分子標(biāo)記的應(yīng)用課件

分子標(biāo)記的應(yīng)用分子標(biāo)記的應(yīng)用分子標(biāo)記的應(yīng)用作物育種中分子標(biāo)記技術(shù)的應(yīng)用分子標(biāo)記的應(yīng)用分子標(biāo)記的應(yīng)用分子標(biāo)記的應(yīng)用作物育種中分子標(biāo)記1作物育種中分子標(biāo)記技術(shù)的應(yīng)用作物育種中分子標(biāo)記技術(shù)的應(yīng)用2分子標(biāo)記的應(yīng)用課件3分子標(biāo)記的應(yīng)用課件4一、分子圖譜的構(gòu)建

分子圖譜為植物基因，QTL的鑒別和定位、種質(zhì)資源鑒定、物種進(jìn)化等研究提供了有利的研究手段。主要包括以下步驟：根據(jù)遺傳材料之間的多態(tài)性確定親本組合，建立作圖群體；群體中不同植株或品系的標(biāo)記基因型分析；標(biāo)記間的連鎖關(guān)系。

一、分子圖譜的構(gòu)建

分子圖譜為植物基因，QTL的鑒別和定位5

二、品種、品系鑒定和雜交種純度分析

指紋圖譜是鑒別品種、品系的有利工具，具有快速、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的條件下，指紋圖譜在檢測(cè)良種質(zhì)量（真?zhèn)?、純度），防止偽劣種子流入市場(chǎng)，保護(hù)名、優(yōu)、特種質(zhì)及育成品種的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和育種家的權(quán)益等方面有重要意義。在國外，指紋圖譜用來鑒定作物品種的DUS（Distinctness，Unformity，Stability），為品種審定、保存、保護(hù)提供依據(jù)。

。Weising（1992）發(fā)現(xiàn)微衛(wèi)星DNA（GATA）4是一個(gè)多態(tài)性好，穩(wěn)定性強(qiáng)的探針，用該探針可以檢測(cè)出15個(gè)栽培番茄品種差異。

二、品種、品系鑒定和雜交種純度分析

指紋圖譜是鑒別品6雜種優(yōu)勢(shì)利用正成為許多作物提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)的重要途徑。對(duì)遺傳差異與雜種優(yōu)勢(shì)關(guān)系的評(píng)價(jià)方法經(jīng)歷了從形態(tài)性狀遺傳距離，到生化標(biāo)記遺傳差異，親緣系數(shù)，以及分子標(biāo)記遺傳差異等各種嘗試。雜種優(yōu)勢(shì)預(yù)測(cè)及機(jī)理研究雜種優(yōu)勢(shì)利用正成為許多作物提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)的重要途徑。雜種7

DNA分子標(biāo)記的應(yīng)用，使得能夠在整個(gè)基因組范圍內(nèi)對(duì)大量親本材料間的遺傳距離進(jìn)行估測(cè)，并在此基礎(chǔ)上有效地預(yù)測(cè)具有強(qiáng)優(yōu)勢(shì)的組合（Smith等，1992；Bernardo，1994）。結(jié)果：既有相關(guān)性很高的報(bào)道，又有完全相反的結(jié)果。分子標(biāo)記的應(yīng)用課件8張啟發(fā)認(rèn)為：分子標(biāo)記雜合度與雜種優(yōu)勢(shì)的相關(guān)性因遺傳材料而異，在經(jīng)過改良的優(yōu)良種質(zhì)中，兩者之間高度相關(guān)，而在一些未經(jīng)改良的優(yōu)良種質(zhì)中，相關(guān)程度很低。提出了“上位性是雜種優(yōu)勢(shì)的主要遺傳基礎(chǔ)”的重要觀點(diǎn)。張啟發(fā)認(rèn)為：9應(yīng)用cDNA－AFLP技術(shù)進(jìn)行雜種優(yōu)勢(shì)機(jī)理的研究表明，強(qiáng)優(yōu)勢(shì)與弱優(yōu)勢(shì)組合間基因表達(dá)有明顯差異，有增強(qiáng)型、減弱型和沉默型。雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)與單親沉默、雙單親沉默有密切關(guān)系。應(yīng)用cDNA－AFLP技術(shù)進(jìn)行雜種優(yōu)勢(shì)機(jī)理的研究表明，強(qiáng)優(yōu)勢(shì)10大量研究表明，雖然分子標(biāo)記揭示的遺傳距離與雜種優(yōu)勢(shì)的關(guān)系比較復(fù)雜，但親本之間的遺傳差異是產(chǎn)生的主要原因。通過對(duì)與雜種優(yōu)勢(shì)相關(guān)QTLs效應(yīng)的研究，可以加深對(duì)雜種優(yōu)勢(shì)機(jī)理的了解。大量研究表明，雖然分子標(biāo)記揭示的遺傳距離與雜種優(yōu)勢(shì)的關(guān)系比較11我國玉米種質(zhì)基礎(chǔ)

