水产养殖动物遗传连锁图谱及QTL定位研究进展

自1997年美国农业部启动5种水产养殖动物基因组计划以来,在不到10年的时间里,世界各国都相继开展了本国主要水产养殖动物基因组研究。截至2005年底,有近17种海淡水养殖动物公布了遗传连锁图谱：属于高密度连锁图谱的有虹鳟和大西洋鲑（标记数超过1000）;属于中密度遗传连锁图谱的有罗非鱼、沟鲶、黑虎虾、日本牙鲆和欧洲海鲈（标记数为400-1000）;属于低密度遗传连锁图谱的有泰国的胡鲶,中国的栉孔扇贝、鲤鱼,日本的黄尾鲕,美国的牡蛎等近10种养殖种类（标记数少于400）。水产养殖动物遗传连锁图谱的构建和发展,促进了一些与经济性状（如生长、抗逆、发育等）相关的数量性状位点（QTL）的定位研究。然而,QTL定位研究目前只在具有中高密度遗传连锁图谱的鲑科鱼类（虹鳟、大西洋鲑和北极嘉鱼）、罗非鱼、沟鲶和日本牙鲆等种类中开展,而且定位研究仍处在初级水平。遗传连锁图谱的高分辨率和QTL在图谱上的精确定位,是今后能否实现对主要水产养殖动物的经济性状进行遗传操作的技术保证,同时也是实现分子标记或基因辅助育种在水产养殖动物中成功运用的制胜法宝。     

DNA分子标记技术及其在水产动物遗传上的应用研究

随着DNA分子标记技术的发展,其在动物遗传上发挥了重大作用,使用DNA分子标记可以观察到整个基因组的遗传多样性。目前,在水产养殖种类中使用的遗传标记主要包括线粒体DNA、RFLP、RAPD、AFLP、微卫星、SNP和EST标记。DNA分子标记的应用使得人们对水产养殖动物的遗传多样性、近亲繁殖、种类和品系鉴定以及遗传连锁图谱建立的研究都取得了很大进展,也加快了数量性状位点(QTL)基因的鉴定作为分子标记辅助选择(MAS)的研究。将这些标记技术在水产动物上的应用进行了论述,以及如何从人类基因组工程和斑马鱼这种模式鱼的研究中得到启发,更好的应用于水产动物基因组学和遗传学研究做一讨论。     

豌豆遗传图谱构建及QTL定位研究进展

豌豆的许多性状是多基因控制的数量性状,QTL定位就是以分子标记技术为工具、以遗传连锁图谱为基础、利用分子标记与QTL之间的连锁关系确定控制数量性状的基因在基因组中的位置.本文对QTL定位原理、方法进行了简单介绍;对豌豆遗传图谱构建及主要性状,如产量、品质、抗病性等QTL定位、遗传效应分析等方面的研究进行综述;对目前基于QTL豌豆分子标记育种存在的问题、应用前景进行了探讨.     

鲤饲料转化率性状的QTL 定位及遗传效应分析

数量性状(QTL)定位是实现分子标记辅助育种、基因选择和定位、培育新品种及加快性状遗传研究进展的重要手段。饲料转化率是鲤鱼的重要经济性状和遗传改良的主要目标, 而通过QTL 定位获得与饲料转化率性状紧密连锁的分子标记以及相关基因是遗传育种的重要工具。研究利用SNP、SSR、EST-SSR 等分子标记构建鲤鱼(Cyprinus carpio L.)遗传连锁图谱并对重要经济性状进行QTL 定位。选用174 个SSR 标记、41 个EST-SSR 标记、345 个SNP 标记对德国镜鲤F2 代群体68 个个体进行基因型检测, 用JoinMap4.0 软件包构建鲤鱼遗传连锁图谱。再用MapQTL5.0 的区间作图法(Interval mapping, IM)和多QTL 区间定位法(MQMMapping, MQM)对饲料转化率性状进行QTL 区间检测, 通过置换实验(1000 次重复)确定连锁群显著性水平阈值。结果显示, 在对饲料转化率性状的多QTL 区间定位中, 共检测到15 个QTLs 区间, 分布在9 个连锁群上, 解释表型变异范围为17.70%—52.20%, 解释表型变异最大的QTLs 区间在第48 连锁群上, 为52.20%。HLJE314-SNP0919(LG25)区间标记覆盖的图距最小, 为0.164 cM; 最大的是HLJ1439-HLJ1438(LG39)区间,覆盖图距为24.922 cM。其中区间HLJ1439-HLJ1438、HLJ922 -SNP0711 解释表型变异均超过50.00%, 可能是影响饲料转化率性状的主效QTLs 区间。与饲料转化率相关的15 个QTLs 的加性效应方向并不一致, 有3个区间具有负向加性效应, 平均为?0.027; 12 个正向加性效应, 平均值为0.06。研究检测出的与鲤鱼饲料转化率性状相关的QTL 位点可为鲤鱼分子标记辅助育种和更进一步的QTL 精细定位打下基础。       

