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1、（五）标记辅助选择在育种上的应用（五）标记辅助选择在育种上的应用通通过过基基因因定定位位，找找到到与与目目标标基基因因紧紧密密连连锁锁的的分分子子标标记记后后，就就可可以以通通过过该该分分子子标标记记间间接接的的对对目目标标性性状状进进行行选选择择，此此法法简简称称，分分子子标标记记辅辅助助选择（选择（MAS).MAS).MASMAS两个主要应用：两个主要应用：有利基因的转移有利基因的转移基因的累加基因的累加1）基因的累加 指将分散在不同品种中的多个有利基因聚合在一起的育种方法。 一些农艺性状的表达呈基因累加作用，传统育种方法无法鉴别一个性状的表达是因一个基因单独作用或是几个基因累加作用，因而
2、对这些性状的选择往往效率不高。 采用分子标记，可先在不同的亲本中进行基因定位，然后通过杂交或回交将不同的基因转移到一个品种中，通过检测与不同基因连锁标记的基因型，来判断一个体是否含有某一基因，以帮助选择。 把把控控制制同同一一性性状状的的多多个个基基因因聚聚合合在在一一起起，使使某某一一性性状状表表现现更更加加突突出出。例例如如，把把多多个个水水稻稻抗抗稻稻瘟瘟病病基基因因聚聚合合在在一一起起，培培育育出出具具有有高高抗抗、广谱抗性和持续抗性的水稻新品种。广谱抗性和持续抗性的水稻新品种。 单性状多个基因的聚合：单性状多个基因的聚合：3个抗稻瘟病基因的遗传图谱个抗稻瘟病基因的遗传图谱例子：通过分
3、子标记辅助选择方法聚合水稻抗稻瘟病基因例子：通过分子标记辅助选择方法聚合水稻抗稻瘟病基因（Zheng el al. 2019）C101LACC101A51 C101LACC101PKT F1F1F2F2用相邻标记进行选择用相邻标记进行选择 Pi-1Pi-2Pi-1Pi-4Pi-1和和Pi-2纯合的植株纯合的植株Pi-1和和Pi-4纯合的植株纯合的植株F2标记辅助选择标记辅助选择 F1获得三个抗病基因纯合的植株获得三个抗病基因纯合的植株三个三个近等近等基因基因系系多个性状基因的聚合：多个性状基因的聚合： 把把控控制制不不同同性性状状的的多多个个基基因因聚聚合合在在一一起起，使使新新品品种种具具有
4、有多多个个优优良良性性状状。例例如如，把把水水稻稻抗抗白白叶叶枯枯病病基基因因与与抗抗稻稻瘿瘿蚊蚊基基因因聚聚合合在在一一起起，培培育出既抗白叶枯病、又抗稻瘿蚊的水稻新品种。育出既抗白叶枯病、又抗稻瘿蚊的水稻新品种。 Wx Gm-6 Rf-3、Rf-4 S-b、S-c、S-d、S-e Xa-4、xa-5、xa-13、Xa-21直锭淀粉含量基因直锭淀粉含量基因直锭淀粉含量基因直锭淀粉含量基因抗稻瘿蚊基因抗稻瘿蚊基因抗稻瘿蚊基因抗稻瘿蚊基因恢复基因恢复基因恢复基因恢复基因亲和性基因亲和性基因亲和性基因亲和性基因抗白叶枯病基因抗白叶枯病基因抗白叶枯病基因抗白叶枯病基因水稻重要基因的聚合育种水稻重要基
5、因的聚合育种 通过把红色种皮基通过把红色种皮基因（因（Rc）与紫色种皮基）与紫色种皮基因（因（Pb）聚合在一起，）聚合在一起，育成了双基因聚合系育成了双基因聚合系（RcRc/PbPb），表现），表现为古铜色种皮。为古铜色种皮。RcRc/pbpbrcrc/PbPbRcRc/PbPbRcrc/Pbpb 例：紫色种皮基因与红色种皮基因的聚合例：紫色种皮基因与红色种皮基因的聚合例：紫色种皮基因与红色种皮基因的聚合例：紫色种皮基因与红色种皮基因的聚合2）有利基因的基因转移）有利基因的基因转移 为改善某品种的某一性状，常用的方法为改善某品种的某一性状，常用的方法是以此品种作轮回亲本，以具有是以此品种作轮回
6、亲本，以具有 目的性状目的性状基因的另一品系为供体，经多次回交，将目基因的另一品系为供体，经多次回交，将目的基因从供体亲本转入轮回亲本，从而使轮的基因从供体亲本转入轮回亲本，从而使轮回亲本的基因型变得更理想。回亲本的基因型变得更理想。 方法：多代回交结合前景选择（正选择）和方法：多代回交结合前景选择（正选择）和背景选择（负选择）背景选择（负选择） 前景选择（正选择）：前景选择（正选择）： 保证从每一回交世代选出的作为下一轮回保证从每一回交世代选出的作为下一轮回交亲本的个体都包含目的基因。交亲本的个体都包含目的基因。 背景选择（负选择）：背景选择（负选择）： 加快遗传背景恢复成轮回亲本基因组的加
