基因辅助选择
两套玉米抗病近等基因系的分子标记辅助选择的开题报告
两套玉米抗病近等基因系的分子标记辅助选择的开题报告
1. 研究背景
玉米是世界上最重要的经济作物之一，但长期以来玉米遭受许多病害的威胁，其中最为严重的是玉米花叶病和玉米赤霉病。
为了解决这些问题，近年来，研究人员通
过基因组学、遗传学和生物技术等方法破解了玉米病害的抗性基因，并利用这些基因
培育出了抗病玉米品种。
目前，选择适合自己地区环境的抗病玉米品种已经成为农民
种植玉米的重要工作之一。
2. 研究目的
本研究的目的是利用分子标记辅助选择的方法，筛选出两套玉米抗病近等基因系，为今后玉米的抗病育种奠定基础。
3. 研究内容
（1）收集玉米遗传资源，从中筛选出具有抗病性状的种质材料。
（2）通过PCR扩增和测序等方法，从目标种质材料中筛选出与抗病基因相关的分子标记。
（3）利用分子标记技术分析不同玉米个体的分子遗传差异，筛选出具有两套抗
病近等基因系的玉米个体。
（4）基于所选出的抗病近等基因系，进行后代试验，确定抗病性状的表现规律
和遗传规律。
（5）对通过后代试验筛选出的玉米进行实地试验，探究与环境因素的关系，并
评价其抗病性状的稳定性和抗病强度。
4. 研究意义
本研究将为玉米抗病育种提供新的思路和方法，并为选择适合不同地区的抗病玉米品种提供理论和实践基础。
同时，也可为其他作物的抗病育种提供借鉴和参考。
选择育种的基本方法
选择育种的基本方法介绍育种是现代农业中重要的一环，它通过选择和配对适合的作物品种，来获得更好的产量、品质和抗性。
在育种过程中，选择合适的方法是至关重要的。
本文将探讨选择育种的基本方法。
基本方法分类传统育种方法1.分离育种：将不同基因型的植株进行交配，并通过观察和筛选后代来选择理想的品种。
2.选择育种：根据对不同品种的性状评估，选择具有所需特性的个体进行繁殖。
3.杂交育种：通过将两个不同的亲本交配，利用杂种优势来获得更优良的后代。
分子育种方法1.DNA标记辅助选择（MAS）：利用分子标记来辅助选择具有目标基因的个体，提高选择的准确性和效率。
2.基因编辑：利用基因编辑技术，如CRISPR-Cas9，在目标基因上进行精确的修改，以改善作物性状。
3.基因组选择：通过测定和分析植株基因组中的多样性，预测其表型，并选择具有期望性状的个体进行繁殖。
选择育种方法的优缺点传统育种方法1.优点：–成本低：传统育种方法不需要先进的设备和技术，成本较低。
–适用广泛：传统育种方法适用于各种作物，能够满足不同的育种需求。
2.缺点：–时间长：传统育种方法需要多年甚至几十年的时间来完成选择和筛选。
–选择效率低：传统育种方法受到环境因素和多基因性状的限制，选择效率相对较低。
分子育种方法1.优点：–高效：分子育种方法通过DNA标记和基因编辑技术，大大提高了选择效率和准确性。
–可控性强：分子育种方法可以精确地编辑和调整作物基因组，快速改良性状。
2.缺点：–成本高：分子育种方法需要昂贵的设备和技术支持，成本较高。
–需要专业知识：分子育种方法需要专业的遗传学和生物技术知识，对操作人员要求较高。
不同方法的结合应用为了克服单一育种方法的局限性，现在通常采用不同方法的结合应用来进行育种工作。
1. 筛选与分子标记辅助选择相结合：首先通过传统筛选方法选择具有期望性状的个体，然后利用分子标记的技术验证其是否带有目标基因。
2. 杂交与基因组选择相结合：根据植株基因组的分析结果，选择具有较高遗传多样性的亲本进行杂交，以增加后代的遗传潜力。
黄瓜ZYMV抗性鉴定与抗性基因的分子标记辅助选择
黄瓜ZYMV抗性鉴定与抗性基因的分子标记辅助选择杨义;蔡润;何欢乐;李俊;郭春立;杜慧;吕铎;Masashi Amano;王艳菊;潘俊松【摘要】Zucchini yellow mosaic virus has been causing increasingly serious damage to cucumber (Cucumis sativus L.) in recent years.ZYMV can influence the growth of cucumber and reduce the yield as well as the quality of cucumber.ZYMV resistant cucumber lines need to be bred because there are no effective chemical substances to control