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1、作物育种中分子标记技术作物育种中分子标记技术的应用的应用分子标记的应用课件分子标记的应用课件分子标记的应用课件一、分子图谱的构建一、分子图谱的构建v分子图谱为植物基因，分子图谱为植物基因，QTLQTL的鉴别和定位、种的鉴别和定位、种质资源鉴定、物种进化等研究提供了有利的质资源鉴定、物种进化等研究提供了有利的研究手段。研究手段。v主要包括以下步骤：根据遗传材料之间的多主要包括以下步骤：根据遗传材料之间的多态性确定亲本组合，建立作图群体；群体中态性确定亲本组合，建立作图群体；群体中不同植株或品系的标记基因型分析；标记间不同植株或品系的标记基因型分析；标记间的连锁关系。的连锁关系。分子标记的应用课件
2、二、品种、品系鉴定和杂交种纯度分析二、品种、品系鉴定和杂交种纯度分析v指纹图谱是鉴别品种、品系的有利工具，具有快指纹图谱是鉴别品种、品系的有利工具，具有快速、准确等优点。在市场经济的条件下，指纹图速、准确等优点。在市场经济的条件下，指纹图谱在检测良种质量（真伪、纯度），防止伪劣种谱在检测良种质量（真伪、纯度），防止伪劣种子流入市场，保护名、优、特种质及育成品种的子流入市场，保护名、优、特种质及育成品种的知识产权和育种家的权益等方面有重要意义。在知识产权和育种家的权益等方面有重要意义。在国外，指纹图谱用来鉴定作物品种的国外，指纹图谱用来鉴定作物品种的DUSDUS（DistinctnessDist
3、inctness，UnformityUnformity，StabilityStability），），为品种审定、保存、保护提供依据。为品种审定、保存、保护提供依据。WeisingWeising（19921992）发现微卫星）发现微卫星DNADNA（GATAGATA）4 4是是一个多态性好，稳定性强的探针，用该探针可以一个多态性好，稳定性强的探针，用该探针可以检测出检测出1515个栽培番茄品种差异。个栽培番茄品种差异。分子标记的应用课件vv杂杂种种优优势势利利用用正正成成为为许许多多作作物物提提高高产产量量和改善品质的重要途径。和改善品质的重要途径。vv对遗传差异与杂种优势关系的评价方法对遗传差
4、异与杂种优势关系的评价方法经历了从形态性状遗传距离，到生化标经历了从形态性状遗传距离，到生化标记遗传差异，亲缘系数，以及分子标记记遗传差异，亲缘系数，以及分子标记遗传差异等各种尝试。遗传差异等各种尝试。杂种优势预测及机理研究杂种优势预测及机理研究分子标记的应用课件vv DNADNA分子标记的应用，使得能够在整个分子标记的应用，使得能够在整个基因组范围内对大量亲本材料间的遗传基因组范围内对大量亲本材料间的遗传距离进行估测，并在此基础上有效地预距离进行估测，并在此基础上有效地预测具有强优势的组合（测具有强优势的组合（SmithSmith等，等，19921992；BernardoBernardo，1
5、9941994）。）。vv结果：既有相关性很高的报道，又有完结果：既有相关性很高的报道，又有完全相反的结果。全相反的结果。分子标记的应用课件vv张启发认为张启发认为：vv分子标记杂合度与杂种优势的相关性因遗分子标记杂合度与杂种优势的相关性因遗传材料而异，在经过改良的优良种质中，传材料而异，在经过改良的优良种质中，两者之间高度相关，而在一些未经改良的两者之间高度相关，而在一些未经改良的优良种质中，相关程度很低。优良种质中，相关程度很低。vv提出了提出了“上位性是杂种优势的主要遗传基上位性是杂种优势的主要遗传基础础”的重要观点。的重要观点。分子标记的应用课件vv应用应用cDNAcDNAAFLPAF
6、LP技术进行杂种优势机技术进行杂种优势机理的研究表明，强优势与弱优势组合理的研究表明，强优势与弱优势组合间基因表达有明显差异，有增强型、间基因表达有明显差异，有增强型、减弱型和沉默型。减弱型和沉默型。vv杂种优势表现与单亲沉默、双单亲沉杂种优势表现与单亲沉默、双单亲沉默有密切关系。默有密切关系。分子标记的应用课件l l大量研究表明，虽然分子标记揭示的遗传大量研究表明，虽然分子标记揭示的遗传距离与杂种优势的关系比较复杂，但亲本距离与杂种优势的关系比较复杂，但亲本之间的遗传差异是产生的主要原因。之间的遗传差异是产生的主要原因。l l通过对与杂种优势相关通过对与杂种优势相关QTLs效应的研究，效应的
