畜禽生产性状主效基因定位技术与方法研究进展

鉴定畜禽重要生产性状形成的关键遗传因子,揭示其产生的分子遗传机制,对动物新品种的培育及特色遗传资源的开发利用具有重要意义。高通量分析技术诞生前,标记数量性状位点(quantitative trait loci,QTL)连锁分析和候选基因分析法作为鉴定畜禽生产性状QTL和主效基因主要方法,但由于其技术局限性,性状因果基因鉴定的效率并不高。人类基因组计划(human genome project, HGP)开启了以大数据为特征的生命科学研究的序幕,在HGP完成后的20余年间,快速发展的高通量分析技术使人们研究生物学问题的思路和方法发生了巨大改变。本综述就近年来被广泛用于畜禽重要性状的候选基因定位的方法与技术进行了较全面的综述,以期为同行提供参考。     

玉米花丝颜色基因qSC10精细定位及候选基因分析

为解析玉米花丝颜色性状的遗传机理,挖掘其候选基因及等位变异,本研究以郑58和昌7-2为亲本构建的重组自交系(RIL)群体为材料,对控制玉米花丝颜色QTL进行定位.利用郑58与控制玉米粉色花丝主效位点qSC10的近等基因系qSC10-NIL杂交构建F3作图群体,对主效位点qSC10进行精细定位,根据qSC10定位区间和N...     

基于Meta分析的大豆倒伏性相关QTL的整合

倒伏性是大豆高产、稳产和优质的主要限制因子之一,是控制大豆产量性状的主要数量性状。本研究共搜集整理了16年来已经报道的与大豆倒伏性有关的59个QTL,以2004年发布的大豆公共遗传连锁图谱soymap2为参考图谱,通过软件BioMercator2.1的映射,将大豆倒伏性QTL整合到soymap2上,并利用Meta进行元分析进而推断QTL位置,计算提取真正有效的QTL位点,共得到11个与大豆倒伏性相关的真实主效QTL位点,分布于5个连锁群上。本研究结果为倒伏性相关基因的精细定位和克隆奠定了基础。     

拟南芥低温黑暗发芽基因的鉴定及QTL定位

低温发芽是一个重要农艺性状,提高作物的耐寒性并确定控制低温发芽的基因是一个全球性的重大育种课题。通过对300多份拟南芥种子进行发芽试验,鉴定了低温黑暗下发芽的自然变异,并比较了两种生态型Bay-0和Shahdara低温黑暗下的发芽特性,这种自然变异被用来鉴定低温黑暗中发芽基因的遗传位点;利用这两个生态型杂交产生的重组近交系,结合分子标记和QTL方法,检测到种子在低温黑暗下发芽至少受6个QTL所控制,其中3个为主效位点,它们所解释的自然变异为61%,利用异源近亲代(HIF)验证了这3个主要QTL,为低温黑暗发芽基因的精细定位和基因克隆等研究奠定了基础。     

谷子SSR分子图谱的构建及主要农艺性状QTL定位

试验拟对谷子重要农艺性状进行数量性状位点QTL分析。以表型差异较大的沈3/晋谷20F2作图群体为材料,观测其株高、穗长等性状,选用SSR做分子标记,利用完备区间作图法(BASTEN C J)进行QTL分析。结果显示,表型数据在作图群体中呈现连续分布,表现为多基因控制的数量性状,被整合的54个SSR标记构建10个连锁群,LOD阈值设置为2.0,检测到与株高相关的主效QTL2个,联合贡献率45.9637%,穗长主效QTL1个,贡献率14.9647%,与穗重、粒重相关的主效QTL为同一位点,贡献率分别为11.9601%和10.1879%。有6组QTL位点之间存在基因互作效应,大小范围为-0.4986-16.6407,对性状的贡献率在2.2716％至6.7478％之间。谷子表型控制复杂,相关QTL的检测受环境影响较大,不同连锁群QTL间互作明显。     

