不同QTL增效基因初始频率下标记辅助选择的效果

采用随机模拟方法模拟了在一个闭锁群体内连续对单个性状选择10个世代的情形。在假定选择性状受一个位于常染色体上的QTL和多基因共同控制的情况下,采用动物模型标记辅助最佳线性无偏预测方法估计个体育种值并据此进行种畜的选留,并在此基础上系统地比较了QTL增效基因初始频率对标记辅助选择效果的影响。结果表明：当群体中QTL增效基因的初始频率较低时,选择所获得的QTL基因型值的进展会更大,标记辅助选择在单位时间内可获得较大的遗传进展;此时,尽管QTL增效基因在群体中固定所需的世代数会更长一些,但其频率上升的速度却更快。而QTL增效基因初始频率的高低对群体近交增量的影响不是很大。     

中国荷斯坦牛CVM的基因检测及其与产奶性状的关联分析

脊椎畸形综合征(Complex vertebral malformation, CVM)是由位于牛第3号染色体(BTA3)的SLC35A3基因外显子4的一个单碱基突变(G559T)所致。该致病基因在世界许多国家的荷斯坦牛群中都有一定的比例。文章对北京地区38头优秀种公牛进行分析, 发现了4头携带者, 进而检测了这些携带者公牛的555头女儿的基因型, 其中携带者占检测母牛数的44.0%。此外, 关联分析结果表明, 携带者母牛与非携带者母牛的生产性能之间存在显著差异(P<0.01)。携带者母牛的5个产奶性状育种值均显著高于非携带者, 泌乳持续力和体细胞评分SCS的育种值也比非携带者略高。CVM致病基因可能与BTA3上影响产奶性状的QTL或基因连锁。因此, 建议生产中对CVM携带者进行逐步淘汰     

性状遗传力与QTL方差对标记辅助选择效果的影响

在采用动物模型标记辅助最佳线性无偏预测方法对个体育种值进行估计的基础上,模拟了在一个闭锁群体内连续对单个性状选择10个世代的情形,并系统地比较了性状遗传力和QTL方差对标记辅助选择所获得的遗传进展、QTL增效基因频率和群体近交系数变化的影响。结果表明：在对高遗传力和QTL方差较小的性状实施标记辅助选择时,可望获得更大的遗传进展;遗传力越高,QTL方差越大,则QTL增效基因频率的上升速度越快;遗传力较高时,群体近交系数上升的速度较为缓慢,而QTL方差对群体近交系数上升速度的影响则不甚明显。结合前人关于标记辅助选择相对效率的研究结果,可以认为：当选择性状的遗传力和QTL方差为中等水平时,标记辅助选择可望获得理想的效果。     

亲本对后代群体的不均等遗传贡献及其优化控制

由于自然选择和人工选择的共同作用,使不同亲本的基因在后代基因库中所占比例有所不同,即亲本对后代群体的不均等遗传贡献。本文分析表明,不均等遗传贡献通过实现选择差和群体有效含量对遗传进展产生影响,并使传统的预估选择反应公式出现误差。育种的目标首先是找出在遗传上真正优秀的个体,同时还应当使越优秀的个体对后代基因库的遗传贡献越大。但后一方面尚未得到系统的研究。本文针对这一点,提出了以加快群体遗传进展为总目标、充分考虑育种约束条件的优化控制遗传贡献率的方法。对蛋鸡育种实际资料的计算结果表明,在同等群体含量水平下,优化不均等遗传贡献模式下所获得的实现选择差可比实际值提高34.27—216.57%。     

基因组选择及其应用

品种选育在农业生产中占有十分重要的地位,育种值估计是品种选育的核心。随着遗传标记的发展,尤其是高通量的基因分型技术,使得从基因组水平估计育种值成为可能,即基因组选择。文章将基因组选择的方法分为两类:一是基于估计等位基因效应来预测基因组估计育种值(GEBV),如最小二乘法,随机回归-最佳线性无偏预测(RR-BLUP)、Bayes、主成分分析等方法;二是基于遗传关系矩阵来预测GEBV,通过采用高通量标记构建个体间的遗传关系矩阵,然后用线性混合模型来预测育种值,即GBLUP法,并以这两种分类简要介绍了基因组选择各种方法的大致原理。影响基因组选择准确性的因素主要有标记类型和密度、单倍型长度、参考群体大小和标记-数量性状基因座(QTL)连锁不平衡(LD)大小等;在基因组选择的各种方法中,一般说来Bayes方法和GBLUP方法具有较高的准确性,最小二乘法最差;GBLUP计算速度快,能够将标记和系谱结合起来,因而比其他方法更具优势。尽管基因组选择取得了很大进展,但在理论方面还面临着一些挑战,如联合育种、长期选择的遗传进展及如何解析与性状有关和无关的标记等。基因组选择在一些动植物育种上已经开始应用,在人类遗传倾向预测和进化动力学研究中也有潜在的应用前景。基因组选择在个体间亲缘关系的量化上有了突破,比传统方法更加精确,因此,基因组选择将会是动植物育种史上革命性的事件。     

