分子标记和QTL定位分析
分子标记辅助选择(MAS)与QTL定位在鸡遗传育种中的应用
分子标记辅助选择（MAS）与QTL定位在鸡遗传育种中的应用摘要：近年来，随着畜禽基因组研究计划相继开展，分子标记的研究与应用得到了迅速的发展，这为准确地评价畜禽群体遗传结构及遗传多样性提供了新的机遇。
分子标记辅助选择（MAS）也越来越受到育种学家的广泛关注，并且目前已用于生产实践，对提高经济效益和育种效率起到了大的推动作用。
而对鸡的染色体上QTL定位工作也有了迅猛的发展，成为动物基因定位工作中一个异常活跃的领域。
对鸡数量性状的研究也已发展为直接将研究目标指向各个数量性状位点，借助各种遗传标记，构建遗传连锁图谱，通过一定的统计分析方法，从而将影响数量性状的多个基因定位于特定的染色体区域。
分子标记辅助选择（MAS）与QTL定位之间具有紧密联系。
本文主要综述分子标记辅助选择（MAS）与QTL定位在鸡遗传育种中的研究进展。
关键词：鸡；分子标记辅助选择（MAS）；QTL定位1.引言鸡的许多经济性状属数量性状，该类性状的发生受到2对或更多对等位基因的控制，每对等位基因没有显性与隐性的区别，而是共显性的。
这些等位基因对该数量遗传性状形成的作用微小，所以也称为微效基因(minor gene)，它们在染色体上的位置称为数量性状基因座(quantitative trait loci，QTL)。
目前随着QTL 研究的深入，不仅丰富和发展了数量遗传学的内容，成为新兴的分子数量遗传学的主体，也必将对畜禽的育种改良起到极大的推动作用，从而开创动物育种的新纪元。
2.分子标记辅助选择（MAS）2.1 相关概念Stam（1986）提出通过限制性片段长度多态性（RFLP），可对生物有机体的基因组进行标记，利用标记基因型能非常准确地估计数量性状的育种值，以该育种值为基础的选择，称为标记辅助选择（marker assisted selection,MAS）。
Lander 和Thompson（1990）定义标记辅助选择，为把分子遗传学方法和人工选择相结合达到性状（traits）最大的遗传改进，人们进一步将MAS定义为以分子遗传学和遗传工程为手段，在连锁分析的基础上，运用现代育种原理和方法，实现性状最大的遗传改进。
分子标记辅助选择(MAS)与QTL定位在鸡遗传育种中的应用
分子标记辅助选择（MAS）与QTL定位在鸡遗传育种中的应用摘要：近年来，随着畜禽基因组研究计划相继开展，分子标记的研究与应用得到了迅速的发展，这为准确地评价畜禽群体遗传结构及遗传多样性提供了新的机遇。
分子标记辅助选择（MAS）也越来越受到育种学家的广泛关注，并且目前已用于生产实践，对提高经济效益和育种效率起到了大的推动作用。
而对鸡的染色体上QTL定位工作也有了迅猛的发展，成为动物基因定位工作中一个异常活跃的领域。
对鸡数量性状的研究也已发展为直接将研究目标指向各个数量性状位点，借助各种遗传标记，构建遗传连锁图谱，通过一定的统计分析方法，从而将影响数量性状的多个基因定位于特定的染色体区域。
分子标记辅助选择（MAS）与QTL定位之间具有紧密联系。
本文主要综述分子标记辅助选择（MAS）与QTL定位在鸡遗传育种中的研究进展。
关键词：鸡；分子标记辅助选择（MAS）；QTL定位1.引言鸡的许多经济性状属数量性状，该类性状的发生受到2对或更多对等位基因的控制，每对等位基因没有显性与隐性的区别，而是共显性的。
这些等位基因对该数量遗传性状形成的作用微小，所以也称为微效基因(minor gene)，它们在染色体上的位置称为数量性状基因座(quantitative trait loci，QTL)。
目前随着QTL 研究的深入，不仅丰富和发展了数量遗传学的内容，成为新兴的分子数量遗传学的主体，也必将对畜禽的育种改良起到极大的推动作用，从而开创动物育种的新纪元。
2.分子标记辅助选择（MAS）2.1 相关概念Stam（1986）提出通过限制性片段长度多态性（RFLP），可对生物有机体的基因组进行标记，利用标记基因型能非常准确地估计数量性状的育种值，以该育种值为基础的选择，称为标记辅助选择（marker assisted selection,MAS）。
Lander 和Thompson（1990）定义标记辅助选择，为把分子遗传学方法和人工选择相结合达到性状（traits）最大的遗传改进，人们进一步将MAS定义为以分子遗传学和遗传工程为手段，在连锁分析的基础上，运用现代育种原理和方法，实现性状最大的遗传改进。
qtl定位的原理和方法
qtl定位的原理和方法QTL定位（定位关联分析）是一种现代分子遗传学研究中最受欢迎的方法之一，用于检测性状与基因位点之间的关联。