猪的基因图谱及数量性状位点定位

在人类基因组计划的带动下,猪的遗传连锁图谱和细胞遗传学图谱有了较大的进步,利用目前猪基因组图谱的研究成果,通过基因组扫描法和候选基因法,可以对猪重要经济性状的主效基因位点进行区域定位,进而图位克隆,找到主效基因,为现代遗传育种奠定理论基础。     

茄子白花突变的遗传及其对相关性状的影响

以紫花西安绿茄及其自然突变产生的白花株系和原亲本为试材,研究了茄子花色遗传特性,分析了花色突变对植株、花朵、果实等相关性状的影响.结果表明,茄子的紫花与白花由一对基因控制,紫花"Col" 对白花 "col"完全显性.与紫花株系相比,白花株系生长旺盛,单花雄蕊数多,花粉粒大,花粉量少,果内种子数少,果实大,产量高,可直接做栽培品种利用.白花性状可用作茄子品种和杂交种纯度鉴定的标记性状.     

水稻粒长QTL定位与主效基因的遗传分析

该研究利用短粒普通野生稻矮杆突变体和长粒栽培稻品种KJ01组配杂交组合F_1,构建分离群体F_2;并对该群体粒长进行性状遗传分析,利用平均分布于水稻的12条染色体上的132对多态分子标记对该群体进行QTL定位及主效QTLs遗传分析,为进一步克隆新的主效粒长基因奠定基础,并为水稻粒形育种提供理论依据。结果表明:(1)所构建的水稻杂交组合分离群体F_2的粒长性状为多基因控制的数量性状。(2)对543株F_2分离群体进行QTL连锁分析,构建了控制水稻粒长的连锁遗传图谱,总长为1 713.94 cM,共检测出24个QTLs,只有3个表现为加性遗传效应,其余位点均表现为遗传负效应。(3)检测到的3个主效QTLs分别位于3号染色体的分子标记PSM379～RID24455、RID24455～RM15689和RM571～RM16238之间,且三者对表型的贡献率分别为54.85%、31.02%和7.62%。(4)在标记PSM379～RID24455之间已克隆到的粒长基因为该研究新发现的主效QTL位点。     

基于染色体置换系的野生稻抽穗期及紫色性状QTL的鉴定

利用一套以9311为背景的普通野生稻染色体片段置换系群体为研究材料,进行野生稻相关QTL的定位与基因的鉴定。在多年多点的抽穗期调查数据基础上,结合200多个分子标记引物的基因型鉴定结果,定位到11个与抽穗期相关的QTL;选取携带相关QTL导入片段的两个置换系进一步研究,发现2个抽穗期主效QTL均为已克隆基因的等位基因。利用叶鞘、稃尖、柱头颜色与9311差异显著的一个单片段置换系定位到来自野生稻的紫色性状基因Or C,初步鉴定与栽培稻的等位基因功能不同。这些结果再次表明染色体片段置换系是行之有效的QTL定位以及基因发掘的遗传群体。通过对抽穗期、紫色性状相关QTL的定位与基因的鉴定,为进一步的功能研究提供了基因资源。     

云南软米直链淀粉含量的遗传分析与基因定位

以低直链淀粉( 软米)品种毫木细与高直链淀粉品种桂朝2号杂交F2代分离群体为试验材料,研究水稻低直链淀粉含量的遗传规律和基因定位。结果表明,软米品种毫木细直链淀粉含量受一个隐性主效基因/QTL控制,该基因位点（QTL）与糯性基因(wx)为非等位。除主效QTL外,可能还有微效基因的作用。用SSR标记检测到该主效基因/QTL位于11号染色体上RM224附近,LOD值为15.4,可解释的表型变异率为32%。     

亚麻主要农艺与品质相关性状的QTL定位

为了全面了解亚麻产量和品质相关性状的遗传基础,为亚麻基因克隆和分子标记辅助育种提供理论依据,在已构建SNP连锁遗传图谱的基础上,以LH-89为父本,R43为母本构建F2:3家系QTL定位群体,用R/QTL软件采用复合区间作图法对13个农艺和品质性状进行QTL定位。结果表明:(1)该研究共检测出35个QTL位点,与粗脂肪及其组成成分相关的QTL有20个,与农艺性状相关的QTL有15个;其中:亚油酸和粗脂肪各5个,亚麻酸、千粒重各4个,棕榈酸、株高、工艺长度各3个,硬脂酸、分枝数各2个,单株果数、果粒数、单株粒重、油酸各1个。(2)共有18个QTL的表型贡献率超10%(主效基因),其中农艺性状定位8个主效基因,品质性状定位10个主效基因。     

