大豆QTL準(zhǔn)確定位技術(shù)和策略的研究.pdf

1、分子遺傳學(xué)和數(shù)量遺傳學(xué)這兩門遺傳學(xué)分支的結(jié)合，發(fā)展了數(shù)量性狀位點(diǎn)(QTL, Quantitative Trait Locus)的定位研究。數(shù)量性狀的區(qū)間作圖、復(fù)合區(qū)間作圖、全區(qū)間作圖以及標(biāo)記輔助選擇的理論和方法進(jìn)一步得到了擴(kuò)展和完善。隨著不同作圖群體、定位軟件及定位方法的出現(xiàn)，QTL定位的數(shù)量越來越多，到目前為止，各個(gè)作物都定位了大量的QTL，包括大豆已定位了至少2000個(gè)以上QTL。準(zhǔn)確性高的、確實(shí)存在的QTL可以用來做分子標(biāo)記輔助選

2、擇。
　　 QTL定位準(zhǔn)確性除決定于表型數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性外，還有三個(gè)決定性因素。一是定位實(shí)驗(yàn)群體與理論群體的相符性程度。二是定位方法，QTL定位是一種統(tǒng)計(jì)概率的判斷，不同方法所能檢測的遺傳模型、算法和效果不同，適用的對象也不同，不適當(dāng)?shù)姆椒赡軐?dǎo)致錯(cuò)判或假陽性。三是遺傳圖譜的準(zhǔn)確性。
　　 本研究在假定已存在準(zhǔn)確的高密度遺傳圖譜基礎(chǔ)上，圍繞QTL準(zhǔn)確定位的技術(shù)和策略展開實(shí)驗(yàn)，研究目的：(1)比較“單株傳法”和“混合法”構(gòu)建重組

3、自交系群體(RIL)的效果，提出代表理論群體的家系最少容量；(2)探討QTL定位方法與QTL定位準(zhǔn)確性的關(guān)系，形成提高QTL定位準(zhǔn)確性的策略，并用實(shí)例證明其有效性；(3)利用初、次級群體相結(jié)合進(jìn)行準(zhǔn)確性較低QTL的驗(yàn)證及精細(xì)定位。本研究獲得的主要結(jié)果如下：
　　 1.重組自交系群體構(gòu)建技術(shù)研究
　　 以菏95-1為母本，晉大53為父本，雜交獲得Fi種子，F(xiàn)i自交獲得F2單株，將F2單株收獲種子分成兩份，分別用“單株傳法”

4、和“混合法”構(gòu)建了兩個(gè)F8代的大豆重組自交系群體NJRIHJ(S)和NJRIHJ(M)。從以下兩個(gè)角度比較兩群體差異(1)數(shù)量性狀分離：考察群體家系內(nèi)單株間開花期差異、不同生育期時(shí)段株高差異(2)基因型分離：考察花色、莢色及10對隨機(jī)分布在10個(gè)連鎖群上的SSR標(biāo)記差異.結(jié)果表明單株傳法和混合法構(gòu)建的RIL群體分布無明顯差別.
　　 應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬，模擬了家系容量分別為50、100、150、200、250、300、350,400

5、、450、500和1000的11類群體，各重復(fù)100次，分析100次重復(fù)中家系偏分離率標(biāo)準(zhǔn)差(SD)等參數(shù)分布，結(jié)果表明群體家系容量約在300-400之間某處，SD曲線波動(dòng)變小，趨于平衡。以NJRIHJ(S)和NJRIHJ(M)合并群體NJRIHJ(C)為母群體，重復(fù)隨機(jī)抽樣產(chǎn)生家系容量分別為50、100、150、200、250、300、350及400的8類抽樣子群體，抽樣50次。結(jié)果是群體家系容約在350-400之間某處，SD曲線波動(dòng)

6、變小，趨于平衡。綜上，能代表理論RIL群體的最小家系容量約為350-400之間某處。
　　 2.QTL定位方法（軟件）和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)間的適配性分析
　　 應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬了4類遺傳效應(yīng)不同的重組自交系群體，按模擬QTL個(gè)數(shù)不同共分為8種(下稱Model-1～Model-8)。第一類模型只包含簡單加性QTL;第二類包含簡單加性QTL和上位性互作；第三類包含簡單加性QTL和QTL與環(huán)境互作效應(yīng)；第四類包含簡單加性QTL、上位性互作

7、及QTL與環(huán)境互作效應(yīng)。選用WinQTLCart2.5的復(fù)合區(qū)間作圖（下稱CIM）、多區(qū)間作圖前進(jìn)搜索(MIMF)、多區(qū)間作圖回歸前進(jìn)選擇（MIMR），IciMapping2.0的改進(jìn)復(fù)合區(qū)間作圖(ICIM),MapQTL5.0的多QTL模型(MQM)以及QTLnetwork2.0的區(qū)間作圖（NWIM）等6種程序?qū)?類不同遺傳模型的RIL進(jìn)行QTL檢測。結(jié)果表明：(1)不同程序適應(yīng)不同遺傳模型。CIM和MQM只適合檢測第一類模型；MIM

8、R、MIMF和ICIM只適合檢測第一類和第二類模型；只有NWIM適合檢測所有四類遺傳模型。(2)不同遺傳模型的最適檢測程序不同。(3)實(shí)際QTL定位過程中應(yīng)采用多模型QTL定位策略。在實(shí)際QTL定位過程中，無法預(yù)知目標(biāo)群體的遺傳模型，也無法確定該群體的最適合檢測程序，建議以復(fù)雜模型QTLnetwork2.0為主QTL定位軟件，再用簡單模型的QTL定位軟件進(jìn)行驗(yàn)證。
　　 3.用剩余雜合群體進(jìn)行大豆開花期QTLFlwdt7的驗(yàn)證和

9、精細(xì)定位研究
　　 應(yīng)用多模型QTL初掃描基礎(chǔ)上的目標(biāo)區(qū)段剩余雜合系精細(xì)定位策略，對Essex/ZDD2315的BC1F3家系的開花期表型數(shù)據(jù)采用WinQTLCart2.5、IciMapping2.0、MapQTL5.0以及QTLnetwork2.0共4種軟件的6種遺傳統(tǒng)計(jì)模型檢測到9個(gè)控制開花期的QTL.6個(gè)能被至少兩種模型檢測到；3個(gè)只被一種模型檢測到，其中Flwdt7定位在C2連鎖群的Satt643和Sat-213之間，置

10、信距33.8cM，貢獻(xiàn)率11.0％。為驗(yàn)證，從BCiF5家系中選擇該區(qū)間附近標(biāo)記雜合單株，經(jīng)自交建立5個(gè)剩余雜合系(RHL),分別在7個(gè)位點(diǎn)上有分離。按分離位點(diǎn)相同的合并，采用JoinMap（？）3.0構(gòu)建該區(qū)段子圖譜。用QTLnetwork2.0NWIM將Flwdt7定位在鄰區(qū)間Satt277-Satt489，離兩側(cè)標(biāo)記1.40和0.45cM，置信距縮短為2.7cM，貢獻(xiàn)率上升為36.8％。再用RHL標(biāo)記等位變異分組差異顯著性分析、目