甘蓝型油菜千粒重性状的QTL初步定位研究

千粒重是油菜重要的产量相关性状之一,构建油菜遗传连锁图谱是研究其产量性状基因的前提。本研究利用小孢子培养技术,选育出了甘蓝型油菜大粒品系(G-42)和小粒品系(7-9)的纯合DH系DH-G-42和DH-7-9,其千粒重分别为6.24 g和2.42 g,二者比值达2.58。以DH-G-42为母本、DH-7-9为父本,构建了含190个单株的F2遗传作图群体,利用SSR和SRAP标记技术绘制遗传连锁图谱,该图谱共包含20个连锁群,涉及128个SSR标记和100个SRAP标记,图谱总长1546.6cM,标记间平均图距为6.78cM。本研究共检测到3个与千粒重性状相关的QTL,分别位于A9和C1连锁群,其中qSW-A9-1和qSW-A9-2贡献率分别达到10.98%和27.45%,均可视为控制粒重的主效QTL。本研究为后续进行油菜千粒重性状QTL的精细定位分析、分子标记辅助选择育种及新基因的克隆等奠定了基础。     

'百农64'×'京双16'小麦遗传连锁图谱构建

通过对小麦品种‘百农64’ב京双16’F3家系群体的SSR和AFLP分析,构建了含100个SSR标记(91个引物)和58个AFLP标记(12个引物)的小麦遗传连锁图,158个标记组成20个连锁群,覆盖小麦基因组3 114cM,标记间平均间距为19.7 cM.将前人未定位的12个SSR标记定位到了小麦遗传连锁图谱上.为小麦慢白粉病性等农艺性状的QTL分析打下了良好基础.     

鲤鱼体长性状的QTL定位及其遗传效应分析

以大头鲤/荷包红鲤抗寒品系的重组自交系群体及其遗传连锁图谱, 利用Windows Map Manager 2.0的标记回归法进行QTL单标记定位分析和复合区间作图法进行QTL区间检测, 通过置换实验(1 000次重复)确定连锁群显著性水平阈值。在体长性状的标记回归研究中, 共7个标记达到显著水平(P<0.01), 对性状的贡献率为14.00%～27.00%, 其中3个标记达到极显著水平(P<0.001)。HLJ534, HLJ319, HLJ370座位可能与影响鲤鱼体长性状的主效基因连锁。在体长性状的QTL区间定位研究中, 共6个QTL达到连锁群显著水平(P=0.05), 对性状的贡献率为11.33.%～23.12%, 其中2个达到连锁群极显著性水平(P=0.01), 它们的加性效应方向并不一致。HLJ190-HLJ497区间和HLJ479-HLJ483区间是影响鲤鱼体长性状的主效QTL区间。     

梨分子遗传图谱构建及生长性状的QTL分析

利用鸭梨和京白梨杂交得到的F1(145株)实生苗为作图群体,通过对AFLP和SSR两种分子标记的遗传连锁分析,应用Joinmap 3.0作图软件,368个AFLP标记、34个SSR标记构建了分属18个连锁群的梨分子遗传连锁图谱,各连锁群的LOD值在4.0～7.0范围之间,图谱总长度覆盖梨基因组1395.9cM,平均图距为3.8cM.采用区间作图法,对该群体与生长性状相关的调查数据进行QTL分析,检测到与新梢生长量、新梢茎粗、节间长度、节间数量、树干径、树高及皮孔密度7个农艺性状连锁的QTL位点35个,其中主效QTL位点11个(LOD≥3.5).与生长性状相关的农艺性状QTL位点多集中在LG16连锁群上.     

作物数量性状基因座定位及分析研究进展

近年来,分子数量遗传学的快速发展,使作物复杂数量性状尤其是经济性状的QTL研究取得了巨大进展,大大促进了复杂数量性状的遗传改良和分子操纵。本文从分子标记连锁图谱的构建、QTL定位力方法及效应分析、精细定位和QTL验证及应用等方面综述了二十多年来作物QTL的研究进展,讨论当前QTL研究中存在的问题,并展望了作物QTL研究的发展前景。     

