 ②表现型只在个体发育后期表现,但需要在个体 发育早期(甚至是对种子)进行选择。 ③除目标基因外,还需要对基因组的其他部分 (即遗传背景)进行选择时。 ④某些表现质量 - 数量性状特征的性状,如生物 抗性与非生物性。
1、前景选择
对目标基因的选择称为前景选择(foreground
3、允许早期选择
产量和后期叶部或穗部性状;多年生植物
4、允许更广泛和强度更大的选择
对幼苗的选择还可以允许把更多的群体纳入研究选择 的对象之中,从而可以对其施加更大强度的选择压力。 同时,还可利用分子标记同时对几个性状(如几种抗 病虫性和产量)进行选择。
5、可进行非破坏性性状评价和选择
利用分子标记技术只需少量叶片或其它组织,植株还 可继续生长至成熟,以便育种工作者同时对该育种群 体进行其它性状的选择
在两标记间的图距固定的情况下,r1=r2(亦即目标 基因正好位于两标记之间的中点)最坏的情形,这 时的选择正确率为最小。 在实际情况中,单交换间一般总存在干扰,使得双交 换概率更小,因而双标记选择的正确率要比理论期望 值更高。
标记与目标基因间的重组率与F2群体中标记辅助 选择正确率的关系
标记与目标基因间的重组率与F2群体中标记辅助选 择最小应选株数的关系
不论是标记值选择还是指数选择, 都只在选择早期有优越性,在高世 代则宜用表型值选择来获得进一步 的遗传进度。
4、基因型选择

标记值选择和指数选择都只是 (通过基因型的 加性效应值)对基因型的间接选择,与表型值 选择没有本质的区别。 不同的基因型可能产生相同的基因型值,依 基因型值的选择存在着遗传信息的简并或丢 失,尤其是效应较小的QTL有利等位基因的丢 失。
栽培番茄×野生番茄的F2个体的图示基因型
根据图示基因型,可以同时对前景和背景进行 选择。应首先进行前景选择,以保证不丢失目标 基因,然后再对中选的个体进一步进行背景选择, 以加快育种进程。
3、基因聚合

基因聚合 (gene Pyramiding) 是指将分散在不 同品种中的有用基因聚合到同一个基因组中。
2、背景选择

对基因组中除了目标基因之外的其他部分 ( 即遗传 背景)的选择,称为背景选择(background selection)。 背景选择涉及到全基因组的选择。选择的标记能够 覆盖整个基因组。要有完整的分子标记连锁图。


必须知道每条染色体的组成。
当个体中覆盖全基因组的标记基因型都已知时,就 可以推测出各个标记座位上等位基因的可能来源 (指来自哪个亲本),进而可以推测出该个体中所有 染色体的组成。
如果不要求中选的所有单株都是正确的,而 只要求在选中的植株中至少有一株是具有目 标基因型的,那么,即使标记只是松弛地与 目标基因连锁的,对选择仍然会很有帮助。
中选植株中至少有一株是具有目标基因型的概 率与中选株数的关系:
r MQ =0.3 ,选择 7 株具有基因型 M / M 的植株,就有 99%的把握能保证其中有一株含有目标基因座Q。
(2)背景选择可以避免或减轻连锁累赘 连锁累赘是指有利基因 ( 目标基因 ) 与不利基因 (非目标基因)间的连锁。 传统回交育种难以消除连锁累赘。
在传统的回交育种中,即使回交20代,在目标基因周围还 能发现长达10cM的供体亲本染色体片段(约包含几百个基 因)。
用高密度的分子标记连锁图进行辅助选择就有 可能直接选择到在目标基因附近发生了重组的个 体。
由于在15-20cM的距离内很难发生两个重组事件(双 交换),因此现在一般认为如果目标基因位于两个距 离在15-20cM以下的分子标记之间,这两个标记便可 以用于育种项目。
3、检测的自动化:
由于分子标记辅助选择要求对育种群体进行大规模检测, 因而要求检测的方法要简单、快速、成本低、比较准确, 也要求检测过程(包括DNA的提取、分子标记的检测、数 据分析等)自动化。

基因转移的过程需同时进行前景选择和背景 选择。 前景选择的作用是保证从每一回交世代选出 的作为下一轮回交亲本的个体都包含目标基 因,而背景选择则是为了:
(1)加快遗传背景恢复成轮回亲本基因组的速 度,以缩短育种年限。
(a)轮回亲本基因组在回交后代中的恢复速率
6
(b)轮回亲本基因组在目标基因邻近区域的恢复速率
灰色长方条和其右侧数字分别表示QTL位置的置信区间范 围和宽度(cM),侧面的箭头表示所指方向还连有染色体 的其他部分,中间竖杠示目标QTL的估计位置,黑色倒三 角形示标记的最佳位置。
三、标记辅助选择的应用研究
1、单个主基因的回交转移 明恢63×IRBB21(Xa21) 广谱高抗白叶枯病主基因 F1 ×明恢63
三个植株的图示基因型
只含一个供体基因,淘汰
黑色示供体亲本片段
白色示轮回亲本片段 灰色示单交换区 箭头示目标基因区
连锁累赘,淘汰
含两个目标基因, 连锁累赘少,保留 作下轮回交用
二、数量性状的标记辅助选择