分子标记辅助聚合两个棉纤维高强主效QTLs的选择效果

利用长江流域推广品种泗棉3号和优异纤维种质系7235为育种亲本,配置了系统育种和修饰回交聚合育种两套群体。基于来自7235的2个高强纤维主效QTL的分子标记,在上述育种群体中进行了分子标记辅助选择效率研究。高强纤维主效QTLfs1是利用(7235×TM1)F2分离群体,通过集团混合分离法检测到的,它可解释纤维强度表型变异的30%以上。高强纤维主效QTLfs2最初是利用(HS42710×TM1)F2分离群体检测到的,它可解释纤维强度表型变异的12.5%以上。进一步的研究表明,该QTL也位于7235优质系中,但与QTLfs1非等位。2套育种分离群体的2个高强纤维主效QTL的分子标记辅助选择效果表明:QTLfs1在不同环境条件下均稳定表达,它对不同遗传背景的育种群体均有显著的选择效果。尽管QTLfs2的选择效果低于QTLfs1,它在高世代育种群体中也表现较高的选择效率。利用分子标记辅助选择具有一定遗传距离的QTLfs1区间,其纤维强度的选择效率将大大增强。通过分子标记对位于不同连锁群上的2个QTL聚合选择,其中选单株的纤维强度显著提高。研究结果为利用分子标记辅助聚合优质QTL提供了成功实例。     

远交群体动态性状基因定位的似然分析Ⅰ.理论方法

受动物遗传育种中用来估计动态性状育种值的随机回归测定日模型思想的启发 ,将关于时间 (测定日期 )的Legendre多项式镶嵌在遗传模型的每个遗传效应中 ,以刻画QTL对动态性状变化过程的作用 ,从而建立起动态性状基因定位的数学模型。利用远交设计群体 ,阐述了动态性状基因定位的似然分析原理 ,推导了定位参数似然估计的EM法两步求解过程。结合动态性状遗传分析的特点和普通数量性状基因定位研究进展 ,还提出了有关动态性状基因定位进一步研究的设想     

大豆叶绿素含量QTL定位及候选基因预测

叶绿素是调节光合作用的关键色素,对籽粒形成有着重要作用。本研究以美国半矮秆大豆Charleston为母本,东北地区主栽品种东农594为父本杂交衍生的147个重组自交系群体为材料,基于经SLAF测序获得的大豆高密度遗传图谱,利用复合区间作图法(CIM)、多重区间作图法(MIM)和完备区间作图法(ICIM)对大豆叶绿素含量进行QTL联合定位分析,并结合大豆基因组基因注释信息对QTL区段内的候选基因进行预测。利用CIM算法定位出2个QTL,表型遗传贡献率分别为6%和9.3%。利用MIM算法定位到了1个QTL,表型遗传贡献率为8.1%。利用ICIM算法定位到了1个QTL,表型遗传贡献率为7.76%。其中qchl-G-1被CIM和MIM两种算法同时检测到。在上述3个QTL区段内共含有151个基因,根据大豆基因组基因注释信息,筛选到了3个与叶绿素相关的候选基因,这些结果为叶绿素含量的遗传剖析和标记辅助育种提供理论基础,有利于分子辅助育种的发展。     

染色体片段导入系在作物遗传育种中的应用

准确而有效的定位农作物数量性状基因座(Quantitative Trait Loci,QTLs)是植物分子育种的核心,传统的QTL定位群体遗传背景复杂,受群体大小和统计方法等多方面的限制,难以达到QTL精细定位。随着分子标记技术、计算机统计软件及分子辅助选择的飞速发展,一种新的QTL定位群体脱颖而出,这就是染色体片段导入系(Chromosome Segment Introgression Lines,CSILs)。它不但能有效消除"遗传背景噪音"对QTL定位的干扰,还能够在群体中挖掘出大量的有利隐蔽基因,对农作物遗传育种的进一步发展有巨大贡献。对染色体片段导入系的优越性,应用范围以及应用前景作以综述。     

远交群体动态性状基因定位的似然分析 I．理论方法

受动物遗传育种中用来估计动态性状育种值的随机回归测定日模型思想的启发,将关于时间(测定日期)的Legendre多项式镶嵌在遗传模型的每个遗传效应中,以刻画QTL对动态性状变化过程的作用,从而建立起动态性状基因定位的数学模型。利用远交设计群体,阐述了动态性状基因定位的似然分析原理,推导了定位参数似然估计的EM法两步求解过程。结合动态性状遗传分析的特点和普通数量性状基因定位研究进展,还提出了有关动态性状基因定位进一步研究的设想。     