ZYMV.ZYMV Z5-1 was used as virus source and candidate gene was sequenced in order to identify ZYMV resistance of different cucumber lines.The results show that cucumber lines SA02,SA06,S94,S1003,WI7230 and TMG--1 is resistant to ZYMV and their mutation sites are identical in candidate geneCsa6G152960.1.Based on the identification of ZYMV resistance,ZYMV resistant gene in cucumber inbred line TMG-1 was introduced into a ZYMV susceptible cucumber inbred line SA0422 through backcross breeding.During the backcross breeding,foreground and background selections were conducted in backcross population.After three generations of backcross,ZYMV resistant gene was introduced into SA0422,laying a solid foundation for breeding new ZYMV-resistant cucumber lines.%近年来,小西葫芦黄化花叶病毒(zucchini yellow mosaic virus,ZYMV)在黄瓜(Cucumis sativus L.)上危害愈发严重,影响黄瓜植株的生长发育,降低黄瓜的产量与品质.由于ZYMV缺乏有效的防治药剂,因此需要培育ZYMV抗性黄瓜品种.以ZYMV Z5-1为病毒源,对不同黄瓜材料的ZYMV抗性进行鉴定,并对抗性位点候选基因进行了测序分析.结果显示,黄瓜品种SA02、SA06、S94、S1003、WI7230与TMG-1具有ZYMV抗性,其抗性候选基因Csa6G152960.1的突变位点一致.在ZYMV抗性鉴定的基础上,通过回交转育,将黄瓜自交系TMG--1中的ZYMV抗性基因转入感病自交系SA0422中,回交期间利用分子标记对回交群体进行前景选择和背景选择,经过3代回交,将ZYMV抗性基因转入SA0422,为培育抗ZYMV黄瓜新品种奠定了基础.【期刊名称】《上海交通大学学报（农业科学版）》【年(卷),期】2017(035)004【总页数】10页(P48-57)【关键词】黄瓜;小西葫芦黄化花叶病毒;抗性鉴定;标记辅助选择;回交育种【作者】杨义;蔡润;何欢乐;李俊;郭春立;杜慧;吕铎;Masashi Amano;王艳菊;潘俊松【作者单位】上海交通大学农业与生物学院,上海200240;上海交通大学农业与生物学院,上海200240;上海交通大学农业与生物学院,上海200240;上海交通大学农业与生物学院,上海200240;上海交通大学农业与生物学院,上海200240;上海交通大学农业与生物学院,上海200240;上海交通大学农业与生物学院,上海200240;Saitama Gensyu Ikuseikai Co.Ltd.,Kuki, Saitama 346-0105,Japan;闵行区动植物检测检验中心,上海201109;上海交通大学农业与生物学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】S642.2小西葫芦黄化花叶病毒(zucchini yellow mosaic virus,ZYMV)为马铃薯Y病毒属,主要通过蚜虫以非持久性方式传播,可侵染葫芦科、苋科、藜科、豆科等多种植物[1]。
基因工程在育种中的应用
基因工程在育种中的应用
基因工程是一种现代生物技术，它通过改变生物体的基因组来创造新的特性或改善现有的特性。
在育种中，基因工程技术可以被用来改良农作物、家畜和其他生物的品质和产量。
以下是基因工程在育种中的应用。
1. 基因编辑
基因编辑是一种新兴的基因工程技术，它可以直接修改生物体的基因组。
通过使用CRISPR-Cas9系统，科学家可以选择性地剪切和粘贴基因组中的特定基因，以实现所需的特性。