质量性状的标记辅助选择方法也适用于数量性状。 影响数量性状标记辅助选择的因素很多,其难度 要比质量性状大得多。
选择指数也是对加性效应值的一种近似值,其近 似程度取决于它的遗传力
1)h2I越大,则选择指数越接近加性效应,选择的效率高。 2)当p=0时,有h2I=h2,这时相当于单纯的表型值选择。 3)当h2值一定时,h2I随p的增大而增大,且h2越低,h2I随p 的增长速度越快,这说明,性状的遗传力越低,则标记值 的影响越大,因而标记辅助选择的作用也就越大。
selectlon) 前景选择的可靠性主要取决于标记与目标基 因间连锁的紧密程度。 双标记选择比单标记选择正确率高。
1)、单标记选择
只用一个标记对目标基因进行选择,则标记
与目标基因连锁必须非常紧密,才能够达到 较高的正确率。 通过标记座位M选择目标基因座Q M→ Q 单株选择的正确率为: P=(1-r)2 1)rMQ≤0.05,P≥90% 2)rMQ≥0.1,P≤80%
分子标记辅助选择的优越性
1、可克服性状基因型鉴定的困难
隐性等位基因;基因之间或基因与环境之间存在互 作;有些表型如抗病虫性、抗旱性或耐盐性只有在 难于界定或控制的特定条件下才能表现出来。
2、可克服性状表现型鉴定的困难
育性恢复、广亲和性、光温敏不育和一些抗病虫性 及抗逆性等,不仅鉴定费时费力,而且这些性状受 环境的影响很大,直接鉴定往往不太准确。
进行分子标记辅助选择的前提
1、建立尽量饱和的分子标记图谱:
建立饱和的分子图谱是对目的基因进行精密定位的前提。 目前,对大多数重要的农作物均已建立相当饱和的图谱,尤 其在水稻、玉米、小麦、大麦、西红柿、马铃薯等作物上。 但对有些作物还需要在这方面做更多的工作。
2、把目标基因定位于分子图谱上:
分子标记辅助选择的可靠程度取决于目的性状座位与 标记座位之间的重组频率,因此二者之间的遗传距离 越小越好。与目的基因紧密连锁的单一分子标记可以 用于辅助选择,而如果在目的基因两侧均能找到与之 连锁的标记,会进一步提高选择的可靠性。
从一条染色体看,如果两个相邻标记座位 上的等位基因来自不同的亲本,则说明在这 两个标记之间的染色体区段上发生了单交换 或更高的奇数次交换。
如果两标记座位上的等位基因来自同一个 亲本,则可近似认为这两个标记之间的染色 体区段也来自这个亲本,因为在这种情况下, 该区段上只可能发生偶数次交换,而即使是 最低的偶数次交换 (即双交换),其发生的概 率也是很小的。

直接依据个体的基因型进行选择,即对每个 目标QTL 利用其两侧相邻标记或单个紧密连锁 的标记进行选择,这是才真正的标记辅助选择。 数量性状 QTL 标记辅助选择的困难:初级定 位,效应小的QTL未被检测。
用3个相邻的连锁标记进行跟踪选择(保证QTL位于 目标区段内)
QTL位于染色体中部 QTL位于染色体末端
应用逐步回归分析可以筛选出对目标性状效应 明显的标记,然后将它们的加性效应估值算出个 体的标记值 个体的标记值为:
标记值m是个体加性效应值的近似值,其近似程度取决于
P=δ2M/δ2G
3、指数选择

用表型值和标记值构建一个选择指数,依选择指数 进行选择。
Ζ 为表型值,m为标记值,bz和bm为权重系数(bz十bm=1)
若通过表型选择,则需选 16 株才有一株含有目标 基因座Q。
2)、双标记选择
同时用两侧相邻的两个标记对目标基因
进行跟踪选择,可大大提高选择的正确 率。 M1 Q M2 m1 q m2 ╳
M1
Q
M2
M1
q
M2
亲本型:比例高
双交换型:比例低
在单交换间无干扰的情况下,在 F2 代通过选择 标记基因型MlM2/MlM2而获得目标基因型Q/Q的概 率为:
4、基因转移

基因转移 (gene transfer) 或基因渗入 (gene transgression)是指将供体亲本中的有用基因 (即目标基因)转移或渗入到受体亲本的遗传背 景中,从而达到改良受体亲本个别性状的目的。
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