專利名稱：高代回交qtl分析及其在育種中的應用的制作方法
技術領域：
高代回交QTL分析及其在育種中的應用，屬于遺傳育種學領域。
背景技術：
QTL定位的目的之一是利用分子標記進行輔助選擇，但在實際工作中成功實例并 不多，原因可能有(l)QTL定位與育種脫節(jié)。(2)大多數(shù)與育種有關的QTL的研究都局限在 優(yōu)良種質內的數(shù)量性狀變異上。QTL定位的目的另一目的是新基因的發(fā)掘。幾乎所有的作 物都是通過對野生種的人工馴化而來的。野生種在馴化過程中遺傳變異已大大降低，而由 于人們又經(jīng)常采用適用性好的優(yōu)良品種來改良數(shù)量性狀，導致許多作物育種資源單一，不 但使培育的品種遺傳基礎狹窄，更易感染疾病，而且也減緩了育種進程。

發(fā)明內容
1、 QTL定位的目的及其在實際應用中的限制因素 QTL定位的目的之一是利用分子標記進行輔助選擇，但在實際工作中成功實例并 不多，原因可能有(1)QTL定位與育種脫節(jié)。人們最初普遍認為先要進行QTL定位，然后才 能開展標記輔助選擇育種，于是在實驗材料的選擇上只考慮研究的方便，而沒有考慮與育 種相結合。用于QTL定位的群體多是初級群體，要利用在這些群體中發(fā)現(xiàn)的有價值的QTL 培育優(yōu)良品種，仍然需要經(jīng)過多代的回交或自交，這需要相當長的時間。而且由于數(shù)量性狀 的復雜性，QTL定位結果受不同遺傳背景和環(huán)境的影響較大，同一性狀的QTL在不同群體和 環(huán)境中的定位結果很可能不完全一致，因此將現(xiàn)有結果直接應用于品種改良的成功率比較 低。(2)大多數(shù)與育種有關的QTL的研究都局限在優(yōu)良種質內的數(shù)量性狀變異上。在理論 上利用分子標記輔助選擇可以大大加快有利基因的聚合，而實際上卻會碰到不少問題。通 常在優(yōu)良種質中，尤其是自花授粉作物，遺傳變異的水平已大大降低，這使得在利用分子標 記進行QTL定位時，缺少足夠的多態(tài)性，從而降低了檢測QTL的能力。另一方面，優(yōu)良種質 間的QTL在常規(guī)育種中已被反復利用，再對其進行標記輔助選擇已無多大實際意義。而且 分子標記輔助選擇所需費用比較昂貴， 一般育種單位無條件開展此項工作。
QTL定位的目的另一 目的是新基因的發(fā)掘。幾乎所有的作物都是通過對野生種的 人工馴化而來的。野生種在馴化過程中遺傳變異已大大降低，而由于人們又經(jīng)常采用適用 性好的優(yōu)良品種來改良數(shù)量性狀，導致許多作物育種資源單一，不但使培育的品種遺傳基 礎狹窄，更易感染疾病，而且也減緩了育種進程。而野生種質資源中蘊藏著豐富的遺傳變 異，充分挖掘其中的有利基因并用于育種具有重要的理論意義和實際價值。
要利用野生種質資源中的有利基因，首先要對其進行定位。但在利用初級群體 (由于群體中雙親基因組比率大體相當又稱之為平衡群體)檢測其中的QTL，并將檢測出的 QTL轉入待改良品種時，卻存在許多問題(l)野生種質資源中的不利基因頻率較高，而且 常與有利基因形成連鎖累贅，這會嚴重干擾對一些性狀的考察。(2)當供體親本的等位基因 在群體中出現(xiàn)頻率很高時，上位性互作在統(tǒng)計上很難，但又檢測經(jīng)常發(fā)生。人們常希望利用的一些不發(fā)生互作的供體基因在群體中很難得到。(3)由于供體基因的頻率較高，在群體中 會發(fā)生較大的遺傳和表型的變異，導致供體基因微小和負向的多效性不易被察覺，只有當 QTL通過回交導入到優(yōu)良品系和遺傳變異水平降低時，基因的一因多效才會變得較為明顯。
2、AB-QTL分析 為了將QTL定位與育種結合起來，同時也為了更好地利用野生種質資源中的有 利基因，Tanskely & Nelson(1996)提出了一種新的分子育種策略，即高代回交QTL分析 (Advancedbackcross QTL analysis, AB-QTL)。該分析法將QTL分析推遲到較高的回交世 代(B&或BC》，在完成QTL定位后的l-2年即可得到直接用于生產(chǎn)的優(yōu)良品系。