它采用大量的DNA样本进行分析，以定位具有显著影响的基因位点，以便将某个性状与其遗传控制位点联系起来。
下面将对QTL定位的原理和方法进行详细介绍：一、QTL定位的原理1、遗传距离QTL定位所使用的原理是双亲亲代遗传距离（PBT），即从一只父母中继承的遗传信息离该代性状之间的距离。
因此，在发现基因位点与性状间存在关联关系时，这些基因位点应该处于控制该性状的PBT之内。
2、显著的统计功能PBT表明，当两个或多个位点之间存在最大的相互影响时，它们应该被认为是具有可能共同控制某一性状的位点。
计算这些位点之间的关联关系时，QTL定位使用了高度灵活的统计功能来确定可能控制性状的位点。
3、方差分析QTL定位采用了ANOVA（方差分析）的方法对样本位点的遗传信息进行更精确的分析。
这将帮助我们更准确地定位具有良好关联关系的基因位点。
二、QTL定位的方法1、映射表首先，根据QTL定位要求，会有一张明确的映射表，用于建立基因位点与性状之间的关联关系。
该映射表由DNA分子标记（如微卫星）、RNA分子标记和细胞表面标记组成，用于确定基因位点的具体位置。
2、细胞表型接下来，需要拿出相关的细胞表型数据，如果是杂交的环境下，样本的性状可以用已知的表型数据及其位点来与受检样本进行比较。
3、统计分析最后，使用统计分析来研究基因位点与性状之间的关联关系，以确定突变可能使性状发生变化的基因位点。
总之，QTL定位是一种利用映射表、细胞表型和统计分析来定位可能与某个性状紧密关联的基因位点的重要方法。
它可用来帮助我们发现形态性状与遗传物质之间的关联，从而更好地了解遗传分析和分子基因组学。
数量性状的分子标记(QTL定位的原理和方法讲义)
数量性状的分子标记(定位的原理和方法讲义)作物中大多数重要的农艺性状和经济性状如产量、品质、生育期、抗逆性等都是数量性状。
与质量性状不同，数量性状受多基因控制，遗传基础复杂，且易受环境影响，表现为连续变异，表现型与基因型之间没有明确的对应关系。
因此，对数量性状的遗传研究十分困难。
长期以来，只能借助于数理统计的手段，将控制数量性状的多基因系统作为一个整体来研究，用平均值和方差来反映数量性状的遗传特征，无法了解单个基因的位置和效应。
这种状况制约了人们在育种中对数量性状的遗传操纵能力。
分子标记技术的出现，为深入研究数量性状的遗传基础提供了可能。
控制数量性状的基因在基因组中的位置称为数量性状基因座（）。
利用分子标记进行遗传连锁分析，可以检测出，即定位（）。
借助与连锁的分子标记，就能够在育种中对有关的的遗传动态进行跟踪，从而大大增强人们对数量性状的遗传操纵能力，提高育种中对数量性状优良基因型选择的准确性和预见性。
因此，定位是一项十分重要的基础研究工作。
年，等发表了第一篇应用连锁图在番茄中定位的论文。
之后，随着分子标记技术的不断发展以及许多物种中分子连锁图谱的相继建成，全世界出现了研究的热潮，每年发表有关研究的论文数量几乎呈指数增长（图），显示了该研究领域的勃勃生机。
目前，定位研究已在许多重要作物中展开，并且进展迅速。
本章主要介绍定位的原理和方法。
图年期间国际上每年发表有关研究的论文的数量. 数据从英国信息系统检索得到第一节数量性状基因的初级定位定位就是检测分子标记（下面将简称为标记）与间的连锁关系，同时还可估计的效应。
定位研究常用的群体有、、和。
这些群体可称为初级群体（）。
用初级群体进行的定位的精度通常不会很高，因此只是初级定位。
由于数量性状是连续变异的，无法明确分组，因此定位不能完全套用孟德尔遗传学的连锁分析方法，而必须发展特殊的统计分析方法。
年代末以来，这方面的研究十分活跃，已经发展了不少定位方法。
一、定位的基本原理和方法孟德尔遗传学分析非等位基因间连锁关系的基本方法是，首先根据个体表现型进行分组，然后根据各组间的比例，检验非等位基因间是否存在连锁，并估计重组率。
作物QTL分析的原理与方法
作物QTL定位方法与技术作物QTL定位的方法主要有传统连锁分析、基因芯片 技术和深度学习等。连锁分析通过群体遗传学手段，鉴定两个或多个基因位点 间的连锁关系，进而确定控制性状的QTL。基因芯片技术利用基因组wide的标 记分布，对大量基因位点进行同时检测，高效地定位QTL。深度学习则利用神 经网络等算法，自动化学习和识别数据中的特征，实现对QTL的精准定位。
四、自然群体
自然群体是指在没有人为干预下自然形成的群体，如野生种、地方品种、自然 变异群体等。这些群体通常具有丰富的遗传变异和复杂的遗传结构，对于研究 作物的适应性、抗逆性和产量等性状的遗传基础非常有用。此外，自然群体还 可以用于发现和克隆稀有或特殊的QTL。
