植物分子育種復(fù)習(xí)題

1、植物分子育種復(fù)習(xí)題分子植物育種：依據(jù)分子遺傳學(xué)，遺傳學(xué)和植物育種學(xué)的理論， 利用DNA組技術(shù)和DN麗記技術(shù)來改良 植物品種的新型學(xué)科。分子標(biāo)記：DNAK平上遺傳多態(tài)性的直接反映，是直接以DNA；態(tài)性為基礎(chǔ)的遺傳標(biāo)記。SSR： 微衛(wèi)星或簡單序列重復(fù), 以 2-6 個核苷酸為基本單元的簡單串聯(lián)重復(fù)序列。InDel ： 插入缺失標(biāo)記，指的是兩種親本中在全基因組中的差異，相對另一個親本而言，其中一個親本的基因組中有一定數(shù)量的核苷酸插入或缺失。根據(jù)基因組中插入缺失位點(diǎn)，設(shè)計(jì)一些擴(kuò)增這些插入缺失位點(diǎn)的PCR引物，就是InDel。CAPS先對樣品DNA進(jìn)行?；詳U(kuò)增，再用限制性內(nèi)切酶對擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行酶切檢測其

2、多態(tài)性，稱為 CAPS 標(biāo)記。SNP具有單核甘酸差異引起的遺傳多態(tài)性特征的DNAK域，可以作為一種 DN麗記，即SNP基因功能標(biāo)記：根據(jù)已克隆的基因序列開發(fā)的分子標(biāo)記，標(biāo)記和基因共分離，能完全準(zhǔn)確地跟蹤和識別基因。顯性標(biāo)記：僅能檢測顯性等位基因，不能夠區(qū)分純合和雜合基因型的遺傳標(biāo)記。有RAPD、 AFLP、 ISSR、STS。共顯性標(biāo)記：同時(shí)能檢測出顯性和隱性等位基因，能夠區(qū)分純合和雜合基因型的遺傳標(biāo)記。有 RFLP、 RAPD、AFLP、 SSR、 ISSR、 SCAR、 STS、 CAPs。特異引物PCR標(biāo)記：針對已知序列的 DNA區(qū)段而設(shè)計(jì)的，具有特定核甘酸序列，引物長度通常為18-24

3、核甘酸。常用的特異引物 PCRK記主要有SS刖記、SCARCE、STS標(biāo)記及RGAK記等。隨機(jī)引物PCRK記：所用引物的核甘酸序列是隨機(jī)的，其擴(kuò)增的DNA區(qū)段是事先未知的。常用的隨機(jī)引物PCRfe記主要有 RAPD AP-PCR DAF ISSR 等。基于PCR勺分子標(biāo)記有：1.特異引物PCRK記主要有SSRK記、SCARCE、STS標(biāo)記及RGAK記；2.隨 機(jī)弓 I 物 PCRg記主要有 RAPD AP-PCR DAF ISSR基于限制性酶切和PCRfi結(jié)合的分子標(biāo)記有 AFLP標(biāo)記和CAP浙記。RIL 群體： 雜種后代經(jīng)過多代自交而產(chǎn)生的一種作圖群體。通常從F2 代開始，采用單粒傳代的方法

4、來建立。DH群體：單倍體經(jīng)過染色體加倍形成的二倍體稱為加倍單倍體或雙單倍體(DH),由它們組成的群體為 DH群體。LOD值：假設(shè)兩座位間存在連鎖(r )的概率與假設(shè)沒有連鎖(r =)的概率。這兩種概率之比可以用 似然比統(tǒng)計(jì)量來表示，即L (r) /L (),其中L ()為似然函數(shù)。為了計(jì)算方便，常將 L (r) /L ()取以10為底的對數(shù)，稱為LOD直。BSA將高值和低值兩組個體的 DNA別混合，形成兩個 DNA也，然后檢驗(yàn)兩池間的遺傳多態(tài)性。RCA源于BSA的方法，可用于隱性分析。連鎖累贅：在回交導(dǎo)入目標(biāo)基因的同時(shí)，與目標(biāo)基因連鎖的染色體片段將隨之進(jìn)入回交后代中，這種現(xiàn)象稱為連鎖累贅。QT

5、L： 控制數(shù)量性狀的基因在基因組中的位置稱為數(shù)量性狀基因座（QTL） 。QTL定位：利用分子標(biāo)記進(jìn)行遺傳連鎖分析，可以檢測出QTL的位置和效應(yīng)，即 QTL定位。加性效應(yīng)：等位基因間與非等位基因間的累加作用引起的效應(yīng)。QTL的初級定位：QTL定位研究常用的群體有 F2、BG RI和DH這些群體可稱為初級群體。用初級群體進(jìn) 行的QTL定位稱為初級定位。前景選擇：對目標(biāo)基因的選擇稱為前景選擇。背景選擇：對基因組中除了目標(biāo)基因之外的其他部分（ 即遺傳背景） 的選擇， 稱為背景選擇。背景選擇的作用： 1. 加快遺傳背景恢復(fù)成輪回親本基因組的速度，以縮短育種年限；2. 可以避免或減輕連鎖累贅。圖示基因型：