这项技术可以用于改良农作物的抗病性、耐旱性和耐盐性等方面。
2. 基因转移
基因转移是一种将外源基因导入生物体的技术。
通过将具有所需特性的基因从一个物种转移到另一个物种，可以创造新的品种。
例如，将一些抗虫基因从一种作物转移到另一种作物，可以增加该作物的抗虫性。
3. 基因静默
基因静默是一种通过RNA干扰技术来抑制特定基因表达的技术。
这项技术可以
用于改善作物的品质，例如，通过抑制某些基因的表达来改善水果的口感和质量。
4. 基因标记辅助选择
基因标记辅助选择是一种利用基因标记来筛选具有所需特性的个体的技术。
通过在基因组中标记与所需特性相关的基因，可以更容易地选择具有所需特性的个体，从而加速育种进程。
5. 基因组学
基因组学是一种通过分析生物体的基因组来了解其遗传特性的技术。
通过对作物和家畜基因组的分析，可以确定哪些基因与所需特性相关，并加速育种进程。
总的来说，基因工程技术在育种中具有广泛的应用前景。
通过利用这些技术，可以创造出更具有抗病性、耐旱性、耐盐性和高产性的农作物和家畜，从而提高粮食和肉类的产量和质量，为人类提供更好的食品安全保障。
分子标记辅助选择优越性和应具备的条件
分子标记辅助选择优越性和应具备的条件利用传统的挑选办法，胜利地哺育了大量的品种。
但是，在传统育种过程中，主要凭借育种阅历依据表型对后代举行挑选，无法对目标基因的基因型举行挺直挑选。
因此，挑选效率和精确性较低。
而利用分子标志可从DNA水平上挺直鉴定个体的基因型，避开了表型推想基因型不精确等缺点。
无论是对质量性状还是延续变异的数量性状，利用分子标志辅助挑选可显著提高挑选效率和精确性，加快育种进程。
详细而言，分子标志辅助挑选有以下优越性。
(1)克服性状表型鉴定的困难。
有些性状，如地下部(根系)、抗病虫、耐逆等性状的表型鉴定技术难度大、程序繁琐、鉴定费用高，难以大规模举行。
同时，低世代因育种材料较少，不允许做重复鉴定。
另外，在回交转育的前期，一些受隐性等位基因控制的有利表型无法举行鉴定，只能通过后代分别出的隐性纯合个体，才干确定表型。
而利用标志挺直挑选目标基因型，则可以有效地克服性状表型鉴定的困难。
(2)可在生长发育早期挑选。
有些性状不仅需要特定的生长环境，还要在个体发育到一定阶段才干表现，如抽穗开花耐热性、耐冷性、抗病性、经济产量、品质等性状只能在个体发育后期才干举行鉴定评价，用传统的挑选办法很难精确挑选，且效率低。
利用分子标志举行基因型鉴定，可以在早期对幼苗(甚至对种子)举行检测和挑选。
特殊是对多年生的作物或生长周期较长的果树或经济林木的选育，假如在早期利用分子标志鉴定基因型，可以将更多的群体纳入讨论挑选的对象之中，从而可以对其施加更大强度的挑选压力。
因此，利用分子标志挑选技术可以削减田间种植群体的大小，节省人力、物力和财力，大大削减工作量，加快育种进程。
(3)控制同一性状的多个(等位)基因的利用。
在植物中，存在同一性状(如抗病、抗虫、株高、粒重等)受多个基因控制的现象。
此外，在同一位点上也存在不同(复)等位基因，按照性状表型很难区别不同等位基因。
例如，水稻中已知抗白叶枯病的基因就有20多个。
第17章 MAS-4-辅助选择
三、数量性状的标记辅助选择
质量性状和数量性状的MAS的原理是一样的。原则 上，质量性状的MAS方法也适合数量性状。 作物的大多数性状是数量性状，如产量、生育期等。 因此，对数量性状的MAS极其重要。数量性状的主要遗传 特点就是表现型与基因型之间缺乏明显的对应关系，而传 统方法主要依据个体表现型进行选择的，这是造成传统育 种效率不高的原因。
M1
Gene
M2
抗性供体
M R
受体
m
×
S
目的基因与标记连锁（交换值为r） 亲本中的标记带型
共显 DNA 记的 助选 原理
性 标 辅 择
M R
m S
F1中的标记带型 × F2群体中3种标记带型
RR (1-r)2 0.9025
RS 2r （ 1-r ） 0.09
SS r2 0.0025
当 r=0.05 时 ， 根 据 标 记 基 因 型 mm选择目的基因型RR，选错的 概率约为0.10
一 分子标记辅助选择的基本原理
1、概念：目标基因与分子标记紧密连 锁为利用分子标记间接选择提供了方便。 通过基因定位, 找到与目标基因紧密连锁的 分子标记后, 就可以通过该分子标记,间接地 对目标性状进行选择。此法简称分子标记 辅助选择(Molecular Assistant Selection, MAS )。MAS 是育种中的一个诱人领域, 将 给传统的育种研究带来革命性的变化。 MAS 主要应用在有利基因的转移和基因的 累加等方面。 可靠性?? r1 r2