利用双单倍体群体剖析水稻产量及其相关性状的遗传基础

主效QTL、上位性效应和它们与环境的互作(QE)都是数量性状的重要遗传因素。利用籼粳交珍汕97／武育粳2号F1植株上的花药进行组织培养得到的190个双单倍体群体和179个微卫星标记,通过两年两重复田间试验,采用混合线性模型方法分析了9个控制水稻产量及其相关性状的遗传效应,得到57个主效QTL,41对上位性互作,8对QTL与环境的互作和7对上位性效应与环境的互作。单个主效QTL解释这些性状1．3％～25．8％的表型方差。各性状QTL的累积表型贡献率达11．5％～66．8％。大多数性状之间具有显著的表型相关性,相关性较高的性状之间常具有较多共同或紧密连锁的QTL。结果表明,基因的多效性或紧密连锁可能是性状相关的重要遗传基础。     

猪乳头性状生理学和遗传学研究进展

猪乳头性状属于繁殖性状,直接影响母猪哺乳率和仔猪成活率,是种猪遗传改良的重要指标,揭示其遗传机理对提高种猪繁殖性能具有重要意义。猪乳头性状复杂多样,包括乳头数、乳头类型、乳头位置分布和波动不对称性现象等,但其遗传机制尚不清晰。本文对猪乳头及乳腺的形成与发育过程、猪乳头性状调控基因数量性状位点(quantitative trait locus, QTL)定位和候选基因等生理学和遗传学方面的研究进展进行了综述,旨在为今后鉴别影响猪乳头性状的因果突变和主效基因,揭示猪乳头在胚胎发育过程中产生数目、类型和位置差异的复杂遗传机制提供新的视角。     

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。     

茄子花色遗传及其对相关性状影响的研究

以田间西安绿茄突变产生的白花茄子筛选出的优良株系和原亲本群体为试材,研究了茄子的花色遗传及其对植株、花朵、果实等相关性状的影响。结果表明,茄子的花色由一对完全显性的基因Col—col控制,紫花对白花完全显性。遗传稳定的紫花株与白花株杂交,F1代表现为紫花,F2代群体的紫花和白花植株呈3：1分离;F1代植株与白花株交配,后代呈1：1分离。白花株系与紫花株系相比,植株生长旺盛,植株高、株幅大,每花的雄蕊数多,花粉粒大、花粉量少,果内种子数少、果实大、产量高。白花变异可直接做栽培资源利用,还可作为育种材料或用做茄子杂交种纯度鉴定的标记性状。     

水稻产量相关QTL研究现状

产量是最为复杂的数量性状,对它的遗传机理了解甚微。近15年来,许多学者利用随机分离群体定位了许多影响水稻产量及其组分的QTL,即以QTL定位的方法对产量潜力进行遗传剖析。试验证明上位性效应对产量及其组分性状遗传变异起着重要作用,但目前大多数QTL研究仍侧重于发掘和克隆单个主效QTL,然而对单一基因／QTL的深入了解还不足以诠释复杂性状遗传基础的全貌,还没有为育种家提供足够的可应用于分子标记辅助育种的遗传信息并用于提高水稻产量。笔者认为今后的数量性状研究尚需加强复杂性状QTL遗传网络的发掘,在改良水稻品种性状的同时发展并完善QTL研究。     

从QTL到QTG的路还有多远?