6、根據(jù)相鄰標(biāo)記可以推測出一個反映全基因組組成狀況的連續(xù)的基因型，這種連續(xù)的基因型能直觀地用圖形表示出來，稱為圖示基因型?；蚓酆希褐笇⒎稚⒃诓煌贩N中的有用基因聚合到同一個基因組中。分子設(shè)計(jì)育種：利用作物基因組學(xué)，蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)的生物數(shù)據(jù)，借助生物信息學(xué)的方法和手段，對整個基因組控制作物重要農(nóng)藝性狀的基因及基因網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分子水平上的設(shè)計(jì)和操作，進(jìn)而培育作物新品種的過程。簡述植物分子育種的研究內(nèi)容。1. 標(biāo)記輔助選擇育種，通過 DNA標(biāo)記技術(shù)來對某些重要農(nóng)藝性狀座位直接進(jìn)行選擇改良，可以考慮到多 個生產(chǎn)性狀座位；2. 轉(zhuǎn)基因育種，通過基因轉(zhuǎn)移技術(shù)將外源基因?qū)氲侥撤N植物的基因組上，從而達(dá)到改良

7、重要農(nóng)藝性狀（產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性）或非常規(guī)育種性狀的目標(biāo)。3. 分子設(shè)計(jì)育種，以生物信息學(xué)為平臺，以基因組學(xué)和蛋白組學(xué)等數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，綜合作物育種學(xué)流程中的作物遺傳、生理、生化、栽培、生物統(tǒng)計(jì)等所有學(xué)科的有用信息，根據(jù)具體作物的育種目標(biāo)和生長環(huán)境，在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)最佳方案，然后開展作物育種試驗(yàn)的分子育種方法。分子標(biāo)記輔助選擇的優(yōu)點(diǎn)：1.表現(xiàn)穩(wěn)定，DN夠態(tài)性直接，數(shù)量多，理論上遍及整個基因組；2.多態(tài)性高；4. 對目標(biāo)性狀表達(dá)無不良影響，與不良性狀無必然連鎖；4. 部分標(biāo)記遺傳方式為共顯性，可鑒別基因型純合與雜合類型；5. 成本不是太高，一般實(shí)驗(yàn)室建立分子生物學(xué)基本設(shè)備即可進(jìn)行。分子標(biāo)記輔助育種實(shí)施

8、的基礎(chǔ)：1. 與理想農(nóng)藝性狀共分離或緊密連鎖的分子標(biāo)記；2. 飽和的分子遺傳連鎖圖。遺傳標(biāo)記的種類有形態(tài)標(biāo)記、細(xì)胞學(xué)標(biāo)記、蛋白質(zhì)標(biāo)記、DNAg記。如何開發(fā)SSR InDel分子標(biāo)記SSR 1.在網(wǎng)站上找到并下載目標(biāo)序列（ BAC/PA加?。?.查找SSR序（使用SSRHunter）; 3.用NCBI上的Blast搜索尋找SSR多態(tài)性；4.用設(shè)計(jì)SSR弓I物；5.檢測SSR多態(tài)性InDel : 1.在網(wǎng)站上找到并下載目標(biāo)序列（ BAC/PACS?。?.查找InDel基序；3.用NCBI上的Blast搜 索尋找 InDel 多態(tài)性； 4. 用設(shè)計(jì) InDel 引物； 5. 檢測 InDel 多

9、態(tài)性。分子標(biāo)記連鎖圖譜構(gòu)建的基本步驟：1.選擇適合作圖的DN所記；2.選擇用于建立作圖群體的親本組合；5. 建立作圖群體（ 分離群體）； 4. 測定作圖群體中不同個體或株系的標(biāo)記基因型；5. 對標(biāo)記基因型數(shù)據(jù)進(jìn)行連鎖分析，構(gòu)建標(biāo)記連鎖圖。常用的臨時(shí)性作圖群體與永久性作圖群體、構(gòu)建方法與群體特點(diǎn)暫時(shí)性分離群體：F2、F3、F4、BG三交群體等，群體的分離單位是個體、一經(jīng)自交或近交其遺傳組成就 會發(fā)生變化，無法永久使用。永久性分離群體：RIL、 DH、 BIL 群體等 , 群體中分離單位是株系，不同株系間存在基因型的差異，而株系內(nèi)個體間的基因型是相同且純合的，是自交不分離的。構(gòu)建方法：1. 親本選

10、配；2. 分離群體類型選擇；3. 確定群體的大小。近等基因系：一組遺傳背景相同或相近，只在個別染色體區(qū)段上存在差異的株系，稱為近等基因系。BSA的基本原理在作圖群體中，依據(jù)目標(biāo)性狀表型的相對差異（ 如抗病與感?。?， 將個體或株系分成兩組，然后分別將兩組中的個體或株系的 DNA昆合，形成相對的 DNA也。兩DNA也間的差異相當(dāng)于兩近等基因系基因組之間的差異， 僅在目標(biāo)區(qū)域上不同，而整個遺傳背景是相同的，亦即這是一對近等基因DNA也。因此，在這兩個 DNA也間表現(xiàn)出多態(tài)性的DNAg記，就有可能與目標(biāo)基因連鎖。QTL精細(xì)定位的程序：將目標(biāo)代換系與受體親本雜交，建立僅在代換片段上發(fā)生基因分離的F2群