世代重叠群体多个QTL最优化选择

一种扩展的方法能够在一个世代重叠的群体内对多个数量性状位点选择进行最优化,目的是为了在整个计划期内获得最大的累积反应加权和。该模型允许群体有多个性别年龄组、公母畜间有不同的年龄组数、各年龄组有不同的遗传贡献。整个最优化问题被描述成一个多阶段系统优化控制问题,通过一个向前和向后的迭代循环解决。用一个世代重叠的实际育种猪群的参数来评价该方法的选择效果,并和标准QTL选择和常规BLUP选择进行比较。模拟结果表明,优化选择要优于标准QTL选择和常规BLUP选择。群体结构对优化选择的影响比较明显。优化QTL选择和标准QTL选择在世代重叠的群体内比在世代离散的群体内的选择优势更明显,相对于常规BLUP选择,能够获得更大的选择优势。在世代重叠群体内随着2岁公畜遗传贡献的增大,优化选择相对于常规BLUP选择的优势越明显。     

大豆遗传图谱的构建和若干农艺性状的QTL定位分析

大豆许多重要农艺性状都是由微效多基因控制的数量性状,对这些数量性状进行QTL定位是大豆数量性状遗传研究领域的一个重要内容.本研究利用栽培大豆科新3号为父本、中黄20为母本杂交得到含192个单株的F2分离群体,构建了含122 个SSR标记、覆盖1719.6cM、由33个连锁群组成的连锁遗传图谱.利用复合区间作图法,对该群体的株高、主茎节数、单株粒重和蛋白质含量等农艺性状的调查数据进行QTL分析,共找到两个株高QTL,贡献率分别为9.15%和6.08%;两个主茎节数QTL,贡献率分别为10. 1%和8.6%;一个蛋白质含量QTL,贡献率为9.8%;一个单株粒重QTL,贡献率为11.4% .通过遗传作图共找到与所定位的4个农艺性状QTL连锁的6个SSR标记,这些标记可以应用于大豆种质资源的分子标记辅助选择,从而为大豆分子标记辅助育种提供理论依据.     

水稻抗纹枯病遗传育种研究进展

纹枯病是世界性水稻病害, 在中国南方部分水稻种植区已成为水稻第一大病害. 但对水稻抗纹枯病遗传育种研究却进展缓慢. 抗性鉴定方法、抗病基因定位和抗性资源发掘是抗病遗传育种研究中的最重要内容, 亦是抗病品种选育的基础. 本文综述了近年提出的水稻纹枯病抗性鉴定方法, 对抗病基因QTL进行物理图谱整合, 分析了抗病QTL的定位概况, 同时对抗源发掘和抗病育种方面的新进展进行了归纳与讨论, 最后提出下一步研究方向, 以期为加速水稻抗纹枯病遗传育种进程提供帮助.     

标记辅助导入的原理与应用

标记辅助导入是分子遗传信息应用于动物育种的一个重要方面, 其目的是在标记信息的辅助下将一个品种(供体)中的一个或多个优良基因导入另一个品种(受体), 同时还要尽可能地保持受体群体原有的遗传背景。在标记辅助导入过程中, 标记信息既可用于辅助前景选择, 即对目标基因携带者的选择, 以保证目标基因的正确导入, 也可用于辅助背景选择, 即对受体基因组的选择, 以加快受体遗传背景的恢复。本文介绍了标记辅助导入的原理和基本方法, 综述了目前已提出的不同前景选择和背景选择方法以及消除遗传累赘(与目标基因连锁的不利基因)的方法, 同时列举了标记辅助导入在动物上的一些成功应用。     

黄瓜果肉色的遗传分析

以1份西双版纳黄瓜和2份普通黄瓜自交系为试验材料配制2个杂交组合,并构建4世代群体(P1、P2、F1、F2).分别采用目测分级、色差仪测定a值和b值以及HPLC方法测定β-胡萝卜素含量等4个指标,研究黄瓜果肉色性状的遗传规律.结果表明:2个杂交组合F2群体的果肉色相关指标呈单峰偏态或双峰分布,表现为主基因+多基因的数量遗传特征.多世代联合分析表明,黄瓜果肉色遗传基本符合两对主基因+多基因模型.两组合8个果肉色相关指标最优模型的F2群体主基因遗传率较高,为76.0%～99.3%,多基因遗传率较低,为0～23.7%.对黄瓜橙黄果肉色的选择应在分离早期世代进行.     