植物大多数重要的经济性状都是数量性状, 人们对许多植物进行了数量性状基因座(QTL)的研究, 并取得了长足的发展。文章详尽地分析了数量性状表型与基因型的复杂关系, 介绍了当前QTL研究领域里的几种精细作图策略。讨论了当前挖掘控制目标性状QTL基因的研究过程中存在的困难和问题, 提出几个有待发展的研究方向, 并展望了该领域的发展前景。因目前的QTL仍然是一个相当大的染色体区段, 往往含有多个候选基因。文章就怎样从QTL粗放位点研究进一步发展到数量性状基因(quantitative trait gene, QTG)水平上的变异, 再从QTG到相应于基因内多态性的数量性状核苷酸(quantitative trait nucleotides, QTN), 提出了一些见解。来迎接后基因组时代数量遗传领域的挑战。     

油菜硫甙性状QTL 区间的加密和整合

目的:加密油菜控制硫甙性状QTL区间,并进行QTL整合预测候选基因。方法:利用生物信息学方法根据已知测序的白菜BAC序列信息设计引物,在油菜TN DH群体中进行多态性扩增和定位,并根据加密后构建的遗传连锁图重新检测QTL,进行QTL整合。结果:将根据白菜BAC设计的3对多态性标记成功定位到油菜控制硫甙性状QTL区间,进行QTL整合后将QTL置信区间进一步缩小,并判定了初步的候选基因。结论:充分利用白菜已测序的BAC或者基因组信息,将能加快油菜基础研究的步伐。     

籼粳分类的形态指数及其相关鉴定性状的遗传分析

利用通过典型籼粳交F1代加倍所构建的一个DH群体为材料,考察了121个DH株系的程氏指数及其相关的6个鉴定性状,并进行了数量性状座位(QTLs)分析.分别检测到叶毛的2个主效基因、谷粒长宽比的3个QTLs、稃色的1个QTL、稃毛的1个QTL、穗轴1～2节长的2个QTLs及酚反应的1个主效基因和2个QTLs.另外检测到与形态指数有关的4个QTLs,分别在第1,3,4和6染色体上.其中第1,3和6染色体上控制形态指数的3个QTLs分别与鉴定性状的部分QTLs位于同一区间.     

应用中国和欧洲油菜建立的双二倍体群体对3个重要农艺性状的QTL定位以及与环境的互作分析

以中国的高油分自交系“高油”和欧洲高含油量品种“Sollux”的F1产生的282个株系组成的双二倍体(DH)群体为材料,在125个SSR标记座位构建的连锁图谱基础上,根据在中国和欧洲四个不同环境下的表型鉴定结果,采用混合线性模型基础上的QTL分析软件,对油菜3个重要农艺性状:株高,开花期和成熟期进行了数量性状基因座位(QTL)的联合定位分析,估测了这些QTL的加性、上位性以及与环境的互作效应。结果表明各性状均受多个加性、加加上位以及与环境互作的QTL控制。株高受多个QTL影响(12个位点具有加性或兼有环境互作效应,5个位点具有互作效应),以加性效应为主,加性效应总和可解释定位群体表型变异的75%左右,并多兼有上位性效应。12个主效QTL中,9个是“高油”等位基因相对“Sollux”有降低株高的作用,大多数加性×环境互作QTL的有效等位基因具有环境选择特异性。7个ae基因座位中,5个“高油”等位基因在杭州种植环境下,除一例外所有在德国环境下的互作基因座中,“Sollux”等位基因起着增加株高的作用,加加上位性主效总和为加性主效总和的三分之一。7个控制花期和8个控制成熟期的主效QTL中,分别有6个和5个是来自“高油”的等位基因相对“Sollux”具有提前开花和成熟的效应,这些QTL的效应总和占到性状表型变异的60%左右。5个位于第2和第12连锁群中的2个大效应QTL可能和已多次报导的VFN1和VFN3基因相近或相同。开花期和成熟期两性状均检测到显著的ae互作效应,双亲等位基因的效应在各环境下呈离散分布。位于14和19连锁群上的两个主效株高QTL同时也是控制开花期和油分含量的基因位点,因而利用这两个位点进行标记辅助筛选时要考虑到对油分含量的影响。控制成熟期的8个主效QTL中有3个同时也是控制开花期的基因座位,证实了开花期和成熟期高度正相关的遗传基础,两个生育性状均表现有较弱的QTL间加加上位互作,但以主效QTL的作用为主。