作物育種14分子標(biāo)記輔助選擇(2學(xué)時(shí))課件

作物育種14分子標(biāo)記輔助選擇（2學(xué)時(shí)）作物育種14分子標(biāo)記輔助選擇（2學(xué)時(shí)）1新品種

親本材料育種的任務(wù)創(chuàng)造可遺傳的變異選擇和固定變異1.雜交育種2.雜種優(yōu)勢(shì)利用3.誘變育種4.遠(yuǎn)緣雜交5.多倍體育種6.輪回選擇7.單倍體育種

8.引種與馴化常規(guī)育種方法局限性預(yù)見(jiàn)性差效率低(表型選擇為主)周期長(zhǎng)新品種親本材料育種的任務(wù)創(chuàng)造可遺傳的變異選擇和固定變異1.2雜交育種流程圖和所需年限雜交育種流程圖和所需年限3創(chuàng)造可遺傳的變異選擇和固定變異親本材料新品種

轉(zhuǎn)基因育種分子標(biāo)記輔助育種細(xì)胞工程育種創(chuàng)造可遺傳的變異選擇和固定變異親本材料新品種轉(zhuǎn)基因育種分子4分子標(biāo)記輔助選擇育種分子標(biāo)記輔助選擇育種5表型IntroductionDNARNAProteinPhenotype表型IntroductionDNA6一、遺傳標(biāo)記的種類(lèi)遺傳標(biāo)記：

用于研究基因遺傳變異規(guī)律的可識(shí)別的等位基因。根據(jù)識(shí)別的層次和手段可分為四類(lèi)：形態(tài)學(xué)標(biāo)記細(xì)胞學(xué)標(biāo)記生化標(biāo)記分子標(biāo)記一、遺傳標(biāo)記的種類(lèi)遺傳標(biāo)記：根據(jù)識(shí)別的層次和手段可分為四類(lèi)：7小麥紫芽鞘與綠芽鞘1.形態(tài)標(biāo)記小麥紫芽鞘與綠芽鞘1.形態(tài)標(biāo)記8玉米第一葉尖端形狀（尖、圓、匙形）玉米第一葉尖端形狀（尖、圓、匙形）9花絲花青甙顯色（弱、中、強(qiáng)）花絲花青甙顯色（弱、中、強(qiáng)）102.細(xì)胞學(xué)標(biāo)記2.細(xì)胞學(xué)標(biāo)記115亞基10亞基

小麥HMW-GS圖譜，5+10亞基是優(yōu)質(zhì)亞基3.生化標(biāo)記5亞基10亞基小麥HMW-GS圖譜，5+10亞基是優(yōu)12簇毛麥02高分子量谷蛋白亞基簇毛麥02的SDS分析結(jié)果1Ax2*1By91Dy101Dx51Dx21Bx71By81By8簇毛麥02高分子量谷蛋白亞基簇毛麥02的SDS分析137個(gè)中國(guó)春/簇毛麥異附加系及簇毛麥SDS圖譜簇毛麥HMW-GS的生化標(biāo)記7個(gè)中國(guó)春/簇毛麥異附加系及簇毛麥SDS圖譜簇毛麥14酯酶同工酶等電聚焦電泳酯酶同工酶等電聚焦電泳15

玉米鹽溶蛋白電泳玉米鹽溶蛋白電泳16用于標(biāo)示目標(biāo)基因的DNA序列。與目標(biāo)基因緊密連鎖的DNA序列或者是基因內(nèi)的一段序列。

DNA序列目標(biāo)基因4.分子標(biāo)記用于標(biāo)示目標(biāo)基因的DNA序列。DNA序列目標(biāo)17分子標(biāo)記的優(yōu)點(diǎn)（1）多態(tài)性直接以DNA形式表現(xiàn)，不受季節(jié)、環(huán)境、基因表達(dá)與否的限制；（2）多態(tài)性高，存在著豐富的等位變異；（3）數(shù)量豐富，多態(tài)性遍及整個(gè)基因組；（4）許多分子標(biāo)記表現(xiàn)共顯性，能鑒別純合雜合基因型，提供完整的信息。分子標(biāo)記的優(yōu)點(diǎn)（1）多態(tài)性直接以DNA形式表現(xiàn)，不受季節(jié)、環(huán)18二、分子標(biāo)記的類(lèi)型和特點(diǎn)分子標(biāo)記Hybridization-basedmarkers:以分子雜交為基礎(chǔ)的DNA標(biāo)記技術(shù)（RFLP標(biāo)記、原位雜交）PCR-basedmarkers:以PCR反應(yīng)為基礎(chǔ)的DNA指紋技術(shù)Sequencingbasedmarkers:新型的分子標(biāo)記單引物PCR標(biāo)記SSRSTS等RAPDAP-PCRDAFISSR等雙引物選擇性擴(kuò)增PCR標(biāo)記雙引物PCR標(biāo)記需克隆、測(cè)序構(gòu)建特殊雙引物

