利用QTL和分子标记预测纤维长度的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用基因标记座预测纤维长度和选择良种树的新方法。该方法包含将基因型鉴定数据与从同一棵树上收集而来的表型数据进行比照，该树是用来实施基因型鉴定和识别与纤维长度关联的特定基因标记座或数量性状基因座（ＱＴＬ）的。该方法可从人工培育和天然生长的树中识别并通过按识别的基因标记座划定基因型的方法为树木优育工程选出良种树。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的背景1.本专利技术的领域本专利技术属于树木培育和分子生物学领域，并涉及木浆和纸张性能的评判方法。本专利技术可提高从人工培育和天然生长的树木中基于纤维长度挑选良种树的效率。2.现有技术描述树木的许多重要商业特性，比如木质密度、体积生长率和纤维性能，无论是天然的还是培育的已知都显示出连续性的差异水平。在数量性状选择上取得进步的最大障碍是不同环境下的表型性状缺乏重复性。因此，识别出基因型最为适宜的个体是树木培育上一个最困难且具挑战性的问题之一。数量性状千差万别的根源在于，这些性状不是由一个而是由多个基因组份协同控制的。尽管很复杂，但是基因标记研究工作中所取得的成果是可以识别出在控制连续可变的性能中起一定作用的基因区域的。这些区被称为数量性状基因座或QTL。基因标记是任何数量遗传表型，它可用来监控按基因关系连锁在标记上的等位基因的离散情况。有可能识别和监控紧密连锁在QTL上的基因标记。为了将QTL识别或绘制成特定的染色体位置，首先必须证明的是目标数量性状与基因标记之间有很强的关联性。按此方式已绘制出许多性状包括体积生长率、木质密度和盛芽期的QTL。虽然如此，还没有绘制过与木浆和造纸工业直接有关的性能的QTL。长久以来，针对树木中的强势木材和纤维性能所作的培育和挑选工作已经复杂得不能再复杂了。树木的传统改良方法碰到许多问题。首先，各代之间的间隔太长-即使是速生品种(比如杨树)也需要生长4-8年才行。再者，在只基于一或两个物理特性时，由于杂交时涉及大量的基因物质以及发生基因互混时所造成的复杂性，选择树木的能力就很受限制。同样在天然森林中，不进行深入的表征性研究就很难识别出工业用良种树。本专利技术有助于界定哪些是需要测试的并加快良种树组的选择进度。本专利技术的简要说明本专利技术的一个目的是提供方法，用以界定哪些是需要测试的并加快良种树组的选择进度。本专利技术提供了一种识别出树族系中与主导强势纤维长度性能的基因座关联的基因标记的方法，包含这些步骤a)得到一个显现强势纤维长度性能的成年母树；b)经由自花或异花传粉而得到所述母树的多个子代树；c)评判多个子代树其多个基因标记中的每一个；d)识别按近似孟德尔(Mendelian)比离散且与至少一部分所述其它的多个基因标记存在连锁关系的基因标记；e)测定多个子代树中的纤维长度；并且f)将是否存在强势纤维长度性能与步骤d)中所识别的至少一个按近似孟德尔比离散且显示与至少一部分所述其它标记存在连锁关系的标记进行关联，强势纤维长度性能的存在与否与标记之间关联的现象表明所述的标记与主导强势纤维长度的基因座是有关系的；其中所述的树族系包含一个母树及其子代。本专利技术一个实施方案提供了一种大量制造具强势纤维长度性能的克隆树的方法，包含这些步骤a)得到一个显现强势纤维长度性能的成年母树；b)经由自花或异花传粉而得到所述母树的多个子代树；c)评判多个子代树其多个基因标记中的每一个；d)识别按近似孟德尔比离散且与至少一部分所述其它的多个基因标记存在连锁关系的基因标记；e)测定多个子代树中的纤维长度；f)将是否存在强势纤维长度与步骤d)中所识别的至少一个按近似孟德尔比离散且显示与至少一部分所述其它标记存在连锁关系的标记进行关联；g)选择含有步骤f)中识别的、与主导强势纤维长度的基因座关联的标记的子代树；并且h)无性繁殖步骤g)所选的所述子代树，以制造多个克隆树，几乎所有的克隆树都显现出强势的纤维长度。本专利技术的一个实施方案提供了一种制造树族系的方法，其中至少有约一半显现出强势的纤维长度性能，包含这些步骤a)得到一个显现强势纤维长度性能的成年母树；b)经由自花或异花传粉而得到所述母树的多个子代树；c)评判多个子代树其多个基因标记中的每一个；d)识别按近似孟德尔比离散且显示与至少一部分所述其它的多个基因标记存在连锁关系的基因标记；e)测定多个子代树中的纤维长度；f)将是否存在强势纤维长度与步骤d)中所识别的至少一个按近似孟德尔比离散且显示与至少一部分所述其它标记存在连锁关系的标记进行关联；g)选择含有步骤f)中识别的、与主导强势纤维长度的基因座关联的标记的子代树；并且h)有性繁殖步骤g)所选的所述子代树，以制造一个树族系，至少有约一半的所述树族系含有主导强势纤维长度的基因座而且所述的树族系显现出强势的纤维长度。