亞群 類群 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)驗(yàn)種

四平頭 Dom 黃早四旅大紅骨 丹340BSSS A B73PA 掖478Lancaster B Mo17PB齊319我國玉米種質(zhì)基礎(chǔ) 亞群 類群 12三、親緣關(guān)系分析

1.DNA標(biāo)記所檢測(cè)的是作物DNA水平的差異，因而非常穩(wěn)定，在分子圖譜幫助下對(duì)品種之間的比較可覆蓋，大大提高了結(jié)果的可靠性?？捎糜谄贩N資源的鑒定與保存，研究作物的起源與發(fā)展進(jìn)化，雜交親本的選擇等。2.利用分子標(biāo)記可以確定親本之間的遺傳差異和親緣關(guān)系，從而確定親本間遺傳距離，指導(dǎo)雜交育種親本選配，減少雜交組合數(shù)，有效劃分雜種優(yōu)勢(shì)群，為提高育種效率提供依據(jù)。三、親緣關(guān)系分析1.DNA標(biāo)記所檢測(cè)的是作物DNA水平的差133.通過親緣關(guān)系分析，可以糾正形態(tài)分類中一些不恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)論以及目前育種工作中存在的一些問題。孟祥棟通過對(duì)洋蔥、胡蔥、大蔥的RAPD遺傳分析，否定了“胡蔥親緣關(guān)系與大蔥相近”的觀點(diǎn)，而發(fā)現(xiàn)胡蔥與洋蔥親緣關(guān)系較近，并推斷胡蔥可能是洋蔥與大蔥雜交后代逐漸進(jìn)化而來的。大蔥洋蔥胡蔥3.通過親緣關(guān)系分析，可以糾正形態(tài)分類中一些不恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)論以及14

四、基因標(biāo)記及標(biāo)記輔助育種（Marker-assistedSelection，MAS）

許多性狀重要農(nóng)藝性狀表現(xiàn)為質(zhì)量遺傳特點(diǎn)，如抗病、抗蟲、雄性不育、自交不親和性等。質(zhì)量性狀雖然受少數(shù)主基因控制，但其中的許多性狀仍受遺傳背景、微效基因及環(huán)境因素影響，表現(xiàn)為數(shù)量性狀特點(diǎn)。利用與目標(biāo)性狀緊密連鎖的分子標(biāo)記，是進(jìn)行質(zhì)量性狀選擇的有效途徑。標(biāo)記目標(biāo)性狀的方法主要有兩個(gè)：