受体亲本 × 供体亲本 （含抗性基因B） （无抗性基因） F1 （含抗性基因B）
标记辅助基 因聚合与品种改 良相结合的技术 路线，受体亲本 应为符合育种目 标的优良品种
复交杂种 （分离群体） 标记辅助选择 中选杂种个体 （含抗性基因A和B）
植物基因组学技术在作物育种中的应用
植物基因组学技术在作物育种中的应用随着生物技术的迅猛发展，植物基因组学技术已经成为现代作物育种中不可或缺的一部分。
通过对植物基因组的分析和研究，可以了解作物的遗传特性、基因结构和功能等，从而实现作物选育、品种改良和繁育的目的。
本文将从植物基因组学技术的原理、方法和应用等方面来详细探讨植物基因组学技术在作物育种中的应用。
一、植物基因组学技术的原理和方法1.原理：植物基因组是指植物所有的遗传信息，包括DNA序列、基因表达调控、蛋白质结构和功能等。
植物基因组学研究的核心在于对植物基因组信息的分析和解析，通过对植物基因组学分析可以了解植物基因信息的全貌和内在机制。
2.方法：植物基因组学技术包括DNA测序技术、基因芯片技术、基因功能鉴定技术等，其中DNA测序技术是目前最直接、最常用的技术之一。
随着高通量测序技术的发展及其日益普及，基因组学研究可以大规模、快速、准确地进行。
二、1.基因发掘与功能鉴定：通过基因组学技术的应用，可以快速地发掘作物中存在的基因类型和数量，并对基因进行功能鉴定，从而寻找对作物育种有用的基因。
例如可以通过基因表达谱分析，筛选具有逆境耐受性的基因，并进行进一步研究和利用。
2.基因组标记辅助选择：植物基因组学技术可以构建高密度的基因组物理图谱，对基因进行定位和标记，从而实现对植物杂交育种过程中的杂交亲本进行筛选和选择。
同时可以利用基因组学技术鉴定植物中的分子标记如SNP、SSR等，用于杂交育种的基因组标记辅助选择。
3.基因编辑技术：CRISPR-cas9技术在作物基因组编辑中的应用尤为重要，可以创造新的子类和新的具有优异性状的优质作物品种。
该技术以其高效、准确和大规模的优点，有望取代传统育种方法，提高育种效率和质量。
三、不足与展望1.在植物基因编辑技术方面，目前编辑的目标基因点多偏向逆境作物的转录因子或关键酶基因，而其他重要功能基因的编辑仍面临挑战，这对于一些特殊作物而言可能表现得更为明显。
主要蔬菜作物基因定位与分子辅助选择育种
主要蔬菜作物基因定位与分子辅助选择育种【摘要】蔬菜作物是人们日常生活中不可或缺的食材，如何提高蔬菜作物的产量和品质一直是育种学家们的重要目标。
本文着重介绍了主要蔬菜作物基因定位与分子辅助选择育种的相关内容。
通过基因定位技术，育种者可以准确定位到目标基因，进而利用分子辅助选择育种方法迅速培育出优质品种。
蔬菜作物中常用的基因定位方法包括QTL定位和关联分析等。
文章还列举了一些利用分子标记辅助选择蔬菜作物的成功案例，展示了分子辅助选择育种的潜力。
基因组编辑技术的应用也在蔬菜作物改良中发挥越来越重要的作用。
文章探讨了蔬菜作物基因定位与分子辅助选择育种的未来发展方向，希望能进一步提升蔬菜作物的品质和产量，满足人们对健康食品的需求。
【关键词】蔬菜作物、基因定位、分子辅助选择育种、基因组编辑、品质、产量、未来发展方向。
1. 引言1.1 主要蔬菜作物基因定位与分子辅助选择育种蔬菜是人类饮食中不可或缺的重要食材，而主要蔬菜作物的育种是农业生产中至关重要的一环。
随着现代生物技术的发展，基因定位与分子辅助选择育种已经成为蔬菜作物育种中的重要手段。
通过精准地定位和利用蔬菜作物中的关键基因，可以加速优良品种的选育过程，提高蔬菜的产量和品质，同时也能够增强蔬菜对病虫害的抗性。
基因定位技术在蔬菜作物育种中的应用是通过遗传图谱构建和分子标记标定，确定目标基因在染色体上的位置，并进而实现对目标基因的精准选择和改良。
而分子辅助选择育种则是利用分子标记与目标性状的遗传关联，在无需实际观察目标性状的情况下，加速蔬菜作物的育种进程。
主要蔬菜作物如番茄、黄瓜、甘蓝等，常见的基因定位方法包括QTL定位、关联分析和全基因组关联研究等。
这些方法不仅可以帮助育种者找到目标基因，还能为后续的分子标记辅助选择提供重要依据。
将基因定位与分子辅助选择相结合，不仅可以提高蔬菜作物育种的效率和准确性，还可以带来更多的创新可能。
未来，随着基因组编辑技术的发展，蔬菜作物的改良将更加精准和快速。