主要指AFLPSNP標(biāo)記EST標(biāo)記二、分子標(biāo)記的類(lèi)型和特點(diǎn)分Hybridization-bas19CAPACITY1985199019952000SNPISSRAFLPsSSRsRAPDsRFLPsFMAdvancedinMolecularMarkersCAPACITY1985199019952000SNPISS20PCR-basedmarkersPCR:polymerasechainreaction（多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）Requires:-targetDNA-thermostableDNApolymerase(Taq)-oligonucleotideprimer(s)(7-30nt)-dNTPs+Mg++PCR-basedmarkersPCR:polymera21作物育種14分子標(biāo)記輔助選擇(2學(xué)時(shí))課件222.1RAPD:randomamplifiedpolymorphicDNAprimerABC以隨機(jī)的寡核苷酸序列（通常為10個(gè)堿基）作引物，通過(guò)PCR擴(kuò)增，產(chǎn)生不連續(xù)的DNA擴(kuò)增產(chǎn)物，用于檢測(cè)DNA序列的多態(tài)性。2.1RAPD:randomamplifiedpol23

玉米R(shí)APD電泳圖譜玉米R(shí)APD電泳圖譜24

RAPD標(biāo)記具有引物通用、分析程序快速簡(jiǎn)便、所需DNA量極少、不需放射性同位素等特點(diǎn)，但RAPD是一類(lèi)顯性的遺傳標(biāo)記，加上其穩(wěn)定性、重復(fù)性和可靠性較差，限制了其應(yīng)用。

RAPD優(yōu)缺點(diǎn)RAPD標(biāo)記具有引物通用、分析程序快速簡(jiǎn)便、所需DNA量極252.3MicrosatelliteMarkerorSimpleSequenceRepeat(SSR,微衛(wèi)星標(biāo)記)其基礎(chǔ)是動(dòng)植物基因組中串聯(lián)重復(fù)DNA序列重復(fù)次數(shù)的改變而引起重復(fù)DNA片段大小的變異。散布于真核生物基因組中，在高等植物中具有高度多態(tài)性.(AT)n(GA)n(GC)n(GCC)n(GCAA)n2.3MicrosatelliteMarkerorS26由于每個(gè)微衛(wèi)星DNA的兩端一般是相對(duì)保守的單拷貝序列，據(jù)此可通過(guò)設(shè)計(jì)一對(duì)特異引物擴(kuò)增每個(gè)位點(diǎn)的微衛(wèi)星序列，再經(jīng)聚丙烯酰胺凝膠電泳，比較擴(kuò)增產(chǎn)物的長(zhǎng)度變化，即可顯示不同基因型的個(gè)體再每個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)的多態(tài)性。由于每個(gè)微衛(wèi)星DNA的兩端一般是相對(duì)保守的單拷貝序列，據(jù)此可27作物育種14分子標(biāo)記輔助選擇(2學(xué)時(shí))課件28作物育種14分子標(biāo)記輔助選擇(2學(xué)時(shí))課件29微衛(wèi)星標(biāo)記具有基因組中平均分布、多態(tài)性高和實(shí)驗(yàn)程序簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但開(kāi)發(fā)SSR標(biāo)記須進(jìn)行大量的克隆測(cè)序，開(kāi)發(fā)成本很高，并且SSR標(biāo)記在種間不能轉(zhuǎn)移。

微衛(wèi)星標(biāo)記的優(yōu)缺點(diǎn)微衛(wèi)星標(biāo)記具有基因組中平均分布、多態(tài)性高和實(shí)驗(yàn)程序簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)302.4Inter-SimpleSequenceRepeat（ISSR,簡(jiǎn)單重復(fù)序列間擴(kuò)增）ISSR是針對(duì)微衛(wèi)星標(biāo)記開(kāi)發(fā)困難的缺點(diǎn)設(shè)計(jì)的，它是利用真核生物基因組內(nèi)廣泛存在的簡(jiǎn)單重復(fù)序列，設(shè)計(jì)單一通用引物對(duì)基因組DNA進(jìn)行擴(kuò)增，擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)電泳分離獲得PCR擴(kuò)增指紋圖，從而可以揭示樣品間的遺傳多態(tài)性。