四、基因標(biāo)記及標(biāo)記輔助育種（Marker-assist15

（一）Young等人提出近等基因系法（Near-isogenicLines，NILs）它是通過雜交及多代回交或自交分離而獲得的（一般6-8代），除了目標(biāo)基因外，控制其它性狀的位點(diǎn)同輪回親本（RP）基本一致，該系與原來的輪回親本就構(gòu)成了一對(duì)近等基因系。（二）Michelmore等人（1991）提出了混合群體分組分析法（BulkedSegregantAnalysis，BSA）。利用BSA法不需創(chuàng)造近等基因系，利用F2或BC1的分離群體即可完成標(biāo)記，簡(jiǎn)單易行，目前在輔助選擇研究中占據(jù)了重要位置,其前景也非常廣闊。NILs與BSA的結(jié)合運(yùn)用，加速了與目的基因緊密連鎖標(biāo)記的建立與鑒定。

（一）Young等人提出近等基因系法（Near-i161.有利基因的轉(zhuǎn)育：為改善品種的某一性狀，常用的方法是以此品種作輪回親本，以具有目的性狀的另一品種為供體，多次回交將目的基因從供體親本轉(zhuǎn)入輪回親本。利用與目的基因緊密連鎖的DNA標(biāo)記，可以直接選擇在目的基因附近發(fā)生重組的個(gè)體，從而避免或顯著減少連鎖累贅，提高選擇效率。2.有利基因累加：蔬菜中許多基因的表型是相同的，采用分子標(biāo)記的方法，先在不同親本中將基因定位，然后通過雜交或回交將不同的基因轉(zhuǎn)移到一個(gè)品種中。通過檢測(cè)與不同基因連鎖的標(biāo)記判斷一個(gè)個(gè)體是否含有某一基因，以輔助選擇，即將表型的檢測(cè)轉(zhuǎn)換成基因型的檢測(cè)。

MAS的應(yīng)用1.有利基因的轉(zhuǎn)育：為改善品種的某一性狀，常用的方法是以此品17六、遺傳多樣性評(píng)估

種質(zhì)是農(nóng)作物育種的物質(zhì)基礎(chǔ),對(duì)種質(zhì)的可用性評(píng)估又是合理利用種質(zhì)的前提。經(jīng)典的種質(zhì)評(píng)估主要是依據(jù)表型性狀的觀察。對(duì)質(zhì)量性狀、表型性狀觀察比較容易選到具有目標(biāo)性狀的單株或群體。而作物的許多重要農(nóng)藝性狀都是多基因控制的數(shù)量性狀,對(duì)改良數(shù)量性狀而利用的種質(zhì)一般不是單株,而往往是群體。描述群體特征常用性狀平均數(shù)、方差、變異系數(shù)等指標(biāo),作遺傳多樣性分析。分子標(biāo)記,特別是共顯性分子標(biāo)記,可以揭示整個(gè)DNA鏈上變異,并分離出各種等位基因,從而可以計(jì)算群體中某一位點(diǎn)等位基因數(shù)。六、遺傳多樣性評(píng)估

種質(zhì)是農(nóng)作物育種的物質(zhì)基礎(chǔ),對(duì)種質(zhì)的可用18Khan等（2000）以AFLP等分子標(biāo)記輔助選擇，將二粒小麥6BS的高谷蛋白QTL成功地轉(zhuǎn)入普通小麥品種Glupro。Stuber（1995）把產(chǎn)量有關(guān)的QTLs分別從Tx303和oh43轉(zhuǎn)移到B73和Mo17兩個(gè)玉米自交系中，由這兩個(gè)改良的自交系組配雜交種，產(chǎn)量比對(duì)照雜交種增產(chǎn)15%以上。Xiao等(1996)利用分子標(biāo)記從普通野生稻中鑒別出2個(gè)增產(chǎn)的QTL,并轉(zhuǎn)移到栽培稻中。成功的報(bào)道Khan等（2000）以AFLP等分子標(biāo)記輔助選擇，將二粒小19

