大豆QTL準確定位技術(shù)和策略的研究.pdf

1、分子遺傳學和數(shù)量遺傳學這兩門遺傳學分支的結(jié)合，發(fā)展了數(shù)量性狀位點(QTL, Quantitative Trait Locus)的定位研究。數(shù)量性狀的區(qū)間作圖、復合區(qū)間作圖、全區(qū)間作圖以及標記輔助選擇的理論和方法進一步得到了擴展和完善。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，各個作物都定位了大量的QTL，包括大豆已定位了至少2000個以上QTL。準確性高的、確實存在的QTL可以用來做分子標記輔助選

2、擇。
　　 QTL定位準確性除決定于表型數(shù)據(jù)準確性外，還有三個決定性因素。一是定位實驗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?shù)姆椒赡軐е洛e判或假陽性。三是遺傳圖譜的準確性。
　　 本研究在假定已存在準確的高密度遺傳圖譜基礎(chǔ)上，圍繞QTL準確定位的技術(shù)和策略展開實驗，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定位準確性的關(guān)系，形成提高QTL定位準確性的策略，并用實例證明其有效性；(3)利用初、次級群體相結(jié)合進行準確性較低QTL的驗證及精細定位。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F8代的大豆重組自交系群體NJRIHJ(S)和NJRIHJ(M)。從以下兩個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、不同生育期時段株高差異(2)基因型分離：考察花色、莢色及10對隨機分布在10個連鎖群上的SSR標記差異.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.
　　 應用計算機模擬，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100次，分析100次重復中家系偏分離率標準差(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曲線波動變小，趨于平衡。以NJRIHJ(S)和NJRIHJ(M)合并群體NJRIHJ(C)為母群體，重復隨機抽樣產(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

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）和實驗數(shù)據(jù)間的適配性分析
　　 應用計算機模擬了4類遺傳效應不同的重組自交系群體，按模擬QTL個數(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；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。選用WinQTLCart2.5的復合區(qū)間作圖（下稱CIM）、多區(qū)間作圖前進搜索(MIMF)、多區(qū)間作圖回歸前進選擇（MIMR），IciMapping2.0的改進復合區(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進行QTL檢測。結(jié)果表明：(1)不同程序適應不同遺傳模型。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)實際QTL定位過程中應采用多模型QTL定位策略。在實際QTL定位過程中，無法預知目標群體的遺傳模型，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定位軟件進行驗證。
　　 3.用剩余雜合群體進行大豆開花期QTLFlwdt7的驗證和

9、精細定位研究
　　 應用多模型QTL初掃描基礎(chǔ)上的目標區(qū)段剩余雜合系精細定位策略，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)計模型檢測到9個控制開花期的QTL.6個能被至少兩種模型檢測到；3個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，貢獻率11.0％。為驗證，從BCiF5家系中選擇該區(qū)間附近標記雜合單株，經(jīng)自交建立5個剩余雜合系(RHL),分別在7個位點上有分離。按分離位點相同的合并，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)標記1.40和0.45cM，置信距縮短為2.7cM，貢獻率上升為36.8％。再用RHL標記等位變異分組差異顯著性分析、目