浅谈数量性状的定位和定位(数量性状定位方法)

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各位专家老师大家好。我是“人人有一麦”三队的李景辉，今天我代表队长曹廷杰值日。我们的团队成员包括李、张、闫李文、桑玮、陆泽夫。非常感谢“一麦为众”交流平台和微信官方账号以及各位专家老师分享的宝贵工作经验。我今天值日文章的主题是“谈数量性状的定位”。不当之处请专家老师批评指正！重要农艺性状的遗传分析对作物品种改良和全球粮食安全非常重要。大多数农艺性状都是数量性状，是连续变化的(如图1)。它们受环境影响较大，受多个数量性状位点(QTL)控制，遗传机制复杂。目前，数量性状的分析主要是通过图位克隆和相关分析。以图位克隆为例，简述数量性状作图的基本原理、作图群体、遗传连锁图的构建、分析方法、分析软件等。

数量性状的表型分布。基本原理孟德尔遗传学分析非等位基因间连锁的基本方法是先将个体按其表现型分组，然后根据组间的比值检查非等位基因间是否存在连锁，估计重组率。QTL作图本质上是分析分子标记与QTL的连锁，其基本原理仍然是对个体进行分组，但这种分组是不完整的。2.作图群体作图群体是指双亲杂交、自交形成的后代。后代中的性状和标记位点基因型是分离的，也称为分离群体。作图群体的构建需要考虑三个因素，即亲本的选择、分离群体的类型和群体的大小。选择亲本时，应选择目标性状差异显著的个体(如图2中HS2和4332在株高、粒长、粒宽等性状上差异显著，可利用这两个亲本构建作图群体对这些性状进行QTL作图)，亲缘关系远，杂交后代可育，亲本纯度高(适用于小麦等作物)等。根据不同的目的，映射组分为一级映射组和二级映射组。初级作图群体包括临时分离群体(如F2、F3、BC1、BC2等。)和永久测绘人口(RIL、DH等。).次级群体包括近等基因系(NIL)、染色体片段代换系(CSSLs)或渐渗系(introgression lines，ILs)、源自重组自交系或残留杂交系(RHL)的杂交自交系(HIF)。作图群体的大小在很大程度上决定了遗传图谱的分辨率和准确性。所以要选择一个既能保证作图精度又不会有太大实验工作量的种群，一般150-200的种群规模比较合适。近年来，人们逐渐利用多个亲本构建作图群体，主要包括嵌套关联作图群体和多亲本高级代间杂交群体。

图2 HS2和4332的表型。遗传连锁图谱的构建。遗传连锁图谱是数量性状研究的重要组成部分。是指基因组中基因或DNA多态性标记之间相对位置的图谱。基本原理是通过计算标记间的重组率来确定标记的相对顺序和距离。随着生物学和分子技术的发展，构建遗传图谱的标记经历了形态学标记、细胞学标记、生化标记和分子标记等阶段。不同类型标记的特征如表2所示。

表2四种标记的比较

近年来，随着基因组大数据时代的到来，芯片技术的广泛使用(例如，15K、35K、55K、90K、660K等。简化的基因组测序和重测序加快了遗传图谱的构建，提高了分辨率，为进一步分析数量性状的遗传机制奠定了基础。4.分析方法QTL作图的原理是通过分析标记基因型与数量性状的关系来确定QTL在染色体上的对应位置，并评价其遗传效应。常用的分析方法有单标记分析、区间作图、复合区间作图、完全区间作图、基于混合模型的复合区间作图、贝叶斯分析、聚类分离分析(BSA)、比较基因组分析等。5.QTL制图常用软件。QTL制图常用的软件有JoinMap 4、MapChart、WinQTLcart2.5、QTL IciMapping、R/qtl等。

6.快速QTL作图的方法目前，随着基因组大数据时代的到来，混合样本分析和高通量测序的结合为我们分析复杂性状变异的分子机制提供了另一种可能。如华中农业大学李林、张远明、王国英研究组提出了一种集QTL分离技术、极端表型样本混合池和高通量测序于一体的新方法——QTG-序列比对法。用于QTL的快速精细作图和克隆，仅用4代就完成了精细作图(图3)。2021年，华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室水稻团队和湖北洪山实验室李一博教授开发了一种快速高通量克隆数量性状基因座(QTL)基因的新方法——RAPD map，发现了单位点遗传的本质判断标准，快速克隆了8个水稻种子大小的QTL基因，揭示了籼稻细长的粒形是水稻长期驯化改良过程中定向选择的结果。相信后续会有更快的更新方法，有助于数量性状的遗传分析。

图3 QTL-SEQ基本原理图4 Basic图谱基本流程作者简介李景辉，女，农学博士。2020年从中国农业大学毕业后，她加入了河南科技大学生命科学与技术学院，从事小麦的分子育种，专注于小麦农艺性状相关的基因克隆。联系电话15652512626；电子邮件jinghui__li@126.com是一个提供个人知识管理的网络存储空间。所有内容均由用户发布，不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息，谨防诈骗。如发现有害或侵权内容，请一键举报。

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