回交育种中供体基因组成分的分布及其应用

推导了回交群体中供体基因组成分的条件概率分布,并用平均数预测各个体的供体染色体片段的大小.预测的精确度则用有关方差的公式,以供体的实际片断大小(y)与根据标记基因型预测的供体片断大小(yp)的相关表示,并表达为标记密度的函数.结果表明虽然在标记密度中等(例如40cM/标记)时即能获得y和yp的高度相关,但对一个大群体,仍必须通过高密度的标记图(例如10～20cM/标记)才可能鉴别出其中的最佳个体.因此,为了在标记辅助回交育种中充分利用标记信息,应当分步骤鉴定标记基因型和选择个体.这就是先根据少数标记对所有个体作初步选择,再根据较多标记对少数个体作精细选择.这样,在基因渐渗实验中,就可以既提高对大群体的选择强度又只要鉴定有限数目的标记基因型.这是一种非常有效的方法.     

标记辅助回交育种中所需最小样本容量的近似估计

回交育种是把有利基因从供体亲本向受体亲本转移的一种有效方法,标记辅助选择可加速其进程。为了制定合理的标记辅助选择计划,育种家必须知道所需的后代群体大小。该文提出了一种估算在标记辅助回交育种中同时进行前景选择和背景选择所需群体大小的方法。在假定所需转移的目标基因座与遗传背景之间为相互独立的简化假设下,可以通过将解析方法（针对前景选择）与基于回交亲本图示基因型的模拟方法（针对背景选择）相结合,近似地估计出在每一世代中选到所需基因型的概率,进而估算出在一定概率水平下至少获得一个符合要求的个体所需的最小样本容量,用假想的例子演示了该方法的使用情况。该方法可以很方便地应用于实际的回交育种。     

标记辅助导入中不同前景和背景选择方法的比较

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。标记辅助导入的过程包括3个阶段,第一阶段是杂交,即供体与受体杂交产生F1代个体,第二阶段是回交,即F1个体以及后续各个世代的后代个体重复地与受体回交,以使受体的遗传背景得到恢复,第三阶段是横交,即重复回交后得到的个体彼此问交配,以便获得供体基因的纯合个体,使该基因在群体中固定。在回交和横交阶段,都要对参与交配的个体进行选择。在选择中,要分别进行前景选择和背景选择,前景选择是对供体基因的选择,选择携带有供体基因个体参加配种,从而使该基因在回交过程中不会丢失,并在横交过程中能尽快固定,背景选择是对受体遗传背景的选择,选择那些含有受体基因组比例较高的个体参加配种,从而加快恢复受体遗传背景的速度。本研究通过计算机模拟对不同的前景选择方法和不同的背景选择方法进行了比较。前景选择方法包括对受体基因的直接选择（假设该基冈可以直接测定）、利用单个连锁标记的间接选择和利用两侧标记的间接选择3种,背景选择方法包括随机选择、基因组相似性选择、指数选择和标记辅助BLUP（MBLUP）选择4种。研究结果表明,对于前景选择来说,对供体基因的直接选择能保证该基因在回交的各个世代中保持一个稳定的频率（0．25）并在横交阶段迅速固定（2个世代）,用两侧标记的间接选择也能得到类似的结果,但如果仅利用单个连锁标记进行选择,则会导致供体基因的频率在回交阶段中有所下降,并在横交阶段不能被固定。对于背景选择来说,如果最终的目的是要完全恢复受体的遗传背景,基因组相似性选择或标记指数选择是最好的选择方法,它们可使受体的遗传背景在回交3个世代后就恢复到98％以上,而随机选择或MBLUP选择需要至少5个世代的回交才能达到这个水平。但如果最终的目的只是要恢复受体的某些优良性状,则MBLUP选择是值得推荐的方法,它可使影响这些性状的受体基因频率在回交3个世代后就达到99％以上,而且还能在整个基因导入过程中给这些性状带来最大的遗传进展。虽然用标记指数选择也有相似的结果,但与之相比,MBLUP的成本要低得多,更具有实际可行性。     