基于SRAP分子标记的冰草遗传连锁图谱构建

构建高密度遗传连锁图谱是冰草抗性、品质、产量等重要性状QTL精细定位及标记辅助育种研究的基础。该试验以四倍体杂交冰草F2群体的202个分离单株及其亲本为材料,利用SRAP分子标记技术和Join Map 4.0作图软件对冰草的遗传连锁图谱进行了构建。结果表明:(1)共筛选出22对多态性好、标记位点清晰稳定的SRAP适宜引物,对冰草杂种F2分离单株的基因组DNA进行PCR扩增,共获得510个SRAP多态性标记位点,其比率占88.2%。(2)偏分离分析表明,偏分离标记比率仅为14.12%,符合遗传作图的要求。(3)成功构建了冰草的SRAP分子标记遗传连锁图谱,该图谱有14个连锁群、510个标记,连锁群间长度范围86.4～179.0cM,覆盖基因组总长度1 912.9cM,标记间平均间距3.75cM,为高密度遗传图谱。     

水稻单株有效穗数和每穗粒数的QTL剖析

应用292个Lemont/特青F13重组自交系（RILs)及其含272标记的遗传连锁图谱部析单株有效穗数（PN）和每穗粒数（SNP）及其相关性状的遗传,所有性状呈现超亲分离,PN与SNP存在弱的负相关,检测到影响PN和SNP及其相关性状的QTL51个和互作位点45对,它们可以解释60％以上的性状总变异,SNP与其相关性状的QTL定位在一起,比较与SNP－QTL同一或相邻区域的QTL数,穗部枝梗数是长度性状的两倍,故前者对SNP的作用更大,仅有2个PN－QTL与SNP相关性状的QTL相邻,因此通过标记辅助选择有可能实现PN与SNP的有利重组,其中影响PN的QPn4和影响穗枝梗数和长度的QPbn3a,QPbn3和QPb14等主效QTL,在标记辅助选择中具有重要的应用价值,对通过标记辅助选择合理配置穗部性状TQL产生新的高产穗型进行了讨论。     

绵羊3号染色体的遗传连锁图谱构建及QTL定位

以四川凉山半细毛羊资源群体为研究对象, 选取位于绵羊3号染色体上的9个微卫星标记, 构建遗传连锁图谱, 用QTLExpress软件对影响绵羊生长发育的5个性状进行QTL定位分析。结果显示: (1) 9个微卫星标记的平均多态信息含量和平均群体杂合度分别为0.606 (0.378～0.738)、0.650 (0.404～0.766); (2) 连锁图谱总长为339.8 cM, 标记平均间距为42.5 cM, 略长于国际主要绵羊作图组织构建的图谱; (3) QTLExpress分析表明, 检测到影响羔羊断奶重、断奶日增重和成年体重的3个QTL, 分别位于99 cM、219 cM、273 cM处, 影响断奶日增重和成年体重的QTL都达到显著水平, 而影响羔羊断奶重的QTL未达到显著水平。     

鲤鱼(Cyprinus carpio L.)头长、眼径、眼间距QTL的定位

用265个AFLP标记、127个微卫星分子标记、37个EST-SSR标记和16个RAPD标记对大头鲤/荷包红鲤抗寒品系的F2雌核发育群体44个个体进行基因型检测, 构建鲤鱼遗传连锁图谱。利用软件WinQTLCart2.5采用复合区间作图法对头长、眼径、眼间距3个性状进行了QTL分析。结果显示, 共检测到5个与头长性状相关的QTL, 分别定位于鲤鱼连锁图谱的LG2(qHS-2-1)、LG3 (qHS-3-1)、LG40(qHS-40-1)和LG4 (qHS-4-2和qHS-4-3) 上。其中qHS-40-1拥有最大的 LOD值, 为7.94, 可解释的表型变异为 34.29%。qHS-4-2的LOD值最小, 为5.03, 可解释的表型变异为11.52%。5个与头长性状相关的 QTL 加性效应值均为负值。检测到两个与眼径性状相关的QTL, 分别定位于鲤鱼连锁图谱的LG39连锁群(qED-39-1)和LG40连锁群(qED-40-1)上, 其中qED-40-1的LOD值比较大, 为2.76, 其加性效应值为负值, 可以解释5.62%的表型变异; qED-39-1的LOD值为2.72, 加性效应值为正值, 可以解释9.77%的表型变异。检测到两个与眼间距性状相关的QTL, 分别定位到鲤鱼连锁图谱的LG20连锁群(qEC-20-1)和LG28 连锁群(qEC-28-1)上。其中qEC-20-1的LOD值比较大, 为3.77, 加性效应值为正值, 可以解释8.29%的表型变异; qEC-28-1的LOD值为2.79, 对应的加性效应值为负值, 可以解释8.88%的表型变异     