展望隨著分子標(biāo)記技術(shù)已飛速發(fā)展，該技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于作物遺傳研究中。已在玉米、大豆等植物育種和生產(chǎn)中有許多應(yīng)用研究，主要集中在基因定位、輔助育種等方面的應(yīng)用研究工作，取得了一些應(yīng)用成果。分子標(biāo)記技術(shù)與提取程序化、電泳膠片分析自動(dòng)化、信息(數(shù)據(jù))處理計(jì)算機(jī)化的結(jié)合，必將加速遺傳圖譜的構(gòu)建、基因定位、基因克隆、物種親緣關(guān)系鑒別及相關(guān)的致病基因的診斷和分析。常規(guī)育種和現(xiàn)代分子技術(shù)的結(jié)合必將加快創(chuàng)新品種的開發(fā)和應(yīng)用！展望2031、只有永遠(yuǎn)躺在泥坑里的人，才不會(huì)再掉進(jìn)坑里?！诟駹?/p>

32、希望的燈一旦熄滅，生活剎那間變成了一片黑暗?！樟心凡?/p>

33、希望是人生的乳母。——科策布

34、形成天才的決定因素應(yīng)該是勤奮?！?/p>

35、學(xué)到很多東西的訣竅，就是一下子不要學(xué)很多。——洛克31、只有永遠(yuǎn)躺在泥坑里的人，才不會(huì)再掉進(jìn)坑里21分子標(biāo)記的應(yīng)用分子標(biāo)記的應(yīng)用分子標(biāo)記的應(yīng)用作物育種中分子標(biāo)記技術(shù)的應(yīng)用分子標(biāo)記的應(yīng)用分子標(biāo)記的應(yīng)用分子標(biāo)記的應(yīng)用作物育種中分子標(biāo)記22作物育種中分子標(biāo)記技術(shù)的應(yīng)用作物育種中分子標(biāo)記技術(shù)的應(yīng)用23分子標(biāo)記的應(yīng)用課件24分子標(biāo)記的應(yīng)用課件25一、分子圖譜的構(gòu)建

分子圖譜為植物基因，QTL的鑒別和定位、種質(zhì)資源鑒定、物種進(jìn)化等研究提供了有利的研究手段。主要包括以下步驟：根據(jù)遺傳材料之間的多態(tài)性確定親本組合，建立作圖群體；群體中不同植株或品系的標(biāo)記基因型分析；標(biāo)記間的連鎖關(guān)系。

一、分子圖譜的構(gòu)建

分子圖譜為植物基因，QTL的鑒別和定位26

二、品種、品系鑒定和雜交種純度分析

指紋圖譜是鑒別品種、品系的有利工具，具有快速、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的條件下，指紋圖譜在檢測(cè)良種質(zhì)量（真?zhèn)?、純度），防止偽劣種子流入市場(chǎng)，保護(hù)名、優(yōu)、特種質(zhì)及育成品種的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和育種家的權(quán)益等方面有重要意義。在國外，指紋圖譜用來鑒定作物品種的DUS（Distinctness，Unformity，Stability），為品種審定、保存、保護(hù)提供依據(jù)。

。Weising（1992）發(fā)現(xiàn)微衛(wèi)星DNA（GATA）4是一個(gè)多態(tài)性好，穩(wěn)定性強(qiáng)的探針，用該探針可以檢測(cè)出15個(gè)栽培番茄品種差異。

二、品種、品系鑒定和雜交種純度分析

指紋圖譜是鑒別品27雜種優(yōu)勢(shì)利用正成為許多作物提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)的重要途徑。對(duì)遺傳差異與雜種優(yōu)勢(shì)關(guān)系的評(píng)價(jià)方法經(jīng)歷了從形態(tài)性狀遺傳距離，到生化標(biāo)記遺傳差異，親緣系數(shù)，以及分子標(biāo)記遺傳差異等各種嘗試。雜種優(yōu)勢(shì)預(yù)測(cè)及機(jī)理研究雜種優(yōu)勢(shì)利用正成為許多作物提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)的重要途徑。雜種28