(GC)n(CG)n(CG)n(GC)n2.4Inter-SimpleSequenceRep31(GC)n(CG)n(CG)n(GC)nISSR引物有兩種類(lèi)型：1）直接用簡(jiǎn)單重復(fù)序列本身作引物；2）利用簡(jiǎn)單重復(fù)序列的本身在3ˊ或5ˊ末端加上2～4個(gè)錨定堿基作為引物，從而克服有的簡(jiǎn)單重復(fù)序列本身作為引物擴(kuò)增時(shí)產(chǎn)生帶型模糊現(xiàn)象。(GC)n(CG)n(CG)n(GC)nISSR引物有兩種類(lèi)32作物育種14分子標(biāo)記輔助選擇(2學(xué)時(shí))課件33基本原理：STS是指基因組中長(zhǎng)度為200-500bp，且核苷酸順序已知的單拷貝序列，通過(guò)PCR可將其專(zhuān)一擴(kuò)增出來(lái)。其基本原理是，依據(jù)兩端序列，設(shè)計(jì)合適的引物，進(jìn)行PCR擴(kuò)增，電泳顯示擴(kuò)增產(chǎn)物多態(tài)性。STS標(biāo)記的主要特點(diǎn)：（1）標(biāo)記來(lái)源廣，數(shù)量多；（2）共顯性遺傳，可區(qū)分純合子和雜合子；（3）技術(shù)簡(jiǎn)便，檢測(cè)方便；（4）與SSR標(biāo)記一樣，開(kāi)發(fā)依賴(lài)于序列分析及引物合成，成本較高；（5）多態(tài)性常常低于相應(yīng)的RFLP標(biāo)記。2.6Sequencetaggedsite（STS，序列標(biāo)定位點(diǎn)）基本原理：STS是指基因組中長(zhǎng)度為200-500bp，且核苷34基本原理：染色體基因組水平上某個(gè)特定位置單堿基的置換、缺失、或插入引起的序列變異。STS標(biāo)記的主要特點(diǎn)：（1）標(biāo)記來(lái)源廣，數(shù)量多；（2）高度穩(wěn)定；（3）直接產(chǎn)生基因表達(dá)或蛋白的變化；2.7singlenucleotidepolymorphism（SNP，單核苷酸變異）基本原理：染色體基因組水平上某個(gè)特定位置單堿基的置換、缺失、35作物育種14分子標(biāo)記輔助選擇(2學(xué)時(shí))課件36基本原理：功能性分子標(biāo)記基于功能基因基序（motif）中功能性單核苷酸多態(tài)性（SNP）位點(diǎn)開(kāi)發(fā)而成主要特點(diǎn)（1）更有效地固定群體中的等位基因；（2）有助于控制平衡選擇；（3）有助于篩選自然群體及育種群體中的等位基因；（4）在育種中有助于組合影響相同或不同性狀的等位FM；（5）有助于構(gòu)建連鎖的FM單倍型。2.8功能性分子標(biāo)記基本原理：功能性分子標(biāo)記基于功能基因基序2.8功能性分子標(biāo)37作物育種14分子標(biāo)記輔助選擇(2學(xué)時(shí))課件38標(biāo)記名稱(chēng)RFLPRAPDAFLPSSRISSRSCARSTSCAPs主要原理限制酶切Southern雜交隨機(jī)PCR擴(kuò)增限制性酶切結(jié)合PCR擴(kuò)增PCR擴(kuò)增隨機(jī)PCR擴(kuò)增特異PCR擴(kuò)增特異PCR擴(kuò)增PCR擴(kuò)增產(chǎn)物限制性酶切多態(tài)性水平中等較高非常高高高中等檢測(cè)基因組區(qū)域單/低拷貝區(qū)整個(gè)基因組整個(gè)基因組重復(fù)序列重復(fù)序列間隔的單拷貝區(qū)整個(gè)基因組單拷貝區(qū)整個(gè)基因組可靠性高中高高高高高高遺傳特性共顯性顯性/共顯性共顯性/顯性共顯性顯性/共顯性共顯性顯性/共顯性共顯性DNA質(zhì)量要求高，5-30μg中，10-100ng很高，50-100ng中，10-100ng中，2-50ng中，5-10ng高，50-100ng實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)短較長(zhǎng)短短短短短開(kāi)發(fā)成本高低高高低高高高標(biāo)記名稱(chēng)RFLPRAPDAFLPSSRISSRSCARSTS39（一）與性狀基因連鎖的分子標(biāo)記篩選三、分子標(biāo)記輔助選擇育種的要點(diǎn)（一）與性狀基因連鎖的分子標(biāo)記篩選三、分子標(biāo)記輔助選擇育種40構(gòu)建遺傳圖譜，首先要選擇合適的親本及分離群體，而且親本之間的差異不宜過(guò)大，否則會(huì)降低所建圖譜的準(zhǔn)確度和適用性。用于分子標(biāo)記的遺傳作圖群體可分為兩類(lèi)：暫時(shí)性分離群體，包括F2群體、BC群體、三交群體等永久性分離群體，包括重組自交系群體、加倍單倍體群體等1)構(gòu)建作圖群體構(gòu)建遺傳圖譜，首先要選擇合適的親本及分離群體，而且親本之間的41F2PopulationGeneticmapFieldevaluationGenotypeAA:Aa:aa(1:2:1)FieldevaluationF1Parent1Parent2xaaAA(Aa)xF2(AA:Aa:aa)1:2:1F3TypesofmappingpopulationF2PopulationGeneticmapGenoty42Backcross

Population

F1Parent1Parent2x

BC1F1xKDML105BC4F1xKDML105BC2F1xKDML105%Similarity:100%Similarity:0

BC3F1xKDML105xKDML105GeneticmapFieldevaluationaaAA(Aa)(aa)(Aa:aa)1:1(Aa:aa)1:1(aa)(aa)(aa)(aa)GenotypeAa:aa(1:1)BackcrossPopulationF1Parent43Doubledhaploid

