高代回交ＱＴＬ分析及其在育种中的应用制造技术

为了将ＱＴＬ定位与育种结合起来，同时也为了更好地利用野生种质资源中的有利基因，提出了一种新的分子育种策略，即高代回交ＱＴＬ分析（Ａｄｖａｎｃｅｄ？ｂａｃｋｃｒｏｓｓ？ＱＴＬ？ａｎａｌｙｓｉｓ，ＡＢ－ＱＴＬ）。该分析法将ＱＴＬ分析推迟到较高的回交世代（ＢＣ２或ＢＣ３），在完成ＱＴＬ定位后的１－２年即可得到直接用于生产的优良品系。同时根据ＱＴＬ分析结果，借助分子标记辅助选择回交，既有利于消除连锁累赘的不利影响，又可以获得ＱＴＬ－ＮＩＬ。ＱＴＬ－ＮＩＬ可以验证所定位ＱＴＬ的真实性，而且若在待改良性状上优于受体亲本，又可以作为改良品系直接用于生产。通过ＱＴＬ－ＮＩＬｓ之间的相互杂交，还可实现优良基因的聚合。因此ＡＢ－ＱＴＬ分析法可明显缩短育种年限，而用常规ＱＴＬ分析法则需５年以上。

【技术实现步骤摘要】

高代回交QTL分析及其在育种中的应用，属于遗传育种学领域。
技术介绍
QTL定位的目的之一是利用分子标记进行辅助选择，但在实际工作中成功实例并不多，原因可能有：(1)QTL定位与育种脱节。(2)大多数与育种有关的QTL的研究都局限在优良种质内的数量性状变异上。QTL定位的目的另一目的是新基因的发掘。几乎所有的作物都是通过对野生种的人工驯化而来的。野生种在驯化过程中遗传变异已大大降低，而由于人们又经常采用适用性好的优良品种来改良数量性状，导致许多作物育种资源单一，不但使培育的品种遗传基础狭窄，更易感染疾病，而且也减缓了育种进程。
技术实现思路
1、QTL定位的目的及其在实际应用中的限制因素QTL定位的目的之一是利用分子标记进行辅助选择，但在实际工作中成功实例并不多，原因可能有：(1)QTL定位与育种脱节。人们最初普遍认为先要进行QTL定位，然后才能开展标记辅助选择育种，于是在实验材料的选择上只考虑研究的方便，而没有考虑与育种相结合。用于QTL定位的群体多是初级群体，要利用在这些群体中发现的有价值的QTL培育优良品种，仍然需要经过多代的回交或自交，这需要相当长的时间。而且由于数量性状的复杂性，QTL定位结果受不同遗传背景和环境的影响较大，同一性状的QTL在不同群体和环境中的定位结果很可能不完全一致，因此将现有结果直接应用于品种改良的成功率比较低。(2)大多数与育种有关的QTL的研究都局限在优良种质内的数量性状变异上。在理论上利用分子标记辅助选择可以大大加快有利基因的聚合，而实际上却会碰到不少问题。通常在优良种质中，尤其是自花授粉作物，遗传变异的水平已大大降低，这使得在利用分子标记进行QTL定位时，缺少足够的多态性，从而降低了检测QTL的能力。另一方面，优良种质间的QTL在常规育种中已被反复利用，再对其进行标记辅助选择已无多大实际意义。而且分子标记辅助选择所需费用比较昂贵，一般育种单位无条件开展此项工作。QTL定位的目的另一目的是新基因的发掘。几乎所有的作物都是通过对野生种的人工驯化而来的。野生种在驯化过程中遗传变异已大大降低，而由于人们又经常采用适用性好的优良品种来改良数量性状，导致许多作物育种资源单一，不但使培育的品种遗传基础狭窄，更易感染疾病，而且也减缓了育种进程。而野生种质资源中蕴藏着丰富的遗传变异，充分挖掘其中的有利基因并用于育种具有重要的理论意义和实际价值。要利用野生种质资源中的有利基因，首先要对其进行定位。但在利用初级群体(由于群体中双亲基因组比率大体相当又称之为平衡群体)检测其中的QTL，并将检测出的QTL转入待改良品种时，却存在许多问题：(1)野生种质资源中的不利基因频率较高，而且常与有利基因形成连锁累赘，这会严重干扰对一些性状的考察。(2)当供体亲本的等位基因在群体中出现频率很高时，上位性互作在统计上很难，但又检测经常发生。人们常希望利用-->的一些不发生互作的供体基因在群体中很难得到。(3)由于供体基因的频率较高，在群体中会发生较大的遗传和表型的变异，导致供体基因微小和负向的多效性不易被察觉，只有当QTL通过回交导入到优良品系和遗传变异水平降低时，基因的一因多效才会变得较为明显。2、AB-QTL分析为了将QTL定位与育种结合起来，同时也为了更好地利用野生种质资源中的有利基因，Tanskely & Nelson(1996)提出了一种新的分子育种策略，即高代回交QTL分析(Advancedbackcross QTL analysis，AB-QTL)。该分析法将QTL分析推迟到较高的回交世代(BC2或BC3)，在完成QTL定位后的1-2年即可得到直接用于生产的优良品系。与初级群体相比，AB-QTL分析的优点是：(1)由于在回交过程中剔除了一些不良性状，减少了不良性状对某些性状表型值的影响。(2)由于降低了供体等位基因的频率，可以较少检测到上位性QTLs或者其效应变动于隐性至加性之间的QTLs，却能高效地检测具加性、显性、部分显性或超显性QTLs。这些具加性效应的QTL转到以轮回亲本为遗传背景的近等基因系中会继续表达，因此根据检测到的QTL表型效应能较好地预测其被导入到推广品种中的表现。(3)由于个体的大部分遗传背景接近轮回亲本，较高世代的回交群体中的个体表现型相对比较一致，使得表型测量更具准确性，可以较易检测到一些微弱的多效性QTLs。(4)根据QTL分析结果，借助分子标记辅助选择回交，既有利于消除连锁累赘的不利影响，又可以获得QTL-NIL。QTL-NIL可以验证所定位QTL的真实性，而且若在待改良性状上优于受体亲本，又可以作为改良品系直接用于生产。通过QTL-NILs之间的相互杂交，还可实现优良基因的聚合。因此AB-QTL分析法可明显缩短育种年限，而用常规QTL分析法则需5年以上。目前在番茄(Tanksley et al.，1996；Bernacchi et al.，1998a，1998)、水稻(Xiao et al.，1998；李德军，2002；刘凤霞，2003)、小麦(Huang et al.，2003，2004；Narasimhamoorthy et al.，2006)、大麦(Pillen & Zacharias，2003)上已有成功的报道。具体实施方式1、利用野生种质资源中的有利基因，首先要对其进行定位。但在利用初级群体(由于群体中双亲基因组比率大体相当又称之为平衡群体)检测其中的QTL，并将检测出的QTL转入待改良品种时，却存在许多问题：(1)野生种质资源中的不利基因频率较高，而且常与有利基因形成连锁累赘，这会严重干扰对一些性状的考察。(2)当供体亲本的等位基因在群体中出现频率很高时，上位性互作在统计上很难，但又检测经常发生。人们常希望利用的一些不发生互作的供体基因在群体中很难得到。(3)由于供体基因的频率较高，在群体中会发生较大的遗传和表型的变异，导致供体基因微小和负向的多效性不易被察觉，只有当QTL通过回交导入到优良品系和遗传变异水平降低时，基因的一因多效才会变得较为明显。2、AB-QTL分析为了将QTL定位与育种结合起来，同时也为了更好地利用野生种质资源中的有利基因，Tanskely & Nelson(1996)提出了一种新的分子育种策略，即高代回交QTL分析(Advancedbackcross QTL analysis，AB-QTL)。该分析法将QTL分析推迟到较高的回交世代(BC2或BC3)，在完成QTL定位后的1-2年即可得到直接用于生产的优良品系。与初级群体相比，AB-QTL分析的优点是：(1)由于在回交过程中剔除了一些不良性状，减少了不良性状对某些性状表型值的影响。(2)由于降低了供体等位基因的频率，可-->以较少检测到上位性QTLs或者其效应变动于隐性至加性之间的QTLs，却能高效地检测具加性、显性、部分显性或超显性QTLs。这些具加性效应的QTL转到以轮回亲本为遗传背景的近等基因系中会继续表达，因此根据检测到的QTL表型效应能较好地预测其被导入到推广品种中的表现。(3)由于个体的大部分遗传背景接近轮回亲本，较高世代的回交群体中的个体表现型相对比较一致，使得表型测量更具准确性，可以较易检测到一些微弱的多效性QTLs。(4)根本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用野生种质资源中的有利基因，首先要对其进行定位，但在利用初级群体（由于群体中双亲基因组比率大体相当又称之为平衡群体）检测其中的ＱＴＬ，并将检测出的ＱＴＬ转入待改良品种时，却存在许多问题：（１）野生种质资源中的不利基因频率较高，而且常与有利基因形成连锁累赘，这会严重干扰对一些性状的考察，（２）当供体亲本的等位基因在群体中出现频率很高时，上位性互作在统计上很难，但又检测经常发生，人们常希望利用的一些不发生互作的供体基因在群体中很难得到，（３）由于供体基因的频率较高，在群体中会发生较大的遗传和表型的变异，导致供体基因微小和负向的多效性不易被察觉，只有当ＱＴＬ通过回交导入到优良品系和遗传变异水平降低时，基因的一因多效才会变得较为明显。