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猪MAS中的主效基因
-FUT1
FUT1是编码产肠毒素大肠杆菌F18受体的基因,决定抗性 的主效变异位点为M307G-A。
GG：易感型 AG：易感型
AA：抵抗型
PIC公司购买了FUT1基因检测专利，于2003年起在法国 和西班牙首先推出了能特异抵抗F18ab仔猪腹泻的新品系
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猪MAS中的主效基因
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主效基因的鉴别
QTL-QTG-QTN的鉴别法
基因组扫描 主效QTLs的初步定位
（20 cM） 主效QTL的精细定位（1-5cM） 寻找位置候选基因和多态标记
功能验证分析
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主效基因的鉴别
QTL-QTG-QTN的鉴别法 -设计科学缜密
- 标记选择效果明确 - 难度大 - 研发时间长 - 已发现的QTG/QTN有限
已建立简捷准确的RYR1基因检测技术 PIC公司应用该技术剔除易感个体,使 种群内因PSS致死的个体数从4-16头 /1000下降为零
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猪MAS中的主效基因
-RYR1
国内针对RYR1基因的种群选育改良工作仍有必要
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猪MAS中的主效基因
-PRKAG3
汉普夏猪的酸肉效应:
pH24显著低于其他猪种,致使火腿加工产量下降
体形外貌 生长速度
性状
恶性高温综合症 酸肉效应
断奶后仔猪腹泻易感性 精子短尾症 高血脂症
显性白毛和黑毛
椎骨数
背膘厚和产肉量
生长速度和背膘厚
基因
RYR1 PRKAG3
FUT1 KPL2 LDLR KIT/MC1R
NR6A1
IGF2
MC4R
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猪MAS中的LD标记
类别
繁殖性状
肉质性状
性状
产仔数 产仔数 产仔数 产仔数 肌内脂肪含量 肌内脂肪含量 嫩度和多汁性
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猪MAS中的主效基因
-PRKAG3
汉普夏猪酸肉基因研究的国际大合作
瑞典, 法国, 英国
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猪MAS中的主效基因
-PRKAG3
PRKAG3:农业动物中第一个采用位置候选克隆鉴别到的重要 经济性状主基因（Science, 288:1248-1281 ）
1985年： 发现汉普夏猪的酸肉效应 1986年： 提出单基因控制酸肉效应假说 1990年： 验证了单个主效基因的存在 1995年： 酸肉基因（RN）定位于SSC15 1996年： RN基因的精细定位 1999年： 鉴别主效基因位点(R200Q) 2000年： 论文发表于Science
87
是
40
是
60
否
91
是
18
是
103
否
75
否
160
否
72
否
83
否
R-Q Q-Q R-R R-Q Q–Q R-R R-R R-R R-R R-R
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猪MAS中的主效基因
-FUT1
产肠毒素大肠杆菌F18侵染肠道，与其表面受体结合， 是造成断奶后仔猪腹泻和水肿的主要致病原之一
无受体猪：抵抗型 有受体猪：易感型
基因
ESR PRLR RBP4 FSHB A-FABP H-FABP CAST
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猪MAS中的主效基因
-RYR1
RYR1:第一个被鉴别的猪重要经济性状主基因 猪的兰定尼受体基因(RYR1)使敏感个体易在应激条 件下猝死，且易产生PSE肉（肉色苍白、渗水）
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猪MAS中的主效基因
-RYR1
正常个体
异常个体