PopulationF1Parent1Parent2xxGeneticmapFieldevaluationaaAA(Aa)GenotypeAA:aa(1:1)F2AA:Aa:aa1:2:1(2n)(n)<AAandaa)GeneticmapFieldevaluation(2n)(n)<AAandaa)DoubledhaploidPopulationF1P44RecombinantInbredLine

PopulationGenotypeAA:aa(1:1)F1Parent1Parent2xGeneticmapFieldevaluationaaAA(Aa)xF2(AA:Aa:aa)1:2:1F3xF4F5F6xxRecombinantInbredLinePopula45F2BC1DHLRIL群體形成F1自交后代F1回交后代F1花粉分化個(gè)體F2個(gè)體自交后代性狀研究對(duì)象個(gè)體個(gè)體品系品系準(zhǔn)確度低低高高必要的群體規(guī)模大大中中分離比例1:2:1或3:11:11:11:1不同作圖群體的特點(diǎn)F2BC1DHLRIL群體F1自交后代F1回交后代F1花粉分46如何進(jìn)行遺傳作圖？孟德?tīng)柕谝欢傻任换螂S機(jī)分離(TheLawofSegregation)♀♂×AAaaAaF1ParentsF2AAaaAa1:2:1A:a=1:1如何進(jìn)行遺傳作圖？孟德?tīng)柕谝欢伞狻帷罙AaaAaF147孟德?tīng)柕诙瑟?dú)立分配定律(thelawofindependentassortment)♀♂×F1ParentsF2如何進(jìn)行遺傳作圖？AaBbABAbaBab25%25%25%25%AB(25%)Ab(25%)aB(25%)Ab(25%)AABBAABbAaBBAaBbAABbAAbbAaBbAabbAaBBAaBbaaBBaaBbAaBbAabbaaBbaabbA:a=1:1B:b=1:1AABBaabb孟德?tīng)柕诙伞狻帷罠1ParentsF2如何進(jìn)行遺傳48連鎖遺傳定律♀♂×F1ParentsF2如何進(jìn)行遺傳作圖？AaBbABAb*aB*ab50%0%0%50%AB(50%)Ab(0%)aB(0%)Ab(50%)AABB--AaBb--------AaBb--aabbAABBaabb*完全連鎖連鎖遺傳定律♀♂×F1ParentsF2如何進(jìn)行遺傳作49ABAbaBab(25)(25)(25)(25)(50)(0)(0)(50)

(48)(2)(2)(48)配子類(lèi)型(%)獨(dú)立遺傳孟德?tīng)柕诙赏耆B鎖不完全連鎖連鎖遺傳定律根據(jù)重組率計(jì)算遺傳距離ABAbaBab配子類(lèi)型獨(dú)立遺傳根據(jù)50供體受體RRRrrr(1-P)22P(1-P)P2MRmrMRmr目標(biāo)基因與DNA標(biāo)記間的遺傳距離位p親本中DNA標(biāo)記的帶型F1雜種中DNA標(biāo)記的帶型在F2分離群體中分子標(biāo)記類(lèi)型即MM,Mm,mmMM類(lèi)型的分子標(biāo)記所代表的目標(biāo)基因型及其頻率利用MAS的遺傳基礎(chǔ)M—抗性標(biāo)記R—抗性基因m—感病標(biāo)記r—感病基因供體受體RRRrrrMmMm目標(biāo)51RRRrR非輪回親本后代輪回親本非輪回親本后代輪回親本顯性標(biāo)記共顯性標(biāo)記RRRrR非輪回親本后代輪回親本非輪回親本后代輪回親本顯性標(biāo)52作物育種14分子標(biāo)記輔助選擇(2學(xué)時(shí))課件532)Bulksegregationanalysis(BSA)

群體分離分析法rrRrRRrrRRRrRRrrRRrrF2分離群體2)Bulksegregationanalysis(54小麥白粉病的分子標(biāo)記輔助選擇育種小麥白粉病的分子標(biāo)記輔助選擇育種55四、作物MAS育種

MarkerAssistedSelection作物MAS育種須具備的條件

分子標(biāo)記與目標(biāo)基因共分離或緊密連鎖，一般要求兩者間的遺傳距離小于5cM,最好1cM或更小。具有在大群體中利用分子標(biāo)記進(jìn)行篩選的有效手段，主要是應(yīng)用PCR技術(shù)。篩選技術(shù)在不同實(shí)驗(yàn)室間重復(fù)性好，且具有經(jīng)濟(jì)、易操作的特點(diǎn)。具有實(shí)用化程度高并能協(xié)助育種家作出抉擇的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件。四、作物MAS育種

MarkerAssistedSele56（二）MAS育種方法（二）MAS育種方法57

受體親本×供體親本

(不含優(yōu)質(zhì)基因)(含優(yōu)質(zhì)基因)F1×受體親本BC1目標(biāo)基因定位標(biāo)記輔助選擇

中選BC1×受體親本

(含優(yōu)質(zhì)基因)BC2BC3標(biāo)記輔助選擇標(biāo)記輔助選擇中選BC3(含優(yōu)質(zhì)基因)