一个控制水稻籽粒长度主效基因--Lk-4(t)的BC2F2群体定位及其遗传效应分析

水稻籽粒大小和形状是影响稻米外观品质和产量的重要影响因素,对控制这些性状基因的定位和克隆有助于弄清籽粒大小基因的表达模式和相应的代谢系统,最终实现该性状的自由调控。运用SSR和CAPs标记对来源于蜀恢527//蜀恢527／小粒回交组合BC2F2群体800隐性长粒单株进行分析,定位了一个控制水稻籽粒长短的基因,Lk-4（t）。对F2和BC2F2群体籽粒大小形状和千粒重的遗传分析表明,回交能将大部分对目的基因效应具有干扰修饰作用的微效基因多态性除去,从而有利于对目的基因型的准确鉴定;在F2和BC2F2群体中只发现两类籽粒长短表现型,即短粒和长粒,并且二者分离比例符合3：1的典型一对等位基因分离比例。这说明群体中籽粒长短变异是受一对基因控制。通过对BC2F2群体中隐性（长粒）单株进行分子标记分析,将这个控制籽粒长短的主效基因定位在3个CAPs标记,P1-EcoRV,P2-SacⅠ和P3-MboⅠ附近。连锁分析表明,Lk-4（t）位于水稻第3染色体着丝粒附近,离标记P1-EcoRⅤ和P2-SacⅠ分别有0．90cM和0．50cM的距离。     

不同作图群体对显隐性分子标记位点的作图效率

根据位点组合和位点的有效性,发展了一种对使用３种不同的作用图群体作图显隐性分子标记的作图效率评价方法,应用该方法所评价的结果是,双单倍体（ＤＨ）群体的作图效率最高,自交群体（Ｆ２群体）与回交群体的作图效率相同,因此使用双单倍体群体作图不仅所用费用低,而且作图速度快,但只有在极少数植物中能获得双单倍体群体,对于那些不能获得双单倍体的动植物物种而言,可使用自交群体或回交群体作图。如果作高密度的分子标记     

利用分子标记辅助选择改良珍汕97的稻瘟病抗性

利用回交育种中产生的回交群体，结合前人的研究结果构建了Pi1基因区域的局部分子标记连锁图，通过BC1F2家系的接种结果判断其基因型。将Pi1定位在RFLP标记RZ536与SSR标记RM144之间，图距分别为9．7cM、6．8cM，从而建立了一套完整的以PCR为基础的分子标记辅助选择体系。通过分子标记和抗性验证两种选择方式相结合，经过三代回交将Pi1区段快速导入受体亲本珍汕97B中。在BC3F1中利用15条ISSR引物扩增的167条随机分布在基因组中的多态性带筛选背景，得到4个背景较好的单株。经过纯合筛选及抗性验证后共得到17个带有抗性基因Pi1的改良珍汕97株系。试验表明微卫星标记在正向选择、负向选择及背景选择中都起到极大的作用。     

利用wx基因分子标记辅助选择培育糯性小麦

利用中国春及其缺体-四体对wx-B1基因的STS标记和wx-A1、wx-D1的微卫星(SSR)标记进行了定位.联合应用这2种分子标记,对12个小麦品种和5个高代糯麦株系做了鉴定,与Wx蛋白的SDS-PAGE结果一致;从组合江苏白火麦×关东107的F2分离群体中筛选出8种wx基因型,其中3种基因型(AD同缺型,BD同缺型和糯型)为自然界中所没有,并且培育出了国内首批糯性小麦品系.另外,应用SSR标记对江苏白火麦回交改良群体中个体进行辅助选择,得到了含wx-D1b的7D单体,为将来进一步改良糯性小麦的农艺性状提供广泛的遗传材料.利用wx基因分子标记辅助选择,可以加速培育糯性小麦的进程.     

利用高代回交和分子标记辅助选择建立水稻单片段代换系

以水稻品种华梗籼74为受体,以6个水稻品种为供体．通过高代回交和微卫星标记辅助选择相结合的方法,建立了水稻的一个单片段代换系群体。该群体Fh86个单片段代换系组成,其中52个在BC3F2中获得,34个在BC3F3中获得。每个单片段代换系只含有来自一个供体的一个染色体代换片段,而遗传背景与华粳籼74相同。这些单片段代换系的代换片段分布于水稻的12条染色体,代换片段的长度为1．5～56．3cM,平均长度为23．0cM。全部代换片段在水稻基因组上的覆盖率为57．1％。     

利用回交法与Wx基因分子标记辅助选择培育糯性小麦

以中国春糯性位点全套近等基因系为研究材料,对小麦Wx基因的6个STS标记和1个CAPS标记进行了筛选。改良PCR扩增条件以及产物检测方式后,从这些标记中筛选出3个标记,包括鉴定Wx-A1、Wx-D1位点的2个共显性STS标记和Wx-B1位点的1个显性STS标记,用于本研究中糯性小麦的分子标记辅助育种。在育种过程中,首先配制全糯材料“98Y1441”与推广品种“川育12”的杂交组合,采用籽粒碘染法从其F2种子中选择全糯基因型个体与回交亲本川育12杂交,如此反复自交、回交,历经数代异地加代繁殖得到BC5F2代回交改良群体。利用上述3个分子标记从该群体中筛选出了8种Wx基因型,经卡方检验,其分离比符合3对基因的分离比例,其中基因型为aabbdd的植株有2株,直链淀粉含量分别为1.81%和0.82%,为全糯小麦;基因型为AAbbdd, aabbDD的部分糯性植株各有1株,直链淀粉含量分别为15.24%和17.57%。研究中获得的BC5 F2代群体的农艺性状接近回交亲本,并明显优于全糯材料“98Y1441”,表明采用回交法与Wx基因分子标记辅助选择相结合,有助于培育高产、优质的全糯和部分糯小麦。     