7、快遗传背景恢复成轮回亲本基因组的速度，以缩短育种年限；速度，以缩短育种年限； 避免或减轻连锁累赘的问题。避免或减轻连锁累赘的问题。 Markeraided transfer of Xa21（Chen Sheng and Zhang Qifa）Minghui 63IRBB 21(Xa21)Minghui 63 F1Minghui 63 BC1F1Minghui 63 BC2F1BC3F1BC3F2(Xa21)Selection for recombination on either side of the Xa21 locus Selection for recombination on the
8、 other side of the Xa21 locus Selection for Minghui 63 backgroundMinghui 63 (Xa21) Selection for Xa21 homozygotes 基因转移实例基因转移实例1 1MH63(Xa21)MH63(CK)华小黑华小黑1号的培育号的培育基因转移实例基因转移实例2 2 用高产品种华粳籼用高产品种华粳籼用高产品种华粳籼用高产品种华粳籼7474为受体，为受体，为受体，为受体，黑米品种联鉴黑米品种联鉴黑米品种联鉴黑米品种联鉴3333为供体，为供体，为供体，为供体，通过杂交、回交和分子标记辅助选择相结合的方法，将联通
9、过杂交、回交和分子标记辅助选择相结合的方法，将联通过杂交、回交和分子标记辅助选择相结合的方法，将联通过杂交、回交和分子标记辅助选择相结合的方法，将联鉴鉴鉴鉴3333的黑米基因所在的染色体片段转移到华粳籼的黑米基因所在的染色体片段转移到华粳籼的黑米基因所在的染色体片段转移到华粳籼的黑米基因所在的染色体片段转移到华粳籼7474中去，中去，中去，中去，培育出培育出培育出培育出高产的水稻黑米新品种高产的水稻黑米新品种高产的水稻黑米新品种高产的水稻黑米新品种华小黑华小黑华小黑华小黑1 1号号号号。 利用分子标记对全基因组的检测利用分子标记对全基因组的检测利用分子标记对全基因组的检测利用分子标记对全基因组
10、的检测，发现华小黑发现华小黑发现华小黑发现华小黑1 1号除在号除在号除在号除在第第第第4 4染色体上携带来自供体亲本联鉴染色体上携带来自供体亲本联鉴染色体上携带来自供体亲本联鉴染色体上携带来自供体亲本联鉴3333的一个代换片段外，的一个代换片段外，的一个代换片段外，的一个代换片段外，基因组的其余部分与受体亲本华粳籼基因组的其余部分与受体亲本华粳籼基因组的其余部分与受体亲本华粳籼基因组的其余部分与受体亲本华粳籼7474相同。该代换片段相同。该代换片段相同。该代换片段相同。该代换片段携带有黑米基因（携带有黑米基因（携带有黑米基因（携带有黑米基因（PrPr），该基因可通过与其紧密连锁的位），该基因可
11、通过与其紧密连锁的位），该基因可通过与其紧密连锁的位），该基因可通过与其紧密连锁的位于基因两侧的微卫星标记于基因两侧的微卫星标记于基因两侧的微卫星标记于基因两侧的微卫星标记RM3288RM3288和和和和RM5320RM5320来检测。来检测。来检测。来检测。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12华粳籼华粳籼74的基因组的基因组华小黑华小黑1号号的基因组的基因组（黑色部分为带（黑色部分为带有黑米基因的代有黑米基因的代换片段）换片段）242bp190bp分分子子量量标标记记杂杂种种F1华华小小黑黑1号号联联鉴鉴33华华粳粳籼籼74147bp111bp110bp代换片段所在染色体代