五、基于基因组的作图群体
随着基因组学技术的发展，基于基因组的作图群体越来越受到重视。这种群体 可以通过重测序技术获得大量的SNP（单核苷酸多态性）标记，并利用这些标 记构建高密度的遗传图谱。这种图谱可以用于精细定位和克隆QTL，以及研究 基因组中的结构变异和非编码区基因组。
2、QTL分析的具体步骤
（1）数据采集：收集作物的基因型和表型数据。基因型数据可以通过高通量 测序技术获得，而表型数据则可以通过田间试验和室内分析等方法获得。
（2）作图：利用作图软件将基因型和表型数据组装成图，以展示它们之间的 关系。常用的作图软件包括QTL Cartographer、QTL IciMapping等。
原理
1、QTL的概念及定义
QTL是指作物基因组中控制数量性状的基因座位，它们可以通过影响表型变异 来影响作物的农艺性状。QTL通常分为两类：主效QTL和微效QTL。主效QTL是 指对表型变异起主要作用的QTL，而微效QTL则是指对表型变异起较小作用的 QTL。
QTL 定位方法---
QTL 定位方法分子标记技术和数量遗传学的发展，使得分子遗传学与数量遗传学相互渗透和融合，从而形成了一个新的研究领域—分子数量遗传学（Molecular Quantitative Genetics）。
分子数量遗传学研究的内容，就是借助分子标记，采用适当的统计分析方法明确QTL 在染色体上的位置及其效应。
而QTL 定位的原理是：利用适当的分离群体，构建较高密度的、分布较均匀的、覆盖全基因组的分子标记连锁图。
根据遗传连锁的基本遗传学原理，对分离群体中单株的标记基因型和性状的表型值进行一定的统计分析，将决定数量性状的QTL 定位在分子标记连锁图中。
目前，QTL 定位的方法主要有单标记分析法（Edwards et al, 1987），区间作图法（Lander and Botstein, 1989）和复合区间作图法（Zeng, 1994）等。
单标记法（Single marker analysis）是最简单的分析标记与性状关联的方法，包括以标记为基础的分析方法（Marker-based analysis, MBA）和以性状为基础的分析方法（Trait-based analysis, TBA，Lebowitz et al., 1987）。
前者利用每个标记位点不同基因型间的性状均值差异，以传统的单因素方差分析法测验被研究的数量性状在标记基因型间的差异显著性。
对于一个作图群体而言，任意标记位点具有三种基因型（F2群体）或两种基因型（回交群体、重组自交系、双单倍体系），分析每一基因型个体的数量性状均值的差异，并进行F 测验，当F 测验显著时，则表明该标记位点可能与一个或多个QTL 连锁。
利用这种方法进行的数量性状分析，既简单又符合QTL 定位的基本统计原理，且不需要完整的分子标记连锁图，是定位QTL 的最为有效方法。
但不足之处是不能准确估计QTL 的位置，且往往会低估其遗传效应。
以性状为基础的分析方法的原理是假定因选择而使数量性状的高表型个体中的QTL 增效等位基因和低表型个体中的QTL 减效等位基因的频率增加，当QTL 的等位基因与某一标记基因连锁时，会因相互关联而导致高、低表型个体间标记基因频率的差异。
转基因抗虫棉产量相关性状QTL的分子标记及定位
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QTL
植物分子生物技术—QTL定位的研究摘要：分子标记技术和数量遗传学的发展，使得分子遗传学与数量遗传学相互渗透和融合，从而形成了一个新的研究领域—分子数量遗传学（Molecular Quantitative Genetics）。
分子数量遗传学研究的内容，就是借助分子标记，采用适当的统计分析方法明确QTL 在染色体上的位置及其效应。
而QTL 定位的原理是：利用适当的分离群体，构建较高密度的、分布较均匀的、覆盖全基因组的分子标记连锁图。
根据遗传连锁的基本遗传学原理，对分离群体中单株的标记基因型和性状的表型值进行一定的统计分析，将决定数量性状的QTL 定位在分子标记连锁图中。
目前，QTL 定位的方法主要有单标记分析法（Edwards et al, 1987），区间作图法（Lander and Botstein, 1989）和复合区间作图法（Zeng, 1994）等。
关键词： QTL 植物分子生物技术QTL 定位就是采用类似单基因定位的方法将QTL定位在遗传图谱上，确定QTL与遗传标记间的距离( 重组率表示)。
根据标记数目的不同，可分为单标记、双标记和多标记几种方法。
