玉米籽粒花色苷含量主效qtl-ac6的精细_定位及基因预测毕业论文(编辑修改稿)

玉米籽粒花色苷含量主效qtl-ac6的精细_定位及基因预测毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

genes. A total of 49 transposons, 29 retrotransposons, 8 assumptions protein, 31 gene were found. Further information parative analysis by using NCBI ( reveals that within the positioning area, pl transcription factor was a heme oxygenase gene, participating in maize pigment regulation. From the results of other researchers who had separated related gene of anthocyanins content, pl was also located on chromosome 6. Therefore, pl transcription factor was most likely the candidate gene. The gene was not cloned with a variaty of amplification conditions in the process of gene cloning. The main reason maybe that an unkown length DNA sequence was inserted into pl transcription factor in mutant materials SDM, resulting that the gene was not cloned in SDM. Key wards： maize； anthocyanin content； QTL fine mapping； gene prediction. 第 1 章 文献综述 1 第 1 章 文献综述 QTL 精细定位策略及研究进展 QTL 精细定位 一般情况下， QTL 的初步定位只能将其定位到染色体的一个区段范围之内，标记区间的大小通常为 1030cM（ Kearsey and Farquhar 1998），在这么大的区间内很难确定 QTL 的具体位置，也很难确定该区间内是否只包含一个 QTL，或者是几个 QTL 共同作用，从而无法将控制某性状的基因确定出来。 因 此，发展新的定位方法对 QTL 进行精细定位很有必要。 就目前来说，对 QTL 的精细定位主要可以从以下三个方向着手： 第一，统计方法的合理利用和新的统计方法的开发可以挖掘更多潜在的信息。 首先是基于连锁不平衡而提出的关联分析（ Bodmer 1986），该方法不用构建连锁群而且解析度较高，它的精度取决于群体的连锁不平衡结构，在人体复杂疾病的 QTL 定位中有着举足轻重的地位，但是其在作物中的应用较少。 为了克服关联分析假阳性较高的缺点， Pritchard 结合群体结构估计与关联分析提出了新方法（ Pritchard and Rosenberg 1999）， Yu 等人也提出了混合模型方法（ Yu et al. 20xx）。 将连锁不平衡与连锁信息结合，精度更高而且可以直接利用 QTL区间的候选基因进行基因互补检验（ Wu and Zeng 20xx）。 第二，可以通过增加重组机会提高 QTL定位的精度。 这包括高代回交系（ Davasi and Soller 1995； Xiong and Guo 1997）、选择表型、轮回选择与回交系（ Wright 1952； Hill 1998； Luo et al. 20xx； Luo and Ma 20xx） 、高代回交系（ Tanksley and Nelson, 1996）和育成品种群体（ Zhang et al. 20xx）等。 其中高代回交系为没有进行选择的轮回选择与回交系，在作物精细定位中最为常用。 第三，利用次级分离群体是 QTL 精细定位最为重要的手段，初级作图群体定位结果偏差大的主要原因是群体内个体间遗传背景不同，次级群体消除了遗传背景和 QTL 间的互作感染，使得 QTL 作图更为准确。 （根据与初级定位群体的关系，次级群体可以分为两类，一类是由初级定位群体衍生而来，比如近等基因系（ Near Isogenic Lines， NILs）， QTL 等基因系（ QTL Isogenic Rebinants， QIRs）；另一类是与初级定位没有关系的代换系群体，如单片段代换系 (Single Segment Substitution Lines, SSSLs)，染色体片段代换系 (Chromosome Segment Substitute Lines， CSSLs)，不同的次级群体的构建过程和特点各不相同 (蒋洪蔚等，20xx)。 如表 1： 西南大学硕士学位论文 2 表 1 不同次级群体的构建过程及特点 Table 1 The establishment and characterization of diffenrent secondary population 群体 构建过程及特点 优点 缺点 NILs 以带有目标性状的供体亲本与拟导入这一目标性状的受体亲本进行杂交，再用轮回亲本多次回交，回交至一定世代后自交分离，即可获得遗传背景与轮回亲本相近却带有目标性状的品系。 遗传背景一致，精细定位准确，可估计基因间上位性效应。 一次杂交和多次回交，构建时间长，工作量大。 QIRs 首先利用小群体采用初级定位方法完成 QTL定位，然后利用大群体进行精细定位。 大群 体的每个个体在 QTL位点均发生了一次重组，但在其它区域均一致。 群体容易构建，而且可精细定位到 1cM的范围内。 群体大使得分子标记检测量大，且存在背景干扰，不能检测到上位性效应。 SSSLs 通过多代回交，获得只存在供体亲本的一个代换片段的差异，基因组其它部分与受体亲本完全相同。 遗传背景一致，精细定位效果好，并检测上位性效应。 群体构建时间长，工作较繁琐。 CSSLs 采用受体亲本对 F1进行连续回交，然后通过对供体亲本的染色体片段进行分子标记选择得到的高代回交群体。 遗传背景一致，精细定位准确性较高， 可检测上位性效应。 构建时间较长，工作量大。 QTL 精细定位策略 大量研究表明，影响 QTL 初级定位精确度和灵敏度的最重要因素是群体的大小。 但是，在实际研究中，由于受到费用和工作量等限制，所用的初级定位群体不可能很大。 因此，无论怎样改进统计分析的方法，也无法使得初级定位的精度或分辨率达到很高，估计出来的QTL 的置信区间一般都在 10cM 以上（ Zeng 1994； Alpert and Tanksley 1996），也不能确定检测到的 QTL 中到底是只包含一个效应比较大的基因，还是包含数个效应比较小 的基因（ Yano and Sasaki 1997）。 也就是说，初级定位的精度还不能够将数量性状确切地划分成单个的孟德尔因子。 因此，为了使数量性状的遗传基础被更精确地了解，在初级定位的基础之上，还必须对 QTL 进行高分辨率的精细定位，也就是在目标 QTL 区域上建立更高的分辨率的分子标记图谱，并分析目标 QTL 与标记之间的连锁关系。 单个 QTL 的精细定位 对某个 QTL 进行精细定位，必须使用含有目标 QTL 染色体片段的代换系或近等基因系，使得除了目标 QTL 所在的染色体片段之外，基因组的其他部分全都 和受体亲本相同，这样可以最大限度地消除由遗传背景差异带来的干扰，从统计方面和遗传方面为 QTL 的精确定位提第 1 章 文献综述 3 供了保证。 对于已经初步定位了的主效 QTL，可以采取回交结合分子标记辅助选择 (MAS，markerassisted selection)的方法，对目标 QTL 区域实行前景选择，对其它区域实背景选择，快速构建染色体片段代换系或者近等基因系，用于精细定位。 Yamamoto 应用水稻基因组染色体片段替代系，成功地对控制水稻抽穗期的 QTL 进行了精细定位，分辨率超过 （ Yamamoto et al. 1996）。 不过，这种方法特别的费工费时，而且只能用在效应比较大的 QTL 的精细定位。 能否在目标 QTL 区域附近找到分子标记，是进行精细定位的另一个限制因素（ Tanksley 1993）。 为了寻找到分子标记，往往需要做大量的筛选。 例如，在对控制番茄果重的 QTL()的精细定位中，用了 600 个引物才筛选到 2 个 RAPD 标记 (Fridman et al. 20xx)。 全基因组 QTL 的精细定位 为系统地开展 QTL 的精细定位，往往需要构建立一套覆盖全基因组的相互重叠的 染色体片段代换系， 也就是在一个受体亲本 的遗传背景中构建供体亲本的“基因文库”。 