植物分子育種復(fù)習(xí)題

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)理論，利用DNA重組技術(shù)和DNA標(biāo)識技術(shù)來改良植物品種新型學(xué)科。分子標(biāo)識：DNA水平上遺傳多態(tài)性直接反應(yīng)，是直接以DNA多態(tài)性為基礎(chǔ)遺傳標(biāo)識。SSR：微衛(wèi)星或簡單序列重復(fù),以2-6個(gè)核苷酸為基本單元簡單串聯(lián)重復(fù)序列。InDel：插入缺失標(biāo)識，指是兩種親本中在全基因組中差異，相對另一個(gè)親本而言，其中一個(gè)親本基因組中有一定數(shù)量核苷酸插入或缺失。依照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)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)行酶切檢測其多態(tài)性，稱為CAPS標(biāo)識。SNP：具備單核苷酸差異引發(fā)遺傳多態(tài)性特征DNA區(qū)域，能夠作為一個(gè)DNA標(biāo)識，即SNP?；蚬π?biāo)識：依照已克隆基因序列開發(fā)分子標(biāo)識，標(biāo)識和基因共分離，能完全準(zhǔn)確地跟蹤和識別基因。顯性標(biāo)識：僅能檢測顯性等位基因，不能夠區(qū)分純合和雜合基因型遺傳標(biāo)識。有RAPD、AFLP、ISSR、STS。共顯性標(biāo)識：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遺傳標(biāo)識。有RFLP、RAPD、AFLP、SSR、ISSR、SCAR、STS、CAPs。特異引物PCR標(biāo)識：針對已知序列DNA區(qū)段而設(shè)計(jì)，具備特定核苷酸序列，引物長度通常為18-24核苷酸。慣用特異引物PCR標(biāo)識主要有SSR標(biāo)識、SCAR標(biāo)識、STS標(biāo)識及RGA標(biāo)識等。隨機(jī)引物PCR標(biāo)識：所用引物核苷酸序列是隨機(jī)，其擴(kuò)增DNA區(qū)段是事先未知。慣用隨機(jī)引物PCR標(biāo)識主要有RAPD、AP-PCR、DAF、ISSR等?；赑CR分子標(biāo)識有：1.特異引物PCR標(biāo)識主要有SSR標(biāo)識、SCAR標(biāo)識、STS標(biāo)識及RGA標(biāo)識；2.隨機(jī)引物PCR標(biāo)識主要有RAPD、AP-PCR、DAF、ISSR?；谙拗菩悦盖泻蚉CR相結(jié)合分子標(biāo)識有AFLP標(biāo)識和CAPS標(biāo)識。RIL群體：雜種后代經(jīng)過多代自交而產(chǎn)生一個(gè)作圖群體。通常從F2代開始，采取單粒傳代方法來建立。DH群體：單倍體經(jīng)過染色體加倍形成二倍體稱為加倍單倍體或雙單倍體(DH)，由它們組成群體為DH群體。LOD值：假設(shè)兩座位間存在連鎖（r<0.5）概率與假設(shè)沒有連鎖（r=0.5）概率。這兩種概率之比能夠用似然比統(tǒng)計(jì)量來表示，即L（r）/L（0.5），其中L（）為似然函數(shù)。為了計(jì)算方便，常將L（r）/L（0.5）取以10為底對數(shù)，稱為LOD值。BSA：將高值和低值兩組個(gè)體DNA分別混合，形成兩個(gè)DNA池，然后檢驗(yàn)兩池間遺傳多態(tài)性。RCA：源于BSA方法，可用于隱性分析。連鎖累贅：在回交導(dǎo)入目標(biāo)基因同時(shí)，與目標(biāo)基因連鎖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。QTL：控制數(shù)量性狀基因在基因組中位置稱為數(shù)量性狀基因座(QTL)。QTL定位：利用分子標(biāo)識進(jìn)行遺傳連鎖分析，能夠檢測出QTL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累加作用引發(fā)效應(yīng)。QTL初級定位：QTL定位研究慣用群體有F2、BC、RI和DH，這些群體可稱為初級群體。用初級群體進(jìn)行QTL定位稱為初級定位。前景選擇：對目標(biāo)基因選擇稱為前景選擇。背景選擇：對基因組中除了目標(biāo)基因之外其余部分(即遺傳背景)選擇，稱為背景選擇。背景選擇作用：1.加緊遺傳背景恢復(fù)成輪回親本基因組速度，以縮短育種年限；2.能夠防止或減輕連鎖累贅。