DNA分子標(biāo)記的應(yīng)用，使得能夠在整個(gè)基因組范圍內(nèi)對(duì)大量親本材料間的遺傳距離進(jìn)行估測(cè)，并在此基礎(chǔ)上有效地預(yù)測(cè)具有強(qiáng)優(yōu)勢(shì)的組合（Smith等，1992；Bernardo，1994）。結(jié)果：既有相關(guān)性很高的報(bào)道，又有完全相反的結(jié)果。分子標(biāo)記的應(yīng)用課件29張啟發(fā)認(rèn)為：分子標(biāo)記雜合度與雜種優(yōu)勢(shì)的相關(guān)性因遺傳材料而異，在經(jīng)過改良的優(yōu)良種質(zhì)中，兩者之間高度相關(guān)，而在一些未經(jīng)改良的優(yōu)良種質(zhì)中，相關(guān)程度很低。提出了“上位性是雜種優(yōu)勢(shì)的主要遺傳基礎(chǔ)”的重要觀點(diǎn)。張啟發(fā)認(rèn)為：30應(yīng)用cDNA－AFLP技術(shù)進(jìn)行雜種優(yōu)勢(shì)機(jī)理的研究表明，強(qiáng)優(yōu)勢(shì)與弱優(yōu)勢(shì)組合間基因表達(dá)有明顯差異，有增強(qiáng)型、減弱型和沉默型。雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)與單親沉默、雙單親沉默有密切關(guān)系。應(yīng)用cDNA－AFLP技術(shù)進(jìn)行雜種優(yōu)勢(shì)機(jī)理的研究表明，強(qiáng)優(yōu)勢(shì)31大量研究表明，雖然分子標(biāo)記揭示的遺傳距離與雜種優(yōu)勢(shì)的關(guān)系比較復(fù)雜，但親本之間的遺傳差異是產(chǎn)生的主要原因。通過對(duì)與雜種優(yōu)勢(shì)相關(guān)QTLs效應(yīng)的研究，可以加深對(duì)雜種優(yōu)勢(shì)機(jī)理的了解。大量研究表明，雖然分子標(biāo)記揭示的遺傳距離與雜種優(yōu)勢(shì)的關(guān)系比較32我國玉米種質(zhì)基礎(chǔ)

亞群 類群 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)驗(yàn)種

四平頭 Dom 黃早四旅大紅骨 丹340BSSS A B73PA 掖478Lancaster B Mo17PB齊319我國玉米種質(zhì)基礎(chǔ) 亞群 類群 33三、親緣關(guān)系分析

1.DNA標(biāo)記所檢測(cè)的是作物DNA水平的差異，因而非常穩(wěn)定，在分子圖譜幫助下對(duì)品種之間的比較可覆蓋，大大提高了結(jié)果的可靠性?？捎糜谄贩N資源的鑒定與保存，研究作物的起源與發(fā)展進(jìn)化，雜交親本的選擇等。2.利用分子標(biāo)記可以確定親本之間的遺傳差異和親緣關(guān)系，從而確定親本間遺傳距離，指導(dǎo)雜交育種親本選配，減少雜交組合數(shù)，有效劃分雜種優(yōu)勢(shì)群，為提高育種效率提供依據(jù)。三、親緣關(guān)系分析1.DNA標(biāo)記所檢測(cè)的是作物DNA水平的差343.通過親緣關(guān)系分析，可以糾正形態(tài)分類中一些不恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)論以及目前育種工作中存在的一些問題。孟祥棟通過對(duì)洋蔥、胡蔥、大蔥的RAPD遺傳分析，否定了“胡蔥親緣關(guān)系與大蔥相近”的觀點(diǎn)，而發(fā)現(xiàn)胡蔥與洋蔥親緣關(guān)系較近，并推斷胡蔥可能是洋蔥與大蔥雜交后代逐漸進(jìn)化而來的。大蔥洋蔥胡蔥3.通過親緣關(guān)系分析，可以糾正形態(tài)分類中一些不恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)論以及35

