[发明专利]QTL定位的原理

说明书

技术领域

QTL定位的原理，属于分子生物学领域。

背景技术

QTL(quantitative trait locus)，即数量性状位点，是指控制数量性状的基因在基因组中的位置。基于多基因假说的经典数量遗传学通过一些遗传设计和统计模型，把控制某一数量性状的多基因系统作为一个整体来研究，利用一些遗传参数如遗传力和遗传方差来描述数量性状的遗传特征。但是这些参数是所有基因效应的总和，不能有效地分析控制性状表达的基因数目、具体位置、效应大小及其作用方式，因而难以实现数量性状的遗传操纵(徐建龙等，2001)。遗传标记的发现和使用，促进了数量性状遗传控制研究的发展。人们设想可以把控制数量性状的多个基因分解成单个的QTL，像研究质量性状一样对其分别进行研究，如Thoday在1961年就提出了在分离群体中利用形态标记分析和定位QTL的可能性和方法。但由于标记数量、实验手段和定位方法的限制，这一设想很难应用于实际研究工作之中。分子标记技术的出现，为深入研究数量性状的遗传基础提供了可能。自Paterson et al.(1988)第一次运用分子标记进行番茄QTL定位以来，随着分子标记技术的不断发展和QTL检测手段的日趋完善，有关QTL定位的报道日益增多。利用分子标记进行QTL定位原理，实质上就是检测标记与QTL之间的连锁关系，通过计算已知座位的标记与未知座位的QTL之间的交换率来确定QTL的具体位置，同时估计QTL的效应。

发明内容

构建一个特定的分离群体，并获得该群体的标记基因型数据和数量性状表型数据是开展QTL定位的前提。构建分离群体时，需要考虑亲本选配、群体类型和群体大小三个重要因素。

具体实施方式

1、亲本选配

亲本的选配直接影响到所建群体的适用范围。一般应从三个方面对亲本进行选择：(1)亲本间的遗传差异。用于构建群体的亲本间的遗传差异，既不能过大，又不能太小。若差异过大，杂种染色体之间的配对和重组就会受到抑制，导致连锁座位之间的重组率偏低，造成严重的偏分离现象，降低所建群体的可信度，严重的还会导致杂交后代不育，影响群体的构建；若差异太小，亲本间DNA多态性就会比较低，使可用于QTL定位的多态性探针数量下降，影响定位的精度。亲本间的遗传差异与其亲缘关系有着密切关系，选配亲本时，其亲缘关系以多远为宜因物种而异。一般而言，异交作物的多态性高，自交作物的多态性低。如玉米的多态较好(Helentjaris et al.，1986)，一般自交系间就可构建理想的群体，而番茄的多态性极差，要选用不同种间的后代来构建群体(Miller & Tanksley，1990)。(2)亲本的纯度。选择亲本应尽量选用纯度高的材料，并进一步通过自交进行纯化。(3)选配亲本时还应对亲本及其F₁杂种进行细胞学鉴定。若双亲间存在相互易位或多倍分离群体材料存在单体或部分染色体缺失等问题，那么其就不宜用来构建分离群体。

2、群体类型

根据其遗传稳定性，目前QTL定位常用的分离群体可分为两大类：第一类称为临时性分离群体，如F₂、F₃、F₄、BC(backcross)、三交群体等。第二类称为永久性分离群体，如重组自交系(Recombinant inbred line，RIL)群体和加倍单倍体(Doubled haploid，DH)群体等。这些群体原则上还可用于质量性状基因的定位和分子标记连锁图谱的绘制(方宣钧等，2001)。

(1)F₂群体。F₂群体是由亲本杂交得到F₁后再自交得到的。除自交不亲和外，F₂群体容易配制，提供的变异类型最为丰富，能同时估计加性和显性效应。但F₂群体存在两个缺点，一是存在杂合基因型，对于显性标记，将无法识别显性纯合基因型和杂合基因型，因此会降低QTL定位的精度。而为了提高精度，减小误差，则必须使用较大的群体。二是不易长期保存，群体有性繁殖一代后，遗传结构就会发生变化。为了延长群体的使用时间，一种方法是对其进行无性繁殖，如进行组织培养扩繁，但这种方法并不适用于所有植物，且耗资费工。另一种方法是使用F₂单株的衍生系(F₃或F₄)。随机选取衍生系内多个单株，混合提取DNA以代表原F₂单株的DNA组成。这种方法只适用于那些繁殖系数较大的自花授粉植物(如水稻、小麦等)，且工作量大。