根据统计分析方法的不同，可分为方差与均值分析法、回归及相关分析法、矩估计及最大似然法等根据标记区问数可分为零区间作图、单区间作图和多区间作图。
此外，还有将不同方法结合起来的缘音分析方法，如QTL复合区间作图(CIM)、多区问作图(MM)、多QTL作图、多性状作图(MTM)等等。
建立在标记与数量性状之间相互关联基础上的关联分析方法主要有两类：1)以标记为基础(MarkerBased)的平均值差异法(简称MB法)；2)以性状为基础(Trait—Based method)的方法(简称TB法) 许多学者根据不同群体的遗传特性，分别提出了相应的标记座位与QTL 相互关联的检测方法，所涉及到的群体包括；近交系闸分离群体，异交系间分离群体，加倍单倍体(DH)群体，两个近交系间的重组近变系(RIL)，一粒传群体(SSD)，单倍体群体等。
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指对遗传重组结果进行连锁分析得到的基因标记或其他遗传标记在染色
体上相对位置的排列图。
分子遗传图谱：以分子标记所构建的遗传图谱。
二、遗传图谱
理论依据 指染色体的交换和重组
在细胞减数分裂时，非同源染色体上的基因相互独立、自由组合，同源 染色体上的两个非姊妹染色单体之间发生交换，产生非等位基因间的重 组，形成了重组子。重组型配子所占总配子的比例称为重组率，用 r 表 示。重组率的高低取决于减数分裂细胞中发生交换的频率，两对基因之 间的直线距离决定它们之间的交换率，交换率越高，则重组率越大。遗 传图谱的构建就是用重组率来表示基因的遗传距离，图距单位用厘摩 （Centi-Morgan，c M）表示，1c M 的大小大致表示 1%的重组率 （Bohn et al，1996）。但遗传图谱只是显示基因在染色体上的相对位
采用 SSR 和 SRAP 两种分子标记技术；
构建‘地球’、‘双优’和‘北冰红’的分子遗传图谱；
‘红地球’、‘双优’及其 94 个杂交后代，对‘北冰红’及其 94 个自
交后代的抗寒性进行鉴定；
四、举例
山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性QTL定位研究
第三部：QTL定位分析
区间作图法
四、举例
山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性QTL定位研究
RAPD标记）；
简单序列重复（Simple sequence repeat, 简称SSR标记）或简单序列长度 多态性（Simple sequence length polymorphism, 简称SSLP标记）； 扩增片段长度多态性（Amplified fragment length polymorphism, 简称 AFLP标记）； 序列标记位点（Sequence tagged sites, 简称STS标记）； 序列特异性扩增区域（Sequence charactered amplified region, 简称SCAR 标记）等。
葡萄抗寒育种水平具有重要意义
四、举例
山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性QTL定位研究
第一步：作图群体
欧亚种葡萄‘红地球’和山葡萄‘双优’杂交的 94 个 F1 代单株；
山欧杂种‘北冰红’自交的94 个 F2 代单株；
四、举例
山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性QTL定位研究
第二部：构建遗传图谱
注释：在演讲时， 1.2.3解释部分可删去。
二、遗传图谱
构建遗传图谱步骤
作图群体的类型 F1 群体 F2 群体
BC1 群体等
二、遗传图谱
构建遗传图谱步骤
作图群体的类型 F1 群体、F2 群体、BC1 群体等
F1 群体是目前果树遗传作图上应用较多的群体类型，其创建时间短，能够分别为两个亲 本作图，适用于梨、苹果等基因组杂合度高、自花不结实的树种。 F2 群体在农作物上很难进行连续研究，所以限制了其应用。而在果树上，由于果树可以 无性繁殖，F2 代作图群体是果树遗传作图的理想材料。 BC1 群体是由杂交 F1 代与亲本之一回交产生的群体，该群体配子类型较少，数据统计及 作图简单，应用一些 AFLP，RAPD 等显性标记就可揭示基因型的所有信息。
置，并不能代表 DNA 的实际长度。
二、遗传图谱
理论依据
二、遗传图谱
构建遗传图谱步骤
亲本的选择和选配 作图群体的创建
分子标记的连锁分析
二、遗传图谱
构建遗传图谱步骤
亲本的选择和选配
选择原则： 1.亲本间应具有较高的多态性；亲本之间的 DNA多态性与其亲缘