圖示基因型：依攝影鄰標(biāo)識能夠推測出一個(gè)反應(yīng)全基因組組成情況連續(xù)基因型，這種連續(xù)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诓灰粯悠贩N中有用基因聚合到同一個(gè)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)生物數(shù)據(jù)，借助生物信息學(xué)方法和伎倆，對整個(gè)基因組控制作物主要農(nóng)藝性狀基因及基因網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分子水平上設(shè)計(jì)和操作，進(jìn)而培育作物新品種過程。簡述植物分子育種研究內(nèi)容。1.標(biāo)識輔助選擇育種，經(jīng)過DNA標(biāo)識技術(shù)來對一些主要農(nóng)藝性狀座位直接進(jìn)行選擇改良，能夠考慮到多個(gè)生產(chǎn)性狀座位；△2.轉(zhuǎn)基因育種，經(jīng)過基因轉(zhuǎn)移技術(shù)將外源基因?qū)氲侥撤N植物基因組上，從而達(dá)成改良主要農(nóng)藝性狀（產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性）或非常規(guī)育種性狀目標(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)流程中作物遺傳、生理、生化、栽培、生物統(tǒng)計(jì)等全部學(xué)科有用信息，依照詳細(xì)作物育種目標(biāo)和生長環(huán)境，在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)最好方案，然后開展作物育種試驗(yàn)分子育種方法。分子標(biāo)識輔助選擇優(yōu)點(diǎn)：1.表現(xiàn)穩(wěn)定，DNA多態(tài)性直接,數(shù)量多，理論上遍布整個(gè)基因組；2.多態(tài)性高；3.對目標(biāo)性狀表示無不良影響，與不良性狀無必定連鎖；4.部分標(biāo)識遺傳方式為共顯性，可判別基因型純合與雜合類型；5.成本不是太高，通常試驗(yàn)室建立分子生物學(xué)基本設(shè)備即可進(jìn)行。分子標(biāo)識輔助育種實(shí)施基礎(chǔ)：1.與理想農(nóng)藝性狀共分離或緊密連鎖分子標(biāo)識；2.飽和分子遺傳連鎖圖。遺傳標(biāo)識種類有形態(tài)標(biāo)識、細(xì)胞學(xué)標(biāo)識、蛋白質(zhì)標(biāo)識、DNA標(biāo)識。怎樣開發(fā)SSR和InDel分子標(biāo)識？SSR：1.在網(wǎng)站上找到并下載目標(biāo)序列（BAC/PAC克?。?.查找SSR基序（使用SSRHunter）；3.用NCBI上Blast搜索尋找SSR多態(tài)性；4.用primer5.0設(shè)計(jì)SSR引物；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/PAC克?。?；2.查找InDel基序；3.用NCBI上Blast搜索尋找InDel多態(tài)性；4.用primer5.0設(shè)計(jì)InDel引物；5.檢測InDel多態(tài)性。分子標(biāo)識連鎖圖譜構(gòu)建基本步驟：1.選擇適合作圖DNA標(biāo)識；2.選擇用于建立作圖群體親本組合；3.建立作圖群體(分離群體）；4.測定作圖群體中不一樣個(gè)體或株系標(biāo)識基因型；5.對標(biāo)識基因型數(shù)據(jù)進(jìn)行連鎖分析，構(gòu)建標(biāo)識連鎖圖。慣用暫時(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、BC、三交群體等,群體分離單位是個(gè)體、一經(jīng)自交或近交其遺傳組成就會(huì)發(fā)生改變，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，不一樣株系間存在基因型差異，而株系內(nèi)個(gè)體間基因型是相同且純合，是自交不分離。構(gòu)建方法：1.親本選配；2.分離群體類型選擇；3.確定群體大小。近等基因系：一組遺傳背景相同或相近，只在個(gè)別染色體區(qū)段上存在差異株系，稱為近等基因系。BSA基本原理△在作圖群體中，依據(jù)目標(biāo)性狀表型相對差異(如抗病與感病)，將個(gè)體或株系分成兩組，然后分別將兩組中個(gè)體或株系DNA混合，形成相正確DNA池。兩DNA池間差異相當(dāng)于兩近等基因系基因組之間差異，僅在目標(biāo)區(qū)域上不一樣，而整個(gè)遺傳背景是相同，亦即這是一對近等基因DNA池。所以，在這兩個(gè)DNA池間表現(xiàn)出多態(tài)性DNA標(biāo)識，就有可能與目標(biāo)基因連鎖。