新育成的優(yōu)質(zhì)品種(受體親本遺傳本背景+優(yōu)質(zhì)基因)自交目標(biāo)基因的標(biāo)記輔助回交育種程序圖

中選BC1×受體親本

(含優(yōu)質(zhì)基因)受體親本×供58

受體親本×供體親本A(無(wú)優(yōu)質(zhì)基因)(含優(yōu)質(zhì)基因A)

受體親本×供體親本B(無(wú)優(yōu)質(zhì)基因)(含優(yōu)質(zhì)基因B)F1(含優(yōu)質(zhì)基因A)×F1(含優(yōu)質(zhì)基因B)復(fù)雜雜種(分離群體)

受體親本×供體親本C(無(wú)優(yōu)質(zhì)基因)(含優(yōu)質(zhì)基因C)

中選雜種個(gè)體×F1(含優(yōu)質(zhì)基因A和B)(含優(yōu)質(zhì)基因C)復(fù)雜雜種(分離群體)

中選雜種個(gè)體×受體親本(含優(yōu)質(zhì)基因A、B和C)

新育成的優(yōu)質(zhì)品種

(受體親本遺傳背景+優(yōu)質(zhì)基因A、B和C)回交1~2代，標(biāo)記輔助選擇自交標(biāo)記輔助選擇標(biāo)記輔助選擇標(biāo)記輔助基因聚合受體親本×供體親本A受體59（三）提高分子標(biāo)記的篩選效率（一）多重PCR方法（二）用相斥相分子標(biāo)記進(jìn)行育種選擇（三）克服連鎖累贅（四）降低MAS育種的成本（五）重視基因定位于MAS的有機(jī)結(jié)合（三）提高分子標(biāo)記的篩選效率（一）多重PCR方法60分子標(biāo)記輔助選擇育種的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題標(biāo)記信息的丟失QTL定位和效應(yīng)估算的不準(zhǔn)確上位性的存在標(biāo)記鑒定技術(shù)有待進(jìn)一步提高分子標(biāo)記輔助選擇育種的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題標(biāo)記信息的丟失61作物育種14分子標(biāo)記輔助選擇（2學(xué)時(shí)）作物育種14分子標(biāo)記輔助選擇（2學(xué)時(shí)）62新品種

親本材料育種的任務(wù)創(chuàng)造可遺傳的變異選擇和固定變異1.雜交育種2.雜種優(yōu)勢(shì)利用3.誘變育種4.遠(yuǎn)緣雜交5.多倍體育種6.輪回選擇7.單倍體育種

8.引種與馴化常規(guī)育種方法局限性預(yù)見(jiàn)性差效率低(表型選擇為主)周期長(zhǎng)新品種親本材料育種的任務(wù)創(chuàng)造可遺傳的變異選擇和固定變異1.63雜交育種流程圖和所需年限雜交育種流程圖和所需年限64創(chuàng)造可遺傳的變異選擇和固定變異親本材料新品種

轉(zhuǎn)基因育種分子標(biāo)記輔助育種細(xì)胞工程育種創(chuàng)造可遺傳的變異選擇和固定變異親本材料新品種轉(zhuǎn)基因育種分子65分子標(biāo)記輔助選擇育種分子標(biāo)記輔助選擇育種66表型IntroductionDNARNAProteinPhenotype表型IntroductionDNA67一、遺傳標(biāo)記的種類(lèi)遺傳標(biāo)記：

用于研究基因遺傳變異規(guī)律的可識(shí)別的等位基因。根據(jù)識(shí)別的層次和手段可分為四類(lèi)：形態(tài)學(xué)標(biāo)記細(xì)胞學(xué)標(biāo)記生化標(biāo)記分子標(biāo)記一、遺傳標(biāo)記的種類(lèi)遺傳標(biāo)記：根據(jù)識(shí)別的層次和手段可分為四類(lèi)：68小麥紫芽鞘與綠芽鞘1.形態(tài)標(biāo)記小麥紫芽鞘與綠芽鞘1.形態(tài)標(biāo)記69玉米第一葉尖端形狀（尖、圓、匙形）玉米第一葉尖端形狀（尖、圓、匙形）70花絲花青甙顯色（弱、中、強(qiáng)）花絲花青甙顯色（弱、中、強(qiáng)）712.細(xì)胞學(xué)標(biāo)記2.細(xì)胞學(xué)標(biāo)記725亞基10亞基

小麥HMW-GS圖譜，5+10亞基是優(yōu)質(zhì)亞基3.生化標(biāo)記5亞基10亞基小麥HMW-GS圖譜，5+10亞基是優(yōu)73簇毛麥02高分子量谷蛋白亞基簇毛麥02的SDS分析結(jié)果1Ax2*1By91Dy101Dx51Dx21Bx71By81By8簇毛麥02高分子量谷蛋白亞基簇毛麥02的SDS分析747個(gè)中國(guó)春/簇毛麥異附加系及簇毛麥SDS圖譜簇毛麥HMW-GS的生化標(biāo)記7個(gè)中國(guó)春/簇毛麥異附加系及簇毛麥SDS圖譜簇毛麥75酯酶同工酶等電聚焦電泳酯酶同工酶等電聚焦電泳76