多个连锁数量性状位点的多性状最优化选择

一种扩展的方法能够在多个世代对具有多个数量性状位点的多性状选择进行最优化。这种方法的基础是在目标雨数中用综合遗传值替代单个性状遗传值,并在整个规划期内最大化所有世代选择反应的加权和。利用多阶段系统优化控制理论,整个最优化问题通过一个向前和向后的迭代循环解决。用一个实际育种猪群的育种参数来评价该方法的选择效果,并和标准QTL选择和常规BLUP选择进行比较。结果表明,优化选择要优于标准QTL选择和常规BLUP选择。经济权重对优化选择的影响较明显,随着达100kg日龄赋予的经济权重的增加,优化选择的优势越明显。优化选择通过两种方式增加总选择反应：1）选择早期减少一部分QTL选择反应;2）对达100kgH龄给予更大的权重。选择后期优化累积贴现选择比优化终端选择给予达100kgH龄更大的权重。     

动物基因组选配方法与应用

基因组选择(genomic selection, GS)是利用覆盖基因组的分子标记预测动物个体的估计育种值,可以提高选择的准确度和选择强度,缩短世代间隔,做到早选、准选,使动物育种发生了巨大变革。过去的10多年间,基因组选择技术应用于奶牛等动物的育种中,使种用动物的选择更为准确,遗传进展得到大幅提高。但基因组选择通常重视目标性状的遗传进展,而忽略了配种亲本个体间的遗传关系,因此也没有考虑到后代群体中近交程度的增加、遗传多样性的降低以及有害基因的纯合等问题,因此难以维持长期的遗传进展。2016年,一种具有可持续性的遗传选择方法被正式提出,称为基因组选配(genomicmating,GM)。该方法利用待选种用个体的基因组信息实施优化的选种和选配,可以控制群体近交的增长速率,实现长期且可持续的遗传进展。因此基因组选配方法比基因组选择的方法更适合于现代动物育种,尤其适用于地方品种的保护和遗传改良。本文综述了基因组选配的基本概念、方法和应用,并通过模拟的方法比较了6种选配方案的选择效果,旨在为动物育种方法的应用提供参考。     

烟草赤星病抗性主效QTL人工选择响应研究

分析赤星病抗性主效QTL的人工选择响应,可为烟草赤星病抗性分子标记辅助选择提供一定的理论基础。本研究利用与主效QTL紧密连锁的分子标记J9和J4,分析随机群体、人工选择群体和自然群体中响应分子标记的等位基因频率,研究相关标记位点在不同群体中的等位基因变化规律。结果发现:(1)赤星病抗性主效QTL等位基因在不同选择强度(5%、10%和20%)的正向选择条件下均发生了显著性偏分离,其中在10%的正向选择强度下偏分离显著性最高。(2)在不同世代(F3、F4、F5和F6)的赤星病抗性育种选择群体中,J9位点抗病亲本等位基因型频率显著高于感病亲本基因型频率,表明来源于抗源净叶黄的主效抗性QTL与赤星病抗性显著关联。(3)在198份自然群体中,包括烟草赤星病抗性品种中烟86、单育二号在内的50份烟草种质携带与抗源净叶黄相同的基因型,表明该主效QTL被广泛应用于烟草赤星病抗性改良中。本研究验证了之前定位到的主效抗病QTL的准确性;分析了该主效QTL的人工选择响应,相关结果为烟草赤星病抗性改良提供了一定的理论基础。     

基于整合图谱的鲤生长相关性状QTL的分布及变异规律

单个群体数量性状位点(QTL)的检测和识别效率通常是有限的,而多个群体能提高QTL的检测效率并能更好地了解其等位基因的变异和分布.本研究利用4个群体构建了鲤鱼的整合图谱,在此基础上比较分析了不同群体QTL的分布及变异.整合图谱长度为2371.6cM,包含257个微卫星(SSR)和421个SNP标记分布于42个连锁群,平均标记间隔为3.7cM.将4个群体的体重、体长、体高和体厚共67个QTL定位到整合图谱上进行比较分析,发现仅有1个QTL为3个群体共享,9个QTL为2群体共享,未发现4个群体均共享的QTL.QTL的比较分析结果表明,共享QTL可能在控制不同鲤鱼种质间生长性状中起主要作用.此外,探讨了QTL在不同群体间变化的原因和规律,同时揭示了主效和微效基因在不同群体中的遗传表现,为QTL定位策略和分子育种改良鲤生长性状提供理论基础.     

作物分子标记辅助选择的研究进展、影响因素及其发展策略

随着分子标记技术及其检测手段的发展,开发和应用成本的降低,分子标记辅助选择(MAS)在作物育种上的应用优势日益明显。本文综述了近年来MAS在基因聚合、基因转移和数量性状改良上的研究进展。总结了MAS的影响因素,包括标记与基因间的距离、目标性状的遗传率、群体大小、所用分子标记的数目、类型和相位等。并提出育种和定位同步进行、选择合适分子标记类型和数量、简化DNA提取方法、背景选择的逐步选择法、确定合适选择方案等MAS发展策略。