QTL精細(xì)定位程序：①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F2群體(次級群體)；②調(diào)查F2群體中各單株目標(biāo)(被研)性狀值(表現(xiàn)型)；③篩選目標(biāo)代換系與受體親本間(在代換片段上)分子標(biāo)識；④用篩選出分子標(biāo)識測定F2各單株標(biāo)識型；⑤聯(lián)合表現(xiàn)型數(shù)據(jù)和標(biāo)識型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，估量出目標(biāo)QTL與標(biāo)識間連鎖距離。QTL定位基本步驟：1.檢測、篩選親本并構(gòu)建遺傳群體；2.檢測群體分子標(biāo)識基因型并構(gòu)建分子標(biāo)識連鎖圖譜；3.應(yīng)用依攝影應(yīng)統(tǒng)計(jì)模型和方法編寫計(jì)算機(jī)軟件處理分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定分子標(biāo)識與QTL連鎖關(guān)系及QTL在染色體上區(qū)域。提升QTL定位靈敏度和精準(zhǔn)度方法一個(gè)QTL存在是經(jīng)過它表型效應(yīng)表現(xiàn)出來。一個(gè)QTL效應(yīng)并不是單獨(dú)存在，而是混雜在遺傳背景(其余QTL)和環(huán)境(誤差)效應(yīng)之中。遺傳背景和環(huán)境效應(yīng)就象“噪音”，要提升QTL定位靈敏度和精準(zhǔn)度，就必須排除遺傳背景和環(huán)境效應(yīng)影響。其思想是，在一個(gè)群體中，選擇高、低兩種極端表型個(gè)體組成一個(gè)子群體，僅對該子群體測定個(gè)體分子標(biāo)識基因型，用于QTL定位分析，以降低分子標(biāo)識分析費(fèi)用。QTL定位基本原理（基于標(biāo)識分析方法和基于性狀分析方法）1.QTL定位是經(jīng)過分析整個(gè)染色體組DNA標(biāo)識和數(shù)量性狀表型值關(guān)系，將QTL逐一定位到連鎖群對應(yīng)位置，并估量其遺傳效應(yīng)；2.QTL定位就是采取類似單基因定位方法將QTL定位在遺傳圖譜上，確定QTL與遺傳標(biāo)識間距離(以重組率表示)；3.QTL定位實(shí)質(zhì)是分析分子標(biāo)識與QTL之間連鎖關(guān)系，是基于一個(gè)特定模型遺傳假設(shè)，是統(tǒng)計(jì)學(xué)上一個(gè)概念，與數(shù)量性狀基因有本質(zhì)區(qū)分。QTL定位遺傳模型有均值差檢驗(yàn)法、性狀－標(biāo)識回歸法、性狀－QTL回歸法及性狀－QTL－標(biāo)識回歸法。怎樣依照兩個(gè)相鄰標(biāo)識基因型來推測出它們之間染色體區(qū)段起源和組成。開展分子設(shè)計(jì)育種條件：1.高密度分子遺傳圖譜和高效分子標(biāo)識檢測技術(shù)；2.對主要基因/QTLs定位與功效有足夠了解；3.建立并完善可供分子設(shè)計(jì)育種利用遺傳信息數(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)制模擬研究；5.掌握可用于設(shè)計(jì)育種種質(zhì)資源與育種中間材料,包含具備目標(biāo)性狀主要關(guān)鍵種質(zhì)或骨干親本及其衍生重組自交系、等基因系、加倍單倍體群體、染色體片段導(dǎo)人替換系等。作物分子設(shè)計(jì)育種步驟：設(shè)計(jì)育種關(guān)鍵是建立以分子設(shè)計(jì)為目標(biāo)育種理論和技術(shù)體系,經(jīng)過各種技術(shù)集成與整合,對生物體從基因(分子)到整體(系統(tǒng))不一樣層次進(jìn)行設(shè)計(jì)和操作,在試驗(yàn)室對育種程序中各種原因進(jìn)行模擬、篩選和優(yōu)化,提出最好親本選配和后代選擇策略,實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)“經(jīng)驗(yàn)育種”到定向、高效“精準(zhǔn)育種”轉(zhuǎn)化,以大幅度提升育種效率。中國作物分子育種現(xiàn)實(shí)狀況現(xiàn)在我國開展分子設(shè)計(jì)育種時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，其主要表現(xiàn)有以下4個(gè)方面：1.我國已擁有生物信息學(xué)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)識和新基因工