與初級群體相比，AB-QTL分析的優(yōu)點是(l)由于在回交過程中剔除了一些不良 性狀，減少了不良性狀對某些性狀表型值的影響。(2)由于降低了供體等位基因的頻率，可 以較少檢測到上位性QTLs或者其效應變動于隱性至加性之間的QTLs，卻能高效地檢測具 加性、顯性、部分顯性或超顯性QTLs。這些具加性效應的QTL轉到以輪回親本為遺傳背景 的近等基因系中會繼續(xù)表達，因此根據(jù)檢測到的QTL表型效應能較好地預測其被導入到推 廣品種中的表現(xiàn)。(3)由于個體的大部分遺傳背景接近輪回親本，較高世代的回交群體中 的個體表現(xiàn)型相對比較一致，使得表型測量更具準確性，可以較易檢測到一些微弱的多效 性QTLs。 (4)根據(jù)QTL分析結果，借助分子標記輔助選擇回交，既有利于消除連鎖累贅的不 利影響，又可以獲得QTL-NIL。 QTL-NIL可以驗證所定位QTL的真實性，而且若在待改良性 狀上優(yōu)于受體親本，又可以作為改良品系直接用于生產(chǎn)。通過QTL-NILs之間的相互雜交， 還可實現(xiàn)優(yōu)良基因的聚合。因此AB-QTL分析法可明顯縮短育種年限，而用常規(guī)QTL分析 法則需5年以上。目前在番茄(Tanksley et al. ， 1996 ;Bernacchi et al. ， 1998a， 1998)、 水稻(Xiao et al. ， 1998 ;李德軍，2002 ;劉鳳霞，2003)、小麥(Huang et al. ， 2003， 2004 ; Narasimhamoorthy et al.，2006)、大麥(Pillen & Zacharias， 2003)上已有成功的報道。
具體實施例方式
1、利用野生種質資源中的有利基因，首先要對其進行定位。但在利用初級群體 (由于群體中雙親基因組比率大體相當又稱之為平衡群體)檢測其中的QTL，并將檢測出的 QTL轉入待改良品種時，卻存在許多問題(l)野生種質資源中的不利基因頻率較高，而且 常與有利基因形成連鎖累贅，這會嚴重干擾對一些性狀的考察。(2)當供體親本的等位基因 在群體中出現(xiàn)頻率很高時，上位性互作在統(tǒng)計上很難，但又檢測經(jīng)常發(fā)生。人們常希望利用 的一些不發(fā)生互作的供體基因在群體中很難得到。(3)由于供體基因的頻率較高，在群體中 會發(fā)生較大的遺傳和表型的變異，導致供體基因微小和負向的多效性不易被察覺，只有當 QTL通過回交導入到優(yōu)良品系和遺傳變異水平降低時，基因的一因多效才會變得較為明顯。
2 、 AB-QTL分析 為了將QTL定位與育種結合起來，同時也為了更好地利用野生種質資源中的有 利基因，Tanskely & Nelson(1996)提出了一種新的分子育種策略，即高代回交QTL分析 (Advancedbackcross QTL analysis, AB-QTL)。該分析法將QTL分析推遲到較高的回交世 代(B&或BC》，在完成QTL定位后的l-2年即可得到直接用于生產(chǎn)的優(yōu)良品系。
與初級群體相比，AB-QTL分析的優(yōu)點是(l)由于在回交過程中剔除了一些不良 性狀，減少了不良性狀對某些性狀表型值的影響。(2)由于降低了供體等位基因的頻率，可以較少檢測到上位性QTLs或者其效應變動于隱性至加性之間的QTLs，卻能高效地檢測具 加性、顯性、部分顯性或超顯性QTLs。這些具加性效應的QTL轉到以輪回親本為遺傳背景的 近等基因系中會繼續(xù)表達，因此根據(jù)檢測到的QTL表型效應能較好地預測其被導入到推廣 品種中的表現(xiàn)。(3)由于個體的大部分遺傳背景接近輪回親本，較高世代的回交群體中的 個體表現(xiàn)型相對比較一致，使得表型測量更具準確性，可以較易檢測到一些微弱的多效性 QTLs。 (4)根據(jù)QTL分析結果，借助分子標記輔助選擇回交，既有利于消除連鎖累贅的不利 影響，又可以獲得QTL-NIL。 QTL-NIL可以驗證所定位QTL的真實性，而且若在待改良性狀 上優(yōu)于受體親本，又可以作為改良品系直接用于生產(chǎn)。通過QTL-NILs之間的相互雜交，還 可實現(xiàn)優(yōu)良基因的聚合。因此AB-QTL分析法可明顯縮短育種年限，而用常規(guī)QTL分析法則 需5年以上。
