[发明专利]基于RIL群体的扩展三向测交设计QTL作图法

摘要

一种基于扩展TTC设计的QTL作图法，其是以重组自交系RIL群体为基础群体，根据在F∞尺度下的RIL、L1i、L2i和L4i的遗传期望值推测出RIL‑based aTTC设计下的Z1i、Z2i和Z4i的遗传期望值，再根据Z1i、Z2i和Z4i的遗传期望值对Z1i、Z2i和Z4i的表型值表示公式进行简化，然后引入贝叶斯方法对全基因组进行二维扫描，分两步获得该遗传模型中各QTL位点的各种纯主效应和上位性效应。相对TTC设计，本aTTC设计QTL作图法能减少一次杂交工作量，即省去基础群体RIL与F1代杂交，构建测交群体L3i群体的过程。对于田间工作，大大节省了人力物力；且并未降低QTL定位和各遗传效应估计的统计效率。

主权项

一种基于RIL群体的扩展三向测交设计QTL作图法，其特征在于，该作图法通过Fast Empirical Bayesian LASSO法将标记效应值较小的缩减为零中，筛选并保留效应较大的自变量；然后采用似然比测验法，分两步筛选扫描标记，获得显著的QTL位点或互作对；以此，经第一轮可获得QTL位点的增广效应：ak*，dk*，第二轮，根据的公式转型，分解得到各位点的纯合主效应和上位性效应；该作图法包括步骤如下：步骤A，构建群体的数据集转换模型：以重组自交系RIL为基础群体进行aTTC设计，选择数据集转换公式Z1i＝L1i+L2i、Z2i＝L1i‑L2i和Z4i＝L1i+L2i‑L4i以构建数据集转换模型，根据在F∞尺度下的RIL、L1i、L2i和L4i的遗传期望值，推测出RIL‑based aTTC设计下的Z1i、Z2i和Z4i的遗传期望值；其中，由于RIL群体各位点纯合，基础群体RIL自交一次的L4i与RIL的遗传期望值一致，在进行QTL定位时直接用RIL代替L4i；步骤B，根据上述F∞尺度下的Z1i、Z2i和Z4i的遗传期望值，假设存在两个QTL，将Z1i、Z2i和Z4i的表型值表示为：Z1i=2μ+xa1ia1+d1+xa2ia2+d2+xa1a2iia1a2+xa1d2iia1d2+xd1a2iid1a2+xd1d2iid1d2+e1i---(1)]]>Z2i=a1+ud1id1+a2+ud2id2+ua1a2iia1a2+ua1d2iia1d2+ud1a2iid1a2+ud1d2iid1d2+e2i---(2)]]>Z4i=μ+d1+d2+wa1a2iia1a2+wa1d2iia1d2+wd1a2iid1a2+wd1d2iid1d2+e4i---(3)]]>其中：μ为RIL群体中四种纯合子的平均基因型值；ak和dk为第k个QTL的加性和显性效应，k＝1,2；和分别是两个QTL间的加×加互作、加×显互作、显×加互作、显×显互作效应；和分别为上述式(1)～式(3)中RIL中第i个株系的对应加性、显性、各种互作效应的指示变量；e1i，e2i，e4i是剩余误差，分别符合和分布；再根据在F∞尺度下的Z1i、Z2i和Z4i的遗传期望值，将上述式(1)～式(3)分别转化为式(4)～式(6)：Z1i=μz1+xa1ia1*+xa2ia2*+xi↔12ii↔12+e1i---(4)]]>Z2i=μz2+ud1id1*+ud2id2*+ui~12ii~12+e2i---(5)]]>Z4i=μz4+wi→12ii→12+wi←12ii←12+e4i---(6);]]>其中，式(4)中式(5)中，式(6)中，扩展到q个(q为≥1的整数)QTL时，公式(4)、(5)、(6)则分别写为：Z1i=μz1+Σk=1qxak*iak*+Σk=1q-1Σl=k+1qxi↔kiii↔kl+e1i---(7)]]>Z2i=μz2+Σk=1qudk*idk*+Σk=1q-1Σl=k+1qui~klii~ki+e2i---(8)]]>Z4i=μz4+Σk≠qqwi→klii→kl+Σk≠qqwi←klii←kl+e4i---(9)]]>其中，公式(7)中，是第k个QTL的增广加性效应，k＝1,2…q，l＝2,3…q,k≠l；是QTL k和l之间的增广上位性效应，相关系数和由第i个RIL株系的第k和l个QTL决定，k＝1,2…q‑1,l＝2,3…q,k≠l；公式(8)中，是第k个QTL的增广显性效应，k＝1,2…q，l＝2,3…q,k≠l；是QTL k和l之间的增广上位性效应，相关系数和由第i个RIL株系的第k和第l个QTL决定，k＝1,2…q‑1,l＝2,3…q,k≠l；公式(9)中，均是QTL k和l之间的增广上位性效应，相关系数和由第i个RIL株系的第k和第l个QTL决定，k＝1,2…q‑1,l＝2,3…q,k≠l；步骤C，根据贝叶斯分析方法两步估计QTL纯主效应和上位效应：对公式(7)、(8)、(9)均套用线性模型进行分析；其中，q是标记数目；μ是整体平均值；xki指代个体i的标记k基因型，用‑1或1代表作图群体中的两种标记基因型；xkli代表个体i中第k和第l个QTL间的上位基因型；ak和ikl代表对应的增广主效应和上位性效应；ei为符合N(0,σ2)正态分布的剩余误差；将式(10)进一步缩写为y＝μ+XGβG+XGG'βGG'+e(11)，其中，向量βG＝[a1...ak]和βGG'＝[i12...ikl]代表所有标记的增广主效应和互作效应，XG和XGG'为不同效应的对应相关系数设计矩阵,e为符合N(0,σ2)正态分布的剩余误差。