标记基因型中QTL基因型条件概率分布

随着分子数量遗传学的发展,人们提出了很多统计模型用于QTL定位分析。在这些模型中,首先得确定QTL在标记基因型中的条件概率分布,然后利用适当的统计方法对QTL在基因组中所处的位置进行估计。本文讨论了常见作图群体（如F2和回交群体）中在给定标记基因型下QTL的条件概率分布,提出了用Mathematics软件推导QTL基因型条件概率分布的方法。用该方法能够快速地、准确地推导出比较复杂的标记基因型中QTL基因型的条件概率分布。     

利用分子标记和数量性状基因型值构建作物核心种质库的研究

提出了一种基于分子标记数据及数量性状基因型值构建作物种质资源核心种质库的方法.采用包括基因型与环境互作的遗传模型及相应的混合线性模型统计分析方法,无偏预测各材料的基因型值,分别用基因型值和分子标记数据计算个体间的相似系数,加权得到最终的相似距离.采用不加权类平均法（UPGMA）进行系统聚类,用多次聚类随机取样法构建核心种质库.以水稻DH群体111个基因型8个农艺性状、175个分子标记位点的数据为实例,按四种抽样比率（25%,20%,15%,10%）构建了四个核心种质库,比较了核心种质库与整个群体的分子标记多样性及数量性状的遗传变异,评价了所用方法的有效性。     

用高代回交材料筛选与番茄耐冷性相关的RAPD分子标记

以番茄冷敏感品系T9801为轮回亲本,以耐冷品系T9806为供体亲本,经7代回交选择获得具有较强耐冷性且具有T9801遗传背景的高代回交株系,从高代回交株系及冷敏感亲本提取DNA,用280个随机引物进行RAPD扩增和多态性分析,筛选到一个与番茄耐冷性相关的RAPD分子标记（OPF14）。     

DNA分子标记信息不完全的统计处理

显性分子标记提供的有关该标记基因型的遗传信息是不完全的 ,缺失标记则丧失了它本来可能提供的遗传信息 .根据遗传学和统计学的一些基本原理 ,导出了一种通用算法 ,可以在F₂ 代群体中系统地恢复基因组上所有显性和缺失标记的基因型信息 ,从而增进构建数量性状基因图和标记辅助选择等工作的效率和精度 .这一方法也可方便地推广应用于一个标记具有 3种基因型的各类群体 ,例如由F₂ 自交衍生的高世代群体和随交群体等     

普通小麦品种农大399抗白粉病基因SSR和AFLP-SCAR分子标记

小麦白粉病是由布氏禾白粉菌(Blumeria graminis f.sp.tritici)引起,在小麦生产上发生最广泛的世界性病害之一。普通小麦品种农大399(系谱为Torino/2*2552//9516/3/5*石4185)是利用"滚动式加代回交转育"育成的高产、抗白粉病新品种。利用农大399和高感白粉病小麦品种石4185进行杂交,获得农大399/石4185的F1、F2分离群体和F2:3家系。对F1、F2分离群体和F2:3家系进行了苗期抗白粉病鉴定和遗传分析,结果表明:农大399对白粉菌生理小种E09的抗性受l对显性基因控制,暂命名为MlND399。通过BSA和分子标记分析,获得了与MlND399连锁的1个SSR标记Xcfd81和2个AFLP-SCAR标记SCAR203和SCAR112。其中MlND399与Xcfd81的遗传距离为0.2 cM,与SCAR203的遗传距离为1.0 cM,与SCAR112的遗传距离为1.2 cM。根据SSR标记在中国春缺体-四体、双端体和缺失系中的定位结果,将MlND399定位在小麦染色体臂5DSBin 0.67～0.78区间上。根据对抗白粉病基因的染色体定位结果,推测MlND399是Pm2基因。这些与MlND399连锁分子标记为利用农大399的抗白粉病基因进行抗病基因聚合和分子标记辅助选择育种奠定了基础。     