權利要求
利用野生種質資源中的有利基因，首先要對其進行定位，但在利用初級群體(由于群體中雙親基因組比率大體相當又稱之為平衡群體)檢測其中的QTL，并將檢測出的QTL轉入待改良品種時，卻存在許多問題(1)野生種質資源中的不利基因頻率較高，而且常與有利基因形成連鎖累贅，這會嚴重干擾對一些性狀的考察，(2)當供體親本的等位基因在群體中出現(xiàn)頻率很高時，上位性互作在統(tǒng)計上很難，但又檢測經(jīng)常發(fā)生，人們常希望利用的一些不發(fā)生互作的供體基因在群體中很難得到，(3)由于供體基因的頻率較高，在群體中會發(fā)生較大的遺傳和表型的變異，導致供體基因微小和負向的多效性不易被察覺，只有當QTL通過回交導入到優(yōu)良品系和遺傳變異水平降低時，基因的一因多效才會變得較為明顯。
2. AB-QTL分析為了將QTL定位與育種結合起來，同時也為了更好地利用野生種質資源中的有利 基因，Tanskely & Nelson (1996)提出了 一種新的分子育種策略，即高代回交QTL分析 (Advancedbackcross QTL analysis, AB-QTL)，該分析法將QTL分析推遲到較高的回交世代 (BC2或BC3)，在完成QTL定位后的1_2年即可得到直接用于生產(chǎn)的優(yōu)良品系，與初級群體相比，AB-QTL分析的優(yōu)點是(1)由于在回交過程中剔除了一些不良性狀， 減少了不良性狀對某些性狀表型值的影響，(2)由于降低了供體等位基因的頻率，可以較少 檢測到上位性QTLs或者其效應變動于隱性至加性之間的QTLs，卻能高效地檢測具加性、顯 性、部分顯性或超顯性QTLs，這些具加性效應的QTL轉到以輪回親本為遺傳背景的近等基 因系中會繼續(xù)表達，因此根據(jù)檢測到的QTL表型效應能較好地預測其被導入到推廣品種中 的表現(xiàn)，(3)由于個體的大部分遺傳背景接近輪回親本，較高世代的回交群體中的個體表現(xiàn) 型相對比較一致，使得表型測量更具準確性，可以較易檢測到一些微弱的多效性QTLs， (4) 根據(jù)QTL分析結果，借助分子標記輔助選擇回交，既有利于消除連鎖累贅的不利影響，又可 以獲得QTL-NIL， QTL-NIL可以驗證所定位QTL的真實性，而且若在待改良性狀上優(yōu)于受體 親本，又可以作為改良品系直接用于生產(chǎn)，通過QTL-NILs之間的相互雜交，還可實現(xiàn)優(yōu)良 基因的聚合，因此AB-QTL分析法可明顯縮短育種年限，而用常規(guī)QTL分析法則需5年以上。
全文摘要
為了將QTL定位與育種結合起來，同時也為了更好地利用野生種質資源中的有利基因，提出了一種新的分子育種策略，即高代回交QTL分析(Advanced backcross QTL analysis，AB-QTL)。該分析法將QTL分析推遲到較高的回交世代(BC2或BC3)，在完成QTL定位后的1-2年即可得到直接用于生產(chǎn)的優(yōu)良品系。同時根據(jù)QTL分析結果，借助分子標記輔助選擇回交，既有利于消除連鎖累贅的不利影響，又可以獲得QTL-NIL。QTL-NIL可以驗證所定位QTL的真實性，而且若在待改良性狀上優(yōu)于受體親本，又可以作為改良品系直接用于生產(chǎn)。通過QTL-NILs之間的相互雜交，還可實現(xiàn)優(yōu)良基因的聚合。因此AB-QTL分析法可明顯縮短育種年限，而用常規(guī)QTL分析法則需5年以上。
文檔編號C12Q1/68GK101760544SQ20081023863
公開日2010年6月30日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權日2008年12月19日
發(fā)明者李祥 申請人:李祥