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猪MAS中的主效基因
-KPL2
KLP2：内含子30中1个约9kb的逆转座子插入事件造成
外显子30的异常表达，形成无功能性蛋白，最 终导致精子短尾不育症(PNAS, 2006, 5006-11)
正常
内含子29
内含子30
异常
已用于芬系长白的选育改良
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MAS中的分子标记
直接标记(direct marker) -基因辅助选择(GAS)
鉴别的难度 育种价值
连锁不平衡标记(LD marker) -LD标记辅助选择(LD-MAS)
连锁平衡标记(LE marker) -LE标记辅助选择(LE-MAS)
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猪MAS中的主效基因
类别
遗传缺陷
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猪MAS中的主效基因
-PRKAG3
PRKAG3: 不利等位基因只存在于汉普夏及含其血缘的合成系
中，已应用PRKAG3育种技术淘汰不利个体
品种
数量 酸肉 PRKAG3
汉普夏1(瑞典) 汉普夏2(瑞典) 汉普夏3(瑞典) 汉普夏相关合成系1 汉普夏相关合成系2 汉普夏相关合成系3 皮特兰 杜洛克 长白 大白
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品种改良的关键
遗传基础 品种选育 种质扩繁
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品种改良的关键
基因型 环境
表型
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品种改良的措施
基因
h2
表型
估计育种值 EBV
环境
亲属的表型
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品种改良的措施
严格数量 遗传选择
猪的选种
MAS/GS
数量遗传
> 50年
性能测定是关键
生物技术
常规生 产性能
抗病性
个体鉴 定
> 20年
OObbsseerrvvaattiioonnss oonn ppHH ooff ppiigg mmeeaatt
77
"Hampshire effect"
=
Acid meat
pH
66
55
0
2
4
6
01 2 34
Standard Piétrain Hampshire
8
10
24
Slaughter
Time (hours)
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主效基因的鉴别
侯选基因法
-根据已知的生理生化功能进行选择 -分析基因内的遗传变异与表型的关联性
优点
-简单易行
不足
-侯选的鉴别
众多改变连锁不平衡(LD)的因素决定了许多候选基因标记 影响效应具有种群特异性
-重组 -选择 -迁移 -遗传漂变 -进化时间
产仔数 肉质
标记作用的大小 和数量是关键
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分子育种
育种值估计的模型假设：经济性状由微效多基因控制
QTL分析结果表明:存在主效基因
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分子育种
分子育种技术与数量遗传学技术相结合是当前种猪选育 改良的新手段
-提高育种值估计精度 -加大选择反应 如何建立分子育种技术 -有多少个主效基因? -影响的效应有多大? -选择改良的效果如何?
-KIT
KIT的重复突变和剪接突变决定西方猪群显性白毛表型
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猪MAS中的主效基因
-MC1R
MCIR的多重错义突变位点影响黑毛斑点的形成
KIT
+
MC1R
毛色选育
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猪MAS中的主效基因
-KPL2
精子短尾不育症：1987年首见于芬兰长白猪
至20世纪末芬系长白核心群种公猪中有82个患病个体