代换系重叠群的建立同样是采用多代回交的方式，但是，需要借助完整的分子标记图谱以及分子标记辅助选择技术。 十字花科物种和番茄中已经建立了此类代换系重叠群。 目标片段代换系的分析方法和单个的 QTL 精细定位相同，但是工作量很大（方宣钧， 20xx）。 使用代换系重叠群对 QTL进行精细定位之前，必须多年多点对代换系进行重复试验，以确定目标代换系的代换片段上带有控制目标性状的 QTL。 各个目标代换系可以分别与受体亲本进行回交，也可以在不同的目标代换系间进行杂 交，后者的优点主要有两个方面，一是进一步缩小 QTL 所在位置的区间，二是可以分析不同的 QTL 之间的相互作用，因为有一些 QTL 单独存在时没有效应，需要与其他 QTL 共同存在或共同作用时，才能表现出上位性效应。 作物 QTL 精细定位研究进展 近年来，在 QTL 的精细定位方面已经有大量的报道。 Yu （ Yu et al. 1991）在籼稻近等 基因系 C101A501 中定位到了一个抗稻瘟病的显性主效基因 Pi2（ t），该基因是位于第 6 染色体的短臂上。 随后，吴金红等（吴金红， 20xx）将 Pi2（ t）精细 定位在标记 RG64 和 AP22 之间，遗传距离分别为 cM和 cM。 Dorweiler（ Dorweiler et al. 1993）使用近等基因系将控制玉米和大刍草主穗差异的基因座 TGA1，精确定位成为孟德尔基因。 Yamamoto（ Yamamoto et al. 1998）用连续重复回交选育的方法获得了水稻抽穗期的近等基因系，将存在于第 6 染色体上的控制抽穗期的主效 QTL（ Hd1）定位于相距 cM 的分子标记 R1697 和 P130 之间。 Tanksley 使用番茄近等基因系对控制果实重量的主效 QTL 进行了精细定位，构建了物西南大学硕士学位论文 4 理图谱（ Tanksley et al.， 1996）。 邢永忠（邢永忠等， 20xx）从重组自交系中选择出遗传背景高度一致的自交系配组，建立近等基因系，使位于第 7 染色体上的同一区间内控制水稻抽穗期和株高的主效 QTL 同时以单个的孟德尔遗传因子表现。 精细定位这些 QTL 之后，可以凭借已经完成测序的水稻全基因组数据库，研究与之相对应的基因组区域，以获得包含这些QTL 的序列，便于深入研究。 Li 等（ Li et al. 20xx）使用康乃尔大学选育的热带粳稻品种 Jefferson 作为轮回亲本，和普通野生水稻材料 IRGC105491 配置组合，利用回交群体，把控制粒重的基因 精细定位于第 3 号染色体的标记 JL123h 和 JL109 之间，区间大小为 KB。 具有增加粒重的效果。 该研究还表明，利用回交能够排除其他微效基因的影响，增大主效 QTL 的贡献率，提高定位的准确度。 Xiao 等 (Xiao et al. 20xx)利用韩国的优良栽培品种 (Hwaseongbyeo)与野生稻 IRGC105491杂交，构建回交群体 BC3F4，将 定位于第 8 号染色体的分子 标记 RM23201． CNR151和 RM30000． CNR99 的 KB 范围之间，该粒重基因和水稻谷粒品质性状以及株高没有相关性。 Zheng（ Zheng et al. 20xx）使用高油自交系 ASKC28IB1 作为供体亲本，和低油自交系PH09B 构建了 BC2 群体，定位到位于第 6 染色体的一个控制油分的 QTL(qHO6)。 之后，又利用分子标记辅助选择，建立了一系列含有不同的 ASKC28IB1 重叠片段长度的近等基因系，将qHO6 定位到 SSR 标记 UMC1145 和 SNP 标记 MZA5002 之间，区间大 小为 cM。 随后利用SNP 标记对 4000 株 BC5F1 群体进行了分析，发现该 QTL 位于 DGAT 基因的 3’端，而 3’端的唯一差异只是苯丙氨酸的插入。 最后证实插入的苯丙氨酸对高油玉米油份的含量和油酸含量的提高起到了重要的作用。 作物 QTL 近等基因系的构建及其利用价值 近等基因系的定义 近等基因系 （ nearisogenic lines， NIL） 是 指 一 个 遗传背景相同， 除了某一两个基因外，其他基因都相同的两个遗传材料 ，是经过一系列 、长期的 回交过程 所产生的株系 （ Young et al，1988）。 在育种实践 工作 中，将带有 目标 基因的供体亲本与 作为受体的 轮回亲本进行杂交， 并多次回交 ， 每代只选择 具。