12、换片段所在染色体的遗传图谱的遗传图谱黑米基因所在位置黑米基因所在位置及其连锁关系及其连锁关系黑米基因两侧黑米基因两侧标记的带型标记的带型 图距(cM) 标记 RM3288Pr（黑米基因）RM53201.30.7华小黑华小黑1 1号号华粳籼华粳籼74741华粳籼华粳籼7474华小黑华小黑1 1号号联鉴联鉴33333华小黑华小黑1 1号号华粳籼华粳籼74742另一方面，分子标记也可用于对整个基因组的选择。在每一次选择目标基因的同时，要求基因组的其余部分尽可能与有利的亲本一致。可以在基因组各染色体上选择多个标记，检测后代各标记基因型。通过图解基因型，选择具有最接近所希望基因型的个体。对于质量性状，大
13、多数情况下，无需借助于分子标记。对于质量性状，大多数情况下，无需借助于分子标记。但以下情况，采用分子标记辅助选择可提高选择效率：但以下情况，采用分子标记辅助选择可提高选择效率： 表现型测定难度大或费用太高；表现型测定难度大或费用太高； 表现型只能在个体发育后期才能测量，而育种实践中表现型只能在个体发育后期才能测量，而育种实践中希望在早期选择时；希望在早期选择时； 除目标性状外，还需对遗传背景进行选择；除目标性状外，还需对遗传背景进行选择； 质量质量-数量性状的选择。数量性状的选择。u质量性状质量性状数量性状的主要遗传特点数量性状的主要遗传特点：表现型与基因：表现型与基因型之间缺乏明显的对应关系
14、，且易受环境因素型之间缺乏明显的对应关系，且易受环境因素的影响，而传统方法主要依据个体表现型进行的影响，而传统方法主要依据个体表现型进行选择，这是造成传统育种效率不高的原因。选择，这是造成传统育种效率不高的原因。 u数量性状数量性状 数量性状的标记辅助选择意义很大，但困难也很数量性状的标记辅助选择意义很大，但困难也很大，目前多局限在理论研究上，实际成功例子很少，大，目前多局限在理论研究上，实际成功例子很少，主要原因是：主要原因是： （1）尚无一个数量性状的全部）尚无一个数量性状的全部QTL被精细定位出被精细定位出来，无法对数量性状进行全面的标记辅助选择；来，无法对数量性状进行全面的标记辅助选择
15、； （2）育种过程中同时对许多目标）育种过程中同时对许多目标QTL进行选择相进行选择相当困难；当困难； （3）上位性效应对选择效果影响很大，常使选择）上位性效应对选择效果影响很大，常使选择达不到预期目的。达不到预期目的。提高分子标记辅助选择提高分子标记辅助选择QTL准确度的方法：准确度的方法：v对决定数量性状的对决定数量性状的QTL的有效分解、准确鉴定的有效分解、准确鉴定和定位；主要取决于作物分子标记连锁图的饱和定位；主要取决于作物分子标记连锁图的饱和程度和度量和程度和度量QTL的准确程序。的准确程序。v减少环境因子对减少环境因子对减少环境因子对减少环境因子对QTLQTL的影响，可通过不同地点
16、、的影响，可通过不同地点、的影响，可通过不同地点、的影响，可通过不同地点、不同年份间重复测定不同年份间重复测定不同年份间重复测定不同年份间重复测定QTLQTL分子标记之间的连分子标记之间的连分子标记之间的连分子标记之间的连锁关系评价环境效应。锁关系评价环境效应。锁关系评价环境效应。锁关系评价环境效应。v减少基因型对减少基因型对QTL的影响。的影响。v针对性状的遗传率确定选择世代针对性状的遗传率确定选择世代针对性状的遗传率确定选择世代针对性状的遗传率确定选择世代。 一个有效的选择方法是直接依据个体的基因型进行选一个有效的选择方法是直接依据个体的基因型进行选择择 基因型选择。基因型选择。即对每个目
17、标即对每个目标QTL利用其两侧相邻标利用其两侧相邻标记或单个紧密连锁的标记进行选择，其原理和方法与质量记或单个紧密连锁的标记进行选择，其原理和方法与质量性状相似。性状相似。 Hosptial & Charcosset (2019)建议，对每个目标建议，对每个目标QTL，最好，最好用用3个相邻的连锁标记个相邻的连锁标记进行跟踪选择。进行跟踪选择。这这3 个标个标记的最佳位置应根据目标记的最佳位置应根据目标QTL的位置置信区间来决定。的位置置信区间来决定。在在选择目标选择目标QTL的同时，同样也可以利用分子标记进行的同时，同样也可以利用分子标记进行背景背景选择选择，加快遗传背景恢复成轮回亲本。，加快遗传背景恢复成轮回亲本。供娄浪颓蓝辣袄驹靴锯澜互慌仲写绎衰斡染圾明将呆则孰盆瘸砒腥悉漠堑脊髓灰质炎(讲课2019)脊髓灰质炎(讲课2019)