家蚕AFLP连锁框架图谱的构建

利用改进的AFLP分子标记方法,对家蚕Bombyx mori回交一代BC1群体进行连锁图谱的构建。经17组AFLP引物的选择性扩增,共得到430个多态位点,卡方检验后有253个为有效位点。利用Mapmaker/Exp (Version 3.0b)软件作连锁分析,其中163个标记分属28个连锁群,连锁群标记数变化范围是2～28个,平均每个连锁群标记数为5.8个,该图覆盖的基因组长度为2.998.9cM(图距单位),连锁群长度变化范围为4.5～652.8 cM,连锁群的平均长度为107.1 cM,平均图距为4.5～36.7 cM。     

玉米相对饱和遗传连锁图谱构建与一种新的AFLPs共显性分析方法探讨

利用一个F2作图群体(X178×B73),首先构建了一个含有130个SSRs的玉米连锁框架图,然后用119个AFLPs位点增加图谱密度,得到一个全长1659·3cM,标记间平均间距6·66cM的玉米相对饱和连锁图。同时,对SSRs和AFLPs的一些遗传特性进行了分析,探讨了AFLP标记进行共显性分析的一种新方法。分析表明SSRs和AFLPs分子标记具有多态性和可靠性高等特点,是构建高密度分子标记遗传连锁图的有效技术。加密的玉米遗传连锁图谱为比较基因组研究、数量性状位点(quantitativetraitloci,QTLs)克隆、杂种优势机理研究以及标记辅助选择等提供了技术基础。     

小麦背景中来自华山新麦草的抗条锈病基因的遗传学分析和分子标记

H9020—17—5是一个通过杂交和回交选育的普通小麦—华山新麦草易位系,接种鉴定表明其对条锈病具有优良抗性。遗传学分析证明易位系H9020—17—5的抗条锈性是由单基因控制的显性性状,抗性基因来自于华山新麦草,暂定名为YrHua。为了标记这个来自华山新麦草的抗条锈病基因,利用H9020—17—5与感病小麦品种铭贤169杂交,建立了F2分离群体。应用81对AFLP引物对119个经条锈菌生理小种CY30接种鉴定的F2单株进行了分析,结果得到两个与YrHua基因连锁的AFLP标记PM14(301)和PM42(249),遗传距离分别为5．4cM和2．7cM,并分别位于目标基因的两侧。将标记片段克隆、测序后,根据序列信息和酶切位点多态性设计特异性引物,将AFLP标记PM14(301)转换成了简单的PCR标记。研究结果为标记辅助育种提供了分子选择工具,同时也为进一步精细定位和图位克隆YrHua基因奠定了基础。     

利用分子标记辅助选择改良珍汕97的稻瘟病抗性

利用回交育种中产生的回交群体,结合前人的研究结果构建了Pil基因区域的局部分子标记连锁图,通过BC1F2家系的接种结果判断其基因型.将Pi1定位在RFLP标记RZ536与SSR标记RM144之间,图距分别为9.7cM、6.8 cM,从而建立了一套完整的以PCR为基础的分子标记辅助选择体系.通过分子标记和抗性验证两种选择方式相结合,经过三代回交将Pi1区段快速导入受体亲本珍汕97B中.在BC3F1中利用15条ISSR引物扩增的167条随机分布在基因组中的多态性带筛选背景,得到4个背景较好的单株.经过纯合筛选及抗性验证后共得到17个带有抗性基因Pi1的改良珍汕97株系.试验表明微卫星标记在正向选择、负向选择及背景选择中都起到极大的作用.     

黄羽肉鸡微卫星多态性与体重的相关分析

利用选自家禽基因组中的13个微卫星标记,对黄羽肉鸡A系、B系回交F2代群体100个个体的基因组DNA进行PCR扩增,经分析后,计算出各标记的基因频率、多态信息含量、杂合度,通过与性状初生重、8周龄体重的相关分析,得出与体重相关的标记,并进行了同一标记不同基因型间的多重比较。     

应用贝叶斯理论推断DNA分子标记基因型

引入贝叶斯理论用以从DNA分子标记的表现型（电泳谱带）推断其基因型（DNA来源）。结果表明,根据标记座位独立贫富而确定的遗传信息不完全标记的基因型概率,与根据邻近的遗传信息完全标记的基因型和有关重组率算得的相应贝叶斯概率,通常都有很大的差异,所以在进行数量性状基因定位和标记辅助选择等工作前前,应当计算每一个体基因组上所有遗传信息不完全座位的有关基因型的贝叶斯概率,文中列出计算未知基因型的贝叶斯概率的详细过程,也讨论了贝叶斯概率的若干推广应用。