【技术特征摘要】
1.利用野生种质资源中的有利基因，首先要对其进行定位，但在利用初级群体(由于群体中双亲基因组比率大体相当又称之为平衡群体)检测其中的QTL，并将检测出的QTL转入待改良品种时，却存在许多问题：(1)野生种质资源中的不利基因频率较高，而且常与有利基因形成连锁累赘，这会严重干扰对一些性状的考察，(2)当供体亲本的等位基因在群体中出现频率很高时，上位性互作在统计上很难，但又检测经常发生，人们常希望利用的一些不发生互作的供体基因在群体中很难得到，(3)由于供体基因的频率较高，在群体中会发生较大的遗传和表型的变异，导致供体基因微小和负向的多效性不易被察觉，只有当QTL通过回交导入到优良品系和遗传变异水平降低时，基因的一因多效才会变得较为明显。2.AB-QTL分析为了将QTL定位与育种结合起来，同时也为了更好地利用野生种质资源中的有利基因，Tanskely & Nelson(1996)提出了一种新的分子育种策略，即高代回交QTL分析(Advancedbackcross QTL analysis，AB-QTL)，该分析法将QTL分析推迟到较高的回交世代(BC2或BC3)，在完成QT...

【专利技术属性】
技术研发人员：李祥，
申请(专利权)人：李祥，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]