11、體（次級群體）；調(diào)查F2群體中各單株的目標(biāo)（被研）性狀值（表現(xiàn)型）；篩選目標(biāo)代換系與受體親本間（在代換片段上）的分子標(biāo)記；用篩選出的分子標(biāo)記測定 F2各單株的標(biāo)記型；聯(lián)合表現(xiàn)型數(shù)據(jù)和標(biāo)記型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析， 估計(jì)出目標(biāo)QTL與標(biāo)記間的連鎖距離。QTL定位的基本步驟：1.檢測、篩選親本并建遺傳群體；2.檢測群體的分子標(biāo)記基因型并構(gòu)建分子標(biāo)記 連鎖圖譜；3.應(yīng)用根據(jù)相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)模型和方法編寫的計(jì)算機(jī)軟件處理分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定分子標(biāo)記與QTL的連鎖關(guān)系及QTL在染色體上的區(qū)域。提高QTL定位靈敏度和精確度的方法一個QTL的存在是通過它的表型效應(yīng)體現(xiàn)出來的。一個QTL的效應(yīng)并不是單獨(dú)存在的，而是混雜在遺傳背

12、景（其他QTL）和環(huán)境（誤差）的效應(yīng)之中。遺傳背景和環(huán)境的效應(yīng)就象“噪音”，要提高QTL定位的靈敏度和精確度，就必須排除遺傳背景和環(huán)境效應(yīng)的影響。其思想是，在一個群體中，選擇高、低兩種極端表型的個體構(gòu) 成一個子群體，僅對該子群體測定個體的分子標(biāo)記基因型，用于QTL定位分析，以減少分子標(biāo)記分析的費(fèi)用。QTL定位的基本原理（基于標(biāo)記的分析方法和基于性狀的分析方法）定位是通過分析整個染色體組的 DN刖記和數(shù)量性狀表型值的關(guān)系， 將QT幽一定位到連鎖群的相應(yīng)位置， 并估計(jì)其遺傳效應(yīng)；定位就是采用類似單基因定位的方法將QTL定位在遺傳圖譜上，確定 QTL與遺傳標(biāo)記間的距離（以重組率表不）；定位實(shí)質(zhì)是分析

13、分子標(biāo)記與 QTL之間的連鎖關(guān)系，是基于一個特定模型的遺傳假設(shè)，是統(tǒng)計(jì)學(xué)上的一個概 念，與數(shù)量性狀基因有本質(zhì)區(qū)別。QTL回歸法及性狀一QTL-標(biāo)記回歸法。QTL定位的遺傳模型有均值差檢驗(yàn)法、性狀-標(biāo)記回歸法、性狀-如何根據(jù)兩個相鄰標(biāo)記的基因型來推測出它們之間染色體區(qū)段的來源和組成。Mi p IM?Mi Pj+Pjm2開展分子設(shè)計(jì)育種的條件：1.高密度分子遺傳圖譜和高效的分子標(biāo)記檢測技術(shù);2.對重要基因/QTLs的定位與功能有足夠的了解；3.建立并完善可供分子設(shè)計(jì)育種利用的遺傳信息數(shù)據(jù)庫;4.開發(fā)并完善進(jìn)行作物設(shè)計(jì)育種模擬研究的統(tǒng)計(jì)分析方法及相關(guān)軟件,用于開展作物新品種定向創(chuàng)制的模擬研究;5.掌

14、握可用于設(shè)計(jì)育種的種質(zhì)資源與育種中間材料，包括具有目標(biāo)性狀的重要核心種質(zhì)或骨干親本及其衍生的重組自交系、等基因系、加倍單倍體群體、染色體片段導(dǎo)人替換系等。,通過各種技作物分子設(shè)計(jì)育種的步驟：設(shè)計(jì)育種的核心是建立以分子設(shè)計(jì)為目標(biāo)的育種理論和技術(shù)體系 術(shù)的集成與整合，對生物體從基因（分子）到整體（系統(tǒng)）不同層次進(jìn)行設(shè)計(jì)和操作，在實(shí)驗(yàn)室對育種程序中的各種因素進(jìn)行模擬、篩選和優(yōu)化，提出最佳的親本選配和后代選擇策略，實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)的“經(jīng)驗(yàn)育種”到定 向、高效的“精確育種” 的轉(zhuǎn)化，以大幅度提高育種效率。中國作物分子育種的現(xiàn)狀目前我國開展分子設(shè)計(jì)育種的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，其主要表現(xiàn)有以下4個方面：1.我國已擁有生物信息學(xué)的研究力量和技術(shù)。另外，從基因組序列、EST信息和全長cDNA序列中發(fā)掘新標(biāo)