玉米鹽溶蛋白電泳玉米鹽溶蛋白電泳77用于標(biāo)示目標(biāo)基因的DNA序列。與目標(biāo)基因緊密連鎖的DNA序列或者是基因內(nèi)的一段序列。

DNA序列目標(biāo)基因4.分子標(biāo)記用于標(biāo)示目標(biāo)基因的DNA序列。DNA序列目標(biāo)78分子標(biāo)記的優(yōu)點(diǎn)（1）多態(tài)性直接以DNA形式表現(xiàn)，不受季節(jié)、環(huán)境、基因表達(dá)與否的限制；（2）多態(tài)性高，存在著豐富的等位變異；（3）數(shù)量豐富，多態(tài)性遍及整個(gè)基因組；（4）許多分子標(biāo)記表現(xiàn)共顯性，能鑒別純合雜合基因型，提供完整的信息。分子標(biāo)記的優(yōu)點(diǎn)（1）多態(tài)性直接以DNA形式表現(xiàn)，不受季節(jié)、環(huán)79二、分子標(biāo)記的類(lèi)型和特點(diǎn)分子標(biāo)記Hybridization-basedmarkers:以分子雜交為基礎(chǔ)的DNA標(biāo)記技術(shù)（RFLP標(biāo)記、原位雜交）PCR-basedmarkers:以PCR反應(yīng)為基礎(chǔ)的DNA指紋技術(shù)Sequencingbasedmarkers:新型的分子標(biāo)記單引物PCR標(biāo)記SSRSTS等RAPDAP-PCRDAFISSR等雙引物選擇性擴(kuò)增PCR標(biāo)記雙引物PCR標(biāo)記需克隆、測(cè)序構(gòu)建特殊雙引物

主要指AFLPSNP標(biāo)記EST標(biāo)記二、分子標(biāo)記的類(lèi)型和特點(diǎn)分Hybridization-bas80CAPACITY1985199019952000SNPISSRAFLPsSSRsRAPDsRFLPsFMAdvancedinMolecularMarkersCAPACITY1985199019952000SNPISS81PCR-basedmarkersPCR:polymerasechainreaction（多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）Requires:-targetDNA-thermostableDNApolymerase(Taq)-oligonucleotideprimer(s)(7-30nt)-dNTPs+Mg++PCR-basedmarkersPCR:polymera82作物育種14分子標(biāo)記輔助選擇(2學(xué)時(shí))課件832.1RAPD:randomamplifiedpolymorphicDNAprimerABC以隨機(jī)的寡核苷酸序列（通常為10個(gè)堿基）作引物，通過(guò)PCR擴(kuò)增，產(chǎn)生不連續(xù)的DNA擴(kuò)增產(chǎn)物，用于檢測(cè)DNA序列的多態(tài)性。2.1RAPD:randomamplifiedpol84

玉米R(shí)APD電泳圖譜玉米R(shí)APD電泳圖譜85

RAPD標(biāo)記具有引物通用、分析程序快速簡(jiǎn)便、所需DNA量極少、不需放射性同位素等特點(diǎn)，但RAPD是一類(lèi)顯性的遺傳標(biāo)記，加上其穩(wěn)定性、重復(fù)性和可靠性較差，限制了其應(yīng)用。

RAPD優(yōu)缺點(diǎn)RAPD標(biāo)記具有引物通用、分析程序快速簡(jiǎn)便、所需DNA量極862.3MicrosatelliteMarkerorSimpleSequenceRepeat(SSR,微衛(wèi)星標(biāo)記)其基礎(chǔ)是動(dòng)植物基因組中串聯(lián)重復(fù)DNA序列重復(fù)次數(shù)的改變而引起重復(fù)DNA片段大小的變異。散布于真核生物基因組中，在高等植物中具有高度多態(tài)性.(AT)n(GA)n(GC)n(GCC)n(GCAA)n2.3MicrosatelliteMarkerorS87由于每個(gè)微衛(wèi)星DNA的兩端一般是相對(duì)保守的單拷貝序列，據(jù)此可通過(guò)設(shè)計(jì)一對(duì)特異引物擴(kuò)增每個(gè)位點(diǎn)的微衛(wèi)星序列，再經(jīng)聚丙烯酰胺凝膠電泳，比較擴(kuò)增產(chǎn)物的長(zhǎng)度變化，即可顯示不同基因型的個(gè)體再每個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)的多態(tài)性。由于每個(gè)微衛(wèi)星DNA的兩端一般是相對(duì)保守的單拷貝序列，據(jù)此可88作物育種14分子標(biāo)記輔助選擇(2學(xué)時(shí))課件89作物育種14分子標(biāo)記輔助選擇(2學(xué)時(shí))課件90微衛(wèi)星標(biāo)記具有基因組中平均分布、多態(tài)性高和實(shí)驗(yàn)程序簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但開(kāi)發(fā)SSR標(biāo)記須進(jìn)行大量的克隆測(cè)序，開(kāi)發(fā)成本很高，并且SSR標(biāo)記在種間不能轉(zhuǎn)移。