大粒裸燕麦(Avena nuda L.)遗传连锁图谱的构建

以“元莜麦”和“555”杂交得到的281个F2单株为作图群体,利用20对AFLP引物、3对SSR引物和1个穗型性状构建了一张大粒裸燕麦遗传连锁图。该图谱全长1544.8cM,包含19个连锁群,其上分布有92个AFLP标记、3个SSR标记和1个穗型形态标记,不同连锁群标记数为2-14个,长度在23.7-276.3cM之间,平均长度为81.3cM,标记间平均距离为20.1cM。穗型标记分离比符合3：1,11个AFLP标记表现为偏分离,偏分离比为11.5%。该图谱符合遗传连锁框架图的要求,为今后大粒裸燕麦的QTL定位、分子标记辅助育种和比较基因组学等研究奠定基础。     

南瓜遗传连锁图谱的构建及粒宽性状的QTL定位

以印度南瓜纯系大粒材料‘0515-1’和小粒材料‘0460-1-1’为亲本,获得193个南瓜F2单株群体,应用AFLP和SSR分子标记技术进行多态性筛选,构建了含84个标记位点的遗传连锁图谱。结果表明,整个图谱包含12个连锁群,全长683.50cM,标记平均间距为8.13cM。采用复合区间定位分析,共检测到控制南瓜籽粒宽度的4个数量性状位点(QTL),分别位于3个连锁群上,各QTL的贡献率在2.87%～29.68%之间。     

大豆重要农艺性状的QTL分析

应用栽培大豆科丰1号（♀）和南农1138-2（♂）杂交得到的F9代重组自交系（RILs）群体（201个家系）,构建了含302遗传标记、覆盖2363.8cM、由22个连锁群组成的遗传连锁图谱。采用区间作图法,对该群体的主要农艺性状的调查数据进行QTL分析,表明与开花期、成熟期、株高、主茎节数、每节荚数、倒状性、种子重、产量、蛋白质和含油量等10个重要农艺性状连锁的QTL位点34个,每个数量性状的遗传变异是由多个QTL位点决定的。与产量有关的农艺性状的一些QTL集中在几个连锁群上。     

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.     

桃'秦光2号'×'曙光'F1代SSR遗传连锁图谱的构建

以桃品种‘秦光2号’和‘曙光’及其90株F1代群体为试验材料,依据SSR标记构建桃的遗传连锁图谱。构建的图谱覆盖桃基因组640cM,包含16个连锁群、73个标记,标记间平均图距为11.7cM;桃的白/黄肉性状(Y/y)、离/粘核性状(F/f)被分别定位在第8连锁群和第9连锁群上,距其相邻的分子标记距离分别为4和5cM。所构建的遗传连锁图谱可用于进一步研究。     

大豆遗传图谱的构建和分析

利用大豆栽培品种科丰1号和南农1138－2杂交得到的重组近交系NJRIKY,通过RFLP,SSR,RAPD和AFLP4种分子标记的遗传连锁分析,构建了包含24个连锁群,由792个遗传标记组成的大豆较高密度连锁图谱,该图谱覆盖2320．7cM,平均图距2．9cM,SSR标记的多态性较高,在基因组中的位置相对稳定,可以作为锚定标记,有利于连锁群的归并和不同图谱的比较整合;而AFLP标记对于增加图谱密度效率较高,但其容易出现聚集现象,从而造成连锁群上有很大的空隙（gap),另外,在连锁群中有21．7％的分子标记出现偏分离,该图谱为基因定位,比较基因组学和重要农艺性状的QTL定位等研究打下了基础。     

猪2号染色体遗传连锁图谱的构建与QTL定位分析

构建了猪2号染色体的遗传连锁图谱,并进一步进行了重要生产性状数量性状位点的定位,结果表明,7个微卫星位点均为中高度多态性位点,多态信息含量为0．40182－0．58477,可以满足遗传连锁图谱构建的要求,构建的资源家系遗传连锁图谱总长152．9cM,位点的排列顺序与USDA结果一致,但除了Sw2516与Sw1201标记区间外,所有标记区间距离均大于USDA图谱,将连锁图谱与性状记忆结合起来,进一步进行了猪数量性状位点定位的研究,在2号染色体发现了显著影响活体估测瘦肉率等活体估测性状的QTLs,此外还发现眼肌高度和背最长肌大理石纹的QTLs,其中影响活体估测瘦肉率的QTL达到了染色体显著的水平（P＜0．01）,且解释性状的表型变异达21．55％,影响眼肌高度和背最长肌大理石纹的QTLs分别可以解释10．12％和10．97％的表型变异,影响活体估测性状的QTLs加性效应与显性效应作用方向相反,影响眼肌高度的QTL加性效应与显性效应相同,在大白猪中具有增效等位基因,定位的QTLs效应较大,为在群体中开展分子标记辅助育种奠定了理论基础。