根据本专利技术的一个实施方案，该方法可进一步包含利用所述的多个基因标记来组构所述母树的QTL图。基因标记座可以是再与数量性状基因座(QTL)关联的限制片长多态性(RFLP)或随机增倍多态性DNA(RAPD)。母树可以是每个所述子代树的育种母树，评判所述子代树的叶片或形成层组织中是否存在步骤c)的基因标记。母树是杨科，并且更优选populus trichocarpa、三角杨(populusdeltoides)、山杨科或其杂交品种。本专利技术一个实施方案提供了一个如图8所示的杨科树木的与纤维长度相关联的QTL基因图谱。本专利技术一个实施方案提供了一种包含800bp增倍产物的树纤维长度基因标记，其中如果在所述树的增倍DNA样品中存在所述产物就意味着≤0.92mm的短纤维长度，而如果所述产物不存在则表明＞0.92mm的长纤维长度。基于本专利技术的目的，对以下术语进行了定义。“强势纤维长度性能”一语词指的是长度大于0.92mm的纤维。“短纤维长度”一语词指的是≤0.92mm的纤维。“长纤维长度”一语词指的是＞0.92mm的纤维。“800bp增倍产物”一语词指的是800倍基对其RAPD标记G03的PCR产物。图6表示的是全部57个克隆样本其纤维长度数据的等级集群分析结果；图7表示的是按纤维长度大小顺序排列全部57个克隆样本；图8表示的是标有所检出的QTL位置的杨科基因图谱；而图9表示的是可预测族系331中纤维长度的800bp G03 RAPD产物。本专利技术的具体描述大量的前人工作已表明，生长状况、适应能力和木材质量性状并不是由数目庞大的弱效基因所控制而是由少数几个强效基因所决定，其影响作用还掺杂了周围环境因素的干扰。本专利技术所述的方法表明，对决定纤维性能的各个因素而言，情况也是如此。已发现两个对所观察到纤维长度变化情况各自起66.5％和28.3％影响作用的显性QTL。因此，这些QTL加在一起解释了在同一个为试验所选的取样点处纤维长度94.8％的变化情况。这些QTL对标记辅助培育技术或快速评判技术的进步有着潜在的应用价值，通过有目的的培植质量已知的纤维，可为木浆和造纸工业在筛选和开发新且好的产品时节省大量的时间和金钱。QTL可用来加强并指导树木培育试验以改良木材质量性状以及根据其纤维性能对天然林进行快速评判。材料和方法取样地点在Puyllup，Washington其Washington State University Farm的5个种植点进行取样。该取样用族谱通过Populus trichocarpa(克隆样本93-968)与Populus deltoides(克隆样本ILL-129)种间杂交的方法于1981年建立的。杂交第一代(53族系的F1代)的两个同胞，53-246和53-242，于1988年杂交，生成了用于基因图谱研究的杂交第二代族系(331族系的F2代)。将P、F1和55 F2克隆样本的非连根枝条于1991年春天按改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在一个树族系中识别与主导强势纤维长度性能的基因座关联的基因标记的方法，包含这些步骤：ａ）得到一个显现强势纤维长度性能的成年母树；ｂ）经由自花或异花传粉而得到所述母树的多个子代树；ｃ）评判多个子代树其多个基因标记中的每一个； ｄ）识别按近似孟德尔比离散且显示与至少一部分所述其它的多个基因标记存在连锁关系的基因标记；ｅ）测定多个子代树中的纤维长度；并且ｆ）将是否存在强势纤维长度性能与步骤ｄ）中所识别的至少一个按近似孟德尔比离散且显示与至少一部分所述其它标 记存在连锁关系的标记进行关联，强势纤维长度性能的存在与否与标记之间关联的现象表明所述的标记与主导强势纤维长度的基因座是有关系的；其中所述的树族系包含一个母树及其子代。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：S波特，PA沃森，
申请(专利权)人：加拿大纸浆和纸张研究所，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]