微衛(wèi)星標(biāo)記的優(yōu)缺點(diǎn)微衛(wèi)星標(biāo)記具有基因組中平均分布、多態(tài)性高和實(shí)驗(yàn)程序簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)912.4Inter-SimpleSequenceRepeat（ISSR,簡(jiǎn)單重復(fù)序列間擴(kuò)增）ISSR是針對(duì)微衛(wèi)星標(biāo)記開(kāi)發(fā)困難的缺點(diǎn)設(shè)計(jì)的，它是利用真核生物基因組內(nèi)廣泛存在的簡(jiǎn)單重復(fù)序列，設(shè)計(jì)單一通用引物對(duì)基因組DNA進(jìn)行擴(kuò)增，擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)電泳分離獲得PCR擴(kuò)增指紋圖，從而可以揭示樣品間的遺傳多態(tài)性。

(GC)n(CG)n(CG)n(GC)n2.4Inter-SimpleSequenceRep92(GC)n(CG)n(CG)n(GC)nISSR引物有兩種類(lèi)型：1）直接用簡(jiǎn)單重復(fù)序列本身作引物；2）利用簡(jiǎn)單重復(fù)序列的本身在3ˊ或5ˊ末端加上2～4個(gè)錨定堿基作為引物，從而克服有的簡(jiǎn)單重復(fù)序列本身作為引物擴(kuò)增時(shí)產(chǎn)生帶型模糊現(xiàn)象。(GC)n(CG)n(CG)n(GC)nISSR引物有兩種類(lèi)93作物育種14分子標(biāo)記輔助選擇(2學(xué)時(shí))課件94基本原理：STS是指基因組中長(zhǎng)度為200-500bp，且核苷酸順序已知的單拷貝序列，通過(guò)PCR可將其專(zhuān)一擴(kuò)增出來(lái)。其基本原理是，依據(jù)兩端序列，設(shè)計(jì)合適的引物，進(jìn)行PCR擴(kuò)增，電泳顯示擴(kuò)增產(chǎn)物多態(tài)性。STS標(biāo)記的主要特點(diǎn)：（1）標(biāo)記來(lái)源廣，數(shù)量多；（2）共顯性遺傳，可區(qū)分純合子和雜合子；（3）技術(shù)簡(jiǎn)便，檢測(cè)方便；（4）與SSR標(biāo)記一樣，開(kāi)發(fā)依賴(lài)于序列分析及引物合成，成本較高；（5）多態(tài)性常常低于相應(yīng)的RFLP標(biāo)記。2.6Sequencetaggedsite（STS，序列標(biāo)定位點(diǎn)）基本原理：STS是指基因組中長(zhǎng)度為200-500bp，且核苷95基本原理：染色體基因組水平上某個(gè)特定位置單堿基的置換、缺失、或插入引起的序列變異。STS標(biāo)記的主要特點(diǎn)：（1）標(biāo)記來(lái)源廣，數(shù)量多；（2）高度穩(wěn)定；（3）直接產(chǎn)生基因表達(dá)或蛋白的變化；2.7singlenucleotidepolymorphism（SNP，單核苷酸變異）基本原理：染色體基因組水平上某個(gè)特定位置單堿基的置換、缺失、96作物育種14分子標(biāo)記輔助選擇(2學(xué)時(shí))課件97基本原理：功能性分子標(biāo)記基于功能基因基序（motif）中功能性單核苷酸多態(tài)性（SNP）位點(diǎn)開(kāi)發(fā)而成主要特點(diǎn)（1）更有效地固定群體中的等位基因；（2）有助于控制平衡選擇；（3）有助于篩選自然群體及育種群體中的等位基因；（4）在育種中有助于組合影響相同或不同性狀的等位FM；（5）有助于構(gòu)建連鎖的FM單倍型。2.8功能性分子標(biāo)記基本原理：功能性分子標(biāo)記基于功能基因基序2.8功能性分子標(biāo)98作物育種14分子標(biāo)記輔助選擇(2學(xué)時(shí))課件99標(biāo)記名稱(chēng)RFLPRAPDAFLPSSRISSRSCARSTSCAPs主要原理限制酶切Southern雜交隨機(jī)PCR擴(kuò)增限制性酶切結(jié)合PCR擴(kuò)增PCR擴(kuò)增隨機(jī)PCR擴(kuò)增特異PCR擴(kuò)增特異PCR擴(kuò)增PCR擴(kuò)增產(chǎn)物限制性酶切多態(tài)性水平中等較高非常高高高中等檢測(cè)基因組區(qū)域單/低拷貝區(qū)整個(gè)基因組整個(gè)基因組重復(fù)序列重復(fù)序列間隔的單拷貝區(qū)整個(gè)基因組單拷貝區(qū)整個(gè)基因組可靠性高中高高高高高高遺傳特性共顯性顯性/共顯性共顯性/顯性共顯性顯性/共顯性共顯性顯性/共顯性共顯性DNA質(zhì)量要求高，5-30μg中，10-100ng很高，50-100ng中，10-100ng中，2-50ng中，5-10ng高，50-100ng實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)短較長(zhǎng)短短短短短開(kāi)發(fā)成本高低高高低高高高標(biāo)記名稱(chēng)RFLPRAPDAFLPSSRISSRSCARSTS100（一）與性狀基因連鎖的分子標(biāo)記篩選三、分子標(biāo)記輔助選擇育種的要點(diǎn)（一）與性狀基因連鎖的分子標(biāo)記篩選三、分子標(biāo)記輔助選擇育種101構(gòu)建遺傳圖譜，首先要選擇合適的親本及分離群體，而且親本之間的差異不宜過(guò)大，否則會(huì)降低所建圖譜的準(zhǔn)確度和適用性。用于分子標(biāo)記的遺傳作圖群體可分為兩類(lèi)：暫時(shí)性分離群體，包括F2群體、BC群體、三交群體等永久性分離群體，包括重組自交系群體、加倍單倍體群體等1)構(gòu)建作圖群體構(gòu)建遺傳圖譜，首先要選擇合適的親本及分離群體，而且親本之間的102F2PopulationGeneticmapFieldevaluationGenotypeAA:Aa:aa(1:2:1)FieldevaluationF1Parent1Parent2xaaAA(Aa)xF2(AA:Aa:aa)1:2:1F3TypesofmappingpopulationF2PopulationGeneticmapGenoty103Backcross