关系有着密切可能越 多，该图谱的经济价值就越大。
2.要考虑杂交后代的可育性；亲本间的差异不能过大，否则染色体
之间的配对和重组会受到抑制，严重的会降低杂种后代的结实率，甚至导致不育，影响分 离群体的创建。
3.在选配亲本时还应对亲本及其 F1 杂种进行细胞
学鉴定；若双亲间存在相互易位，或多倍体材料（如小麦）存在单体或部分染色体
缺失等问题，那么其后代就不宜用来构建连锁图谱。
分子标记 QTL分析
MAS
三、QTL定位
原理
QTL（数量性状基因座）：控制数量性状的基因在 基因组中的位置。 QTL 定位就是用数理统计的方法，分析整个基因组 DNA 分子标记和数量性状表型值的关系，检测QTL 的存在并将 QTL 定位在遗传图谱上，确定遗传标记 与 QTL 间的遗传距离，并估测QTL 的遗传效应。
类型
第一类：以分子杂交为核心的分子标记技术：
★ 限制性片段长度多态性标记（RFLP）；
★ DNA指纹技术（DNA Fingerprinting） ★ 原位杂交（in situ hybridization）等.
一、分子标记
类型
第二类 ：以PCR为核心的分子标记技术 随机扩增多态性DNA（Random amplification polymorphism DNA, 简称
分子标记和QTL定位研究
制作人：崔梦杰
内容
一．分子标记概述及其类型 二．遗传图谱 三．QTL定位 四．举例
一、分子标记
概述 molecular marker
广义的分子标记指具有遗传多态性的生物大分子，包括DNA标记和生化标 记。 狭义的分子标记专指直接反映DNA核苷酸序列多态性的DNA标记。
一、分子标记
本研究的意义
葡萄高密度遗传图谱的构建和抗寒性的 QTL 定位，为今后抗寒基因的定
位、克隆以及分子标记辅助育种提供了可靠的理论依据和方法材料，对
提高葡萄抗寒育种水平具有重要意义。
四、举例
山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性QTL定位研究
四、举例
山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性QTL定位研究
四、举例
三、QTL定位
方法
单标记分析法 区间作图法
复合区间作图法
混合线性模型
四、举例
山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性QTL定位研究
欧亚种葡萄‘红地球’和山葡萄‘双优’杂交的 94 个 F1 代单株，以山欧杂种‘北冰红’ 自交的94 个 F2 代单株为作图群体，采用 SSR 和 SRAP 两种分子标记技术分别构建了‘地 球’、‘双优’和‘北冰红’的分子遗传图谱，并对‘红地球’、‘双优’及其 94 个杂交 后代，对‘北冰红’及其 94 个自交后代的抗寒性进行鉴定，最后用区间作图法对葡萄的寒 性进行了 QTL 定位研究。葡萄高密度遗传图谱的构建和抗寒性的 QTL 定位，为今后抗 寒基因的定位、克隆以及分子标记辅助育种提供了可靠的理论依据和方法材料，对提高
二、遗传图谱
构建遗传图谱步骤
分子标记的连锁分析
目前果树上常用的构建遗传图谱的软件有
Mapmaker Join Map WinQTLCart 等
二、遗传图谱
构建遗传图谱的目的
遗传图谱构建是数量性状基因定位（QTL）、基因克隆及 分子标记辅助选择（MAS）的基础。
三、QTL定位
意义
数量性状单个基因 基因效应 基因间相互作用
一、分子标记
类型
第三类 ：基于DNA测序的的分子标记
单核苷酸多态性（Single nucleotide polymorphism, 简称SNP标记）； 表达序列标签（Expressed sequences tags, 简称ESTs标记）。
二、遗传图谱
概念
遗传图谱（genetic map）又叫连锁图谱（linkage map）是
山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性QTL定位研究
四、举例
山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性QTL定位研究
四、举例
山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性QTL定位研究
四、举例
山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性QTL定位研究
四、举例
山葡萄高密度分子遗传图谱构建及抗寒性QTL定位研究
四、举例