四、基因標(biāo)記及標(biāo)記輔助育種（Marker-assistedSelection，MAS）

許多性狀重要農(nóng)藝性狀表現(xiàn)為質(zhì)量遺傳特點(diǎn)，如抗病、抗蟲、雄性不育、自交不親和性等。質(zhì)量性狀雖然受少數(shù)主基因控制，但其中的許多性狀仍受遺傳背景、微效基因及環(huán)境因素影響，表現(xiàn)為數(shù)量性狀特點(diǎn)。利用與目標(biāo)性狀緊密連鎖的分子標(biāo)記，是進(jìn)行質(zhì)量性狀選擇的有效途徑。標(biāo)記目標(biāo)性狀的方法主要有兩個(gè)：

四、基因標(biāo)記及標(biāo)記輔助育種（Marker-assist36

（一）Young等人提出近等基因系法（Near-isogenicLines，NILs）它是通過雜交及多代回交或自交分離而獲得的（一般6-8代），除了目標(biāo)基因外，控制其它性狀的位點(diǎn)同輪回親本（RP）基本一致，該系與原來的輪回親本就構(gòu)成了一對(duì)近等基因系。（二）Michelmore等人（1991）提出了混合群體分組分析法（BulkedSegregantAnalysis，BSA）。利用BSA法不需創(chuàng)造近等基因系，利用F2或BC1的分離群體即可完成標(biāo)記，簡(jiǎn)單易行，目前在輔助選擇研究中占據(jù)了重要位置,其前景也非常廣闊。NILs與BSA的結(jié)合運(yùn)用，加速了與目的基因緊密連鎖標(biāo)記的建立與鑒定。

（一）Young等人提出近等基因系法（Near-i371.有利基因的轉(zhuǎn)育：為改善品種的某一性狀，常用的方法是以此品種作輪回親本，以具有目的性狀的另一品種為供體，多次回交將目的基因從供體親本轉(zhuǎn)入輪回親本。利用與目的基因緊密連鎖的DNA標(biāo)記，可以直接選擇在目的基因附近發(fā)生重組的個(gè)體，從而避免或顯著減少連鎖累贅，提高選擇效率。2.有利基因累加：蔬菜中許多基因的表型是相同的，采用分子標(biāo)記的方法，先在不同親本中將基因定位，然后通過雜交或回交將不同的基因轉(zhuǎn)移到一個(gè)品種中。通過檢測(cè)與不同基因連鎖的標(biāo)記判斷一個(gè)個(gè)體是否含有某一基因，以輔助選擇，即將表型的檢測(cè)轉(zhuǎn)換成基因型的檢測(cè)。

MAS的應(yīng)用1.有利基因的轉(zhuǎn)育：為改善品種的某一性狀，常用的方法是以此品38六、遺傳多樣性評(píng)估

種質(zhì)是農(nóng)作物育種的物質(zhì)基礎(chǔ),對(duì)種質(zhì)的可用性評(píng)估又是合理利用種質(zhì)的前提。經(jīng)典的種質(zhì)評(píng)估主要是依據(jù)表型性狀的觀察。對(duì)質(zhì)量性狀、表型性狀觀察比較容易選到具有目標(biāo)性狀的單株或群體。而作物的許多重要農(nóng)藝性狀都是多基因控制的數(shù)量性狀,對(duì)改良數(shù)量性狀而利用的種質(zhì)一般不是單株,而往往是群體。描述群體特征常用性狀平均數(shù)、方差、變異系數(shù)等指標(biāo),作遺傳多樣性分析。分子標(biāo)記,特別是共顯性分子標(biāo)記,可以揭示整個(gè)DNA鏈上變異,并分離出各種等位基因,從而可以計(jì)算群體中某一位