Population

F1Parent1Parent2x

BC1F1xKDML105BC4F1xKDML105BC2F1xKDML105%Similarity:100%Similarity:0

BC3F1xKDML105xKDML105GeneticmapFieldevaluationaaAA(Aa)(aa)(Aa:aa)1:1(Aa:aa)1:1(aa)(aa)(aa)(aa)GenotypeAa:aa(1:1)BackcrossPopulationF1Parent104Doubledhaploid

PopulationF1Parent1Parent2xxGeneticmapFieldevaluationaaAA(Aa)GenotypeAA:aa(1:1)F2AA:Aa:aa1:2:1(2n)(n)<AAandaa)GeneticmapFieldevaluation(2n)(n)<AAandaa)DoubledhaploidPopulationF1P105RecombinantInbredLine

PopulationGenotypeAA:aa(1:1)F1Parent1Parent2xGeneticmapFieldevaluationaaAA(Aa)xF2(AA:Aa:aa)1:2:1F3xF4F5F6xxRecombinantInbredLinePopula106F2BC1DHLRIL群體形成F1自交后代F1回交后代F1花粉分化個(gè)體F2個(gè)體自交后代性狀研究對(duì)象個(gè)體個(gè)體品系品系準(zhǔn)確度低低高高必要的群體規(guī)模大大中中分離比例1:2:1或3:11:11:11:1不同作圖群體的特點(diǎn)F2BC1DHLRIL群體F1自交后代F1回交后代F1花粉分107如何進(jìn)行遺傳作圖？孟德?tīng)柕谝欢傻任换螂S機(jī)分離(TheLawofSegregation)♀♂×AAaaAaF1ParentsF2AAaaAa1:2:1A:a=1:1如何進(jìn)行遺傳作圖？孟德?tīng)柕谝欢伞狻帷罙AaaAaF1108孟德?tīng)柕诙瑟?dú)立分配定律(thelawofindependentassortment)♀♂×F1ParentsF2如何進(jìn)行遺傳作圖？AaBbABAbaBab25%25%25%25%AB(25%)Ab(25%)aB(25%)Ab(25%)AABBAABbAaBBAaBbAABbAAbbAaBbAabbAaBBAaBbaaBBaaBbAaBbAabbaaBbaabbA:a=1:1B:b=1:1AABBaabb孟德?tīng)柕诙伞狻帷罠1ParentsF2如何進(jìn)行遺傳109連鎖遺傳定律♀♂×F1ParentsF2如何進(jìn)行遺傳作圖？AaBbABAb*aB*ab50%0%0%50%AB(50%)Ab(0%)aB(0%)Ab(50%)AABB--AaBb--------AaBb--aabbAABBaabb*完全連鎖連鎖遺傳定律♀♂×F1ParentsF2如何進(jìn)行遺傳作110ABAbaBab(25)(25)(25)(25)(50)(0)(0)(50)

(48)(2)(2)(48)配子類(lèi)型(%)獨(dú)立遺傳孟德?tīng)柕诙赏耆B鎖不完全連鎖連鎖遺傳定律根據(jù)重組率計(jì)算遺傳距離ABAbaBab配子類(lèi)型獨(dú)立遺傳根據(jù)111供體受體RRRrrr(1-P)22P(1-P)P2MRmrMRmr目標(biāo)基因與DNA標(biāo)記間的遺傳距離位p親本中DNA標(biāo)記的帶型F1雜種中DNA標(biāo)記的帶型在F2分離群體中分子標(biāo)記類(lèi)型即MM,Mm,mmMM類(lèi)型的分子標(biāo)記所代表的目標(biāo)基因型及其頻率利用MAS的遺傳基礎(chǔ)M—抗性標(biāo)記