7、研究，可以加深对杂种优势机理的了解。可以加深对杂种优势机理的了解。分子标记的应用课件我国玉米种质基础我国玉米种质基础亚群亚群类群类群 标准测验种标准测验种四平头四平头Dom黄早四黄早四旅大红骨旅大红骨丹丹340BSSSAB73PA掖掖478Lancaster BMo17PB齐齐319分子标记的应用课件三、亲缘关系分析三、亲缘关系分析 1.DNA1.DNA标记所检测的是作物标记所检测的是作物DNADNA水平的差异，水平的差异，因而非常稳定，在分子图谱帮助下对品种因而非常稳定，在分子图谱帮助下对品种之间的比较可覆盖，大大提高了结果的可之间的比较可覆盖，大大提高了结果的可靠性。可用于品种资源的鉴定与
8、保存，研靠性。可用于品种资源的鉴定与保存，研究作物的起源与发展进化，杂交亲本的选究作物的起源与发展进化，杂交亲本的选择等。择等。2.2.利用分子标记可以确定亲本之间的遗传差利用分子标记可以确定亲本之间的遗传差异和亲缘关系，从而确定亲本间遗传距离，异和亲缘关系，从而确定亲本间遗传距离，指导杂交育种亲本选配，减少杂交组合数，指导杂交育种亲本选配，减少杂交组合数，有效划分杂种优势群，为提高育种效率提有效划分杂种优势群，为提高育种效率提供依据。供依据。分子标记的应用课件3.3.通过亲缘关系分析，通过亲缘关系分析，可以纠正形态分类中可以纠正形态分类中一些不恰当的结论以一些不恰当的结论以及目前育种工作中存
9、及目前育种工作中存在的一些问题。孟祥在的一些问题。孟祥栋通过对洋葱、胡葱、栋通过对洋葱、胡葱、大葱的大葱的RAPDRAPD遗传分析，遗传分析，否定了否定了“胡葱亲缘关胡葱亲缘关系与大葱相近系与大葱相近”的观的观点，而发现胡葱与洋点，而发现胡葱与洋葱亲缘关系较近，并葱亲缘关系较近，并推断胡葱可能是洋葱推断胡葱可能是洋葱与大葱杂交后代逐渐与大葱杂交后代逐渐进化而来的。进化而来的。大葱洋葱胡葱分子标记的应用课件四、基因标记及标记辅助育种四、基因标记及标记辅助育种（Marker-assisted SelectionMarker-assisted Selection，MASMAS）v许多性状重要农艺性状
10、表现为质量遗传特许多性状重要农艺性状表现为质量遗传特点，如抗病、抗虫、雄性不育、自交不亲点，如抗病、抗虫、雄性不育、自交不亲和性等。质量性状虽然受少数主基因控制，和性等。质量性状虽然受少数主基因控制，但其中的许多性状仍受遗传背景、微效基但其中的许多性状仍受遗传背景、微效基因及环境因素影响，表现为数量性状特点。因及环境因素影响，表现为数量性状特点。利用与目标性状紧密连锁的分子标记，是利用与目标性状紧密连锁的分子标记，是进行质量性状选择的有效途径。标记目标进行质量性状选择的有效途径。标记目标性状的方法主要有两个：性状的方法主要有两个：分子标记的应用课件v（一（一）YoungYoung等人提出近等基
11、因系法（等人提出近等基因系法（Near-Near-isogenic Linesisogenic Lines，NILsNILs）它是通过杂交及多代回）它是通过杂交及多代回交或自交分离而获得的（一般交或自交分离而获得的（一般6-86-8代），除了目代），除了目标基因外，控制其它性状的位点同轮回亲本标基因外，控制其它性状的位点同轮回亲本（RPRP）基本一致，该系与原来的轮回亲本就构成）基本一致，该系与原来的轮回亲本就构成了一对近等基因系。了一对近等基因系。v（二）（二）MichelmoreMichelmore等人（等人（19911991）提出了混合群体）提出了混合群体分组分析法（分组分析法（Bulk
12、ed Segregant AnalysisBulked Segregant Analysis，BSABSA）。利用）。利用BSABSA法不需创造近等基因系，利用法不需创造近等基因系，利用F2F2或或BC1BC1的分离群体即可完成标记，简单易行，目的分离群体即可完成标记，简单易行，目前在辅助选择研究中占据了重要位置前在辅助选择研究中占据了重要位置, ,其前景也其前景也非常广阔。非常广阔。NILsNILs与与BSABSA的结合运用，加速了与目的结合运用，加速了与目的基因紧密连锁标记的建立与鉴定。的基因紧密连锁标记的建立与鉴定。分子标记的应用课件1.1.有利基因的转育：为改善品种的某一性状，常用有利
13、基因的转育：为改善品种的某一性状，常用的方法是以此品种作轮回亲本，以具有目的性状的方法是以此品种作轮回亲本，以具有目的性状的另一品种为供体，多次回交将目的基因从供体的另一品种为供体，多次回交将目的基因从供体亲本转入轮回亲本。利用与目的基因紧密连锁的亲本转入轮回亲本。利用与目的基因紧密连锁的DNADNA标记，可以直接选择在目的基因附近发生重标记，可以直接选择在目的基因附近发生重组的个体，从而避免或显著减少连锁累赘，提高组的个体，从而避免或显著减少连锁累赘，提高选择效率。选择效率。2.2.有利基因累加：蔬菜中许多基因的表型是相同的，有利基因累加：蔬菜中许多基因的表型是相同的，采用分子标记的方法，先
14、在不同亲本中将基因定采用分子标记的方法，先在不同亲本中将基因定位，然后通过杂交或回交将不同的基因转移到一位，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的标记判断个品种中。通过检测与不同基因连锁的标记判断一个个体是否含有某一基因，以辅助选择，即将一个个体是否含有某一基因，以辅助选择，即将表型的检测转换成基因型的检测。表型的检测转换成基因型的检测。MASMAS的应用的应用分子标记的应用课件六、遗传多样性评估v种质是农作物育种的物质基础种质是农作物育种的物质基础, ,对种质的可对种质的可用性评估又是合理利用种质的前提。经典用性评估又是合理利用种质的前提。经典的种质评估主要
15、是依据表型性状的观察。的种质评估主要是依据表型性状的观察。v对质量性状、表型性状观察比较容易选到对质量性状、表型性状观察比较容易选到具有目标性状的单株或群体。而作物的许具有目标性状的单株或群体。而作物的许多重要农艺性状都是多基因控制的数量性多重要农艺性状都是多基因控制的数量性状状, ,对改良数量性状而利用的种质一般不是对改良数量性状而利用的种质一般不是单株单株, ,而往往是群体。描述群体特征常用性而往往是群体。描述群体特征常用性状平均数、方差、变异系数等指标状平均数、方差、变异系数等指标, ,作遗传作遗传多样性分析。分子标记多样性分析。分子标记, ,特别是共显性分子特别是共显性分子标记标记,
16、,可以揭示整个可以揭示整个DNADNA链上变异链上变异, ,并分离出并分离出各种等位基因各种等位基因, ,从而可以计算群体中某一位从而可以计算群体中某一位点等位基因数。点等位基因数。分子标记的应用课件vvKhanKhan等等（20002000）以以AFLPAFLP等等分分子子标标记记辅辅助助选选择择，将将二二粒粒小小麦麦6BS6BS的的高高谷谷蛋蛋白白QTLQTL成成功功地地转转入入普普通通小小麦麦品种品种GluproGlupro。vvStuberStuber（19951995）把把产产量量有有关关的的QTLsQTLs分分别别从从Tx303Tx303和和oh43oh43转转移移到到B73B73
17、和和Mo17Mo17两两个个玉玉米米自自交交系系中中，由由这这两两个个改改良良的的自自交交系系组组配配杂杂交交种种，产产量量比比对对照照杂杂交种增产交种增产15%15%以上。以上。vvXiaoXiao等等(1996)(1996)利利用用分分子子标标记记从从普普通通野野生生稻稻中中鉴鉴别别出出2 2个增产的个增产的QTL,QTL,并转移到栽培稻中。并转移到栽培稻中。成功的报道成功的报道分子标记的应用课件 展望展望vv随着分子标记技术已飞速发展，该技术已随着分子标记技术已飞速发展，该技术已被广泛应用于作物遗传研究中。已在玉米、被广泛应用于作物遗传研究中。已在玉米、大豆等植物育种和生产中有许多应用研
18、究，大豆等植物育种和生产中有许多应用研究，主要集中在基因定位、辅助育种等方面的主要集中在基因定位、辅助育种等方面的应用研究工作，取得了一些应用成果。应用研究工作，取得了一些应用成果。vv分子标记技术与提取程序化、电泳胶片分分子标记技术与提取程序化、电泳胶片分析自动化、信息析自动化、信息( (数据数据) )处理计算机化的结处理计算机化的结合，必将加速遗传图谱的构建、基因定位、合，必将加速遗传图谱的构建、基因定位、基因克隆、物种亲缘关系鉴别及相关的致基因克隆、物种亲缘关系鉴别及相关的致病基因的诊断和分析。病基因的诊断和分析。vv常规育种和现代分子技术的结合必将加快常规育种和现代分子技术的结合必将加快创新品种的开发和应用！创新品种的开发和应用！分子标记的应用课件
