作圖群體概念及分類介紹

作圖群體概念及分類介紹第一頁，共二十七頁，2022年，8月28日數(shù)量性狀質(zhì)量性狀受多基因控制單基因或寡基因控制表型連續(xù)變異，雜交分離世代難以明確分組，個(gè)體在數(shù)量和程度上的差異只有通過度量才能具體化，度量值要用統(tǒng)計(jì)方法處理表型不連續(xù)變異，雜交分離世代可以明確分組，可通過對不同類別個(gè)體計(jì)數(shù)，計(jì)算分離比，確定基因的數(shù)目和作用方式表型易受環(huán)境條件的影響不同環(huán)境中表現(xiàn)一般比較穩(wěn)定數(shù)量性狀和質(zhì)量性狀的區(qū)別第二頁，共二十七頁，2022年，8月28日親本（Parent）：

雜交親本的簡稱，指動植物雜交時(shí)選用的雌雄個(gè)體。用符號P表示，參與雜交的雄性個(gè)體叫父本（♂）；參與雜交的雌性個(gè)體叫母本（♀）雜交（Hybridization）：

通過不同的基因型的個(gè)體之間的交配而取得某些雙親基因重新組合的個(gè)體的方法自交（Selfing）：

自交指來自同一個(gè)體的雌雄配子的結(jié)合或具有相同基因型個(gè)體間的交配F1：

親本雜交產(chǎn)生的子一代第三頁，共二十七頁，2022年，8月28日基因的加性效應(yīng)（Additivee?ects）：

指基因位點(diǎn)內(nèi)等位基因的累加效應(yīng),是上下代遺傳可以固定的分量,又稱為“育種值”，是性狀表型值的主要成分。顯性效應(yīng)（Dominanteffect）：

指基因位點(diǎn)內(nèi)等位基因之間的互作效應(yīng)，是可以遺傳但不能固定的遺傳因素，是產(chǎn)生雜種優(yōu)勢的主要部分。上位性效應(yīng)（Epistaticeffect）:

指不同基因位點(diǎn)的非等位基因之間相互作用所產(chǎn)生的效應(yīng)。一對基因顯性基因的表現(xiàn)受到另一對非等位基因的作用，這種非等位基因間的抑制或遮掩作用叫上位效應(yīng)。起抑制作用的基因稱為上位基因，被抑制的基因稱為下位基因。第四頁，共二十七頁，2022年，8月28日回交（Backcross）：

回交是雙親或雜種的其他后代與親本之一的雜交的方式測交（TestCross）：

未知基因型的顯性個(gè)體和隱性純合體親本的交配方式，用以測定顯性個(gè)體的基因類型輪回親本：被用來回交的親本非輪回親本：未被用來回交的親本第五頁，共二十七頁，2022年，8月28日Xu2010,MolecularPlantBreeding,CABI部分作圖群體和他們之間的關(guān)系第六頁，共二十七頁，2022年，8月28日群體類型雙親本作圖群體多親本作圖群體自然群體第七頁，共二十七頁，2022年，8月28日雙親本作圖群體初級作圖群體臨時(shí)性分離群體（F2和回交群體）永久性分離群體（DH、RIL、IF2）次級作圖群體初級分離群體衍生系群體（NILs、RHLs）代換系群體（Ils、CSSLs）第八頁，共二十七頁，2022年，8月28日臨時(shí)性分離群體：初級作圖群體臨時(shí)性分離群體的顯著特點(diǎn)是這一類群體為暫時(shí)性分離群體。優(yōu)點(diǎn)：

構(gòu)建時(shí)間短缺點(diǎn)：個(gè)體自交后代將出現(xiàn)分離，僅能使用一次，不能永久保存，不能進(jìn)行多年多點(diǎn)田間試驗(yàn)遺傳背景復(fù)雜，容易造成定位偏差，很難對單個(gè)進(jìn)行準(zhǔn)確鑒定和定位第九頁，共二十七頁，2022年，8月28日F2群體F2群體構(gòu)建過程

由兩個(gè)不同基因型的純合雙親雜交產(chǎn)生F1代，又自交而形成F2代所構(gòu)成的群體稱為F2群體優(yōu)點(diǎn)：易于配制，需要時(shí)間短遺傳信息豐富，可以估算加性效應(yīng)和顯性效應(yīng)。缺點(diǎn)：表型可靠性差表型重復(fù)性差檢測微效基因能力較差。第十頁，共二十七頁，2022年，8月28日BC群體

是由雜合子（通常為F1）與純合（輪回）親本回交1-2次產(chǎn)生。為了彌補(bǔ)回交群體的不足，現(xiàn)在多采用先回交再自交的方式，對回交后代進(jìn)行自交優(yōu)點(diǎn)：

易于配制，短時(shí)間即可建立一個(gè)回交系群體缺點(diǎn)：材料有限，只能使用一代表型重復(fù)性差重組交換的信息量比F2群體少第十一頁，共二十七頁，2022年，8月28日

這類群體以株系為分離單位，每一株系在遺傳上是純合的，可以不斷繁殖，反復(fù)使用，主要用于高精度和高密度作圖。永久性分離群體優(yōu)點(diǎn)：可多年多點(diǎn)進(jìn)行表型鑒定，可同時(shí)考察多種表型，提高了作圖精準(zhǔn)度等位基因都是固定的，可無限地用于新標(biāo)記作圖，可在研究小組中共享分子標(biāo)記基因型可用自交產(chǎn)生的10～20個(gè)單株的混樣而更準(zhǔn)確的測定缺點(diǎn)：構(gòu)建年限較長由于不存在雜合位點(diǎn)，因此不能分析顯性效應(yīng)定位分辨率低第十二頁，共二十七頁，2022年，8月28日RIL群體RIL群體構(gòu)建過程RIL（RecombinantInbreedLines）群體，即重組自交系群體。將F2個(gè)體連續(xù)自交或同胞交配、或群體內(nèi)隨機(jī)交配，使得雜種的基因得以分離并進(jìn)行重組，直至家系內(nèi)個(gè)體基因型純合穩(wěn)定、家系間基因型各異，這些家系就構(gòu)成了重組自交系群體。優(yōu)點(diǎn)：個(gè)體基因型純合，自交不分離經(jīng)歷了多次減數(shù)分裂重組程度高于F2群體，其遺傳圖譜比F2的有著更高的解析度缺點(diǎn)：構(gòu)建年限較長，在基因組的某些區(qū)域的純合比理論預(yù)期需要更長的時(shí)間不能估計(jì)顯性效應(yīng)第十三頁，共二十七頁，2022年，8月28日DH群體DH（DoubledHaploid）群體，即雙單倍體，是通過F1誘導(dǎo)單倍體并加倍形成的群體。優(yōu)點(diǎn)：植株是純合體，自交后代是純系可以進(jìn)行多年多點(diǎn)的重復(fù)試驗(yàn)，是研究基因型和環(huán)境互作的理想材料遺傳結(jié)構(gòu)直接反映F1配子中基因的分離和重組，其作圖效率與BC1群體一樣缺點(diǎn)：重組只來自形成花粉時(shí)的一次減數(shù)分裂，故重組信息量相對較少有些植物很難花培，無法得到DH群體第十四頁，共二十七頁，2022年，8月28日IF2群體IF2群體：永久F2群體，是由重組自交系兩兩隨機(jī)配組產(chǎn)生的。優(yōu)點(diǎn)：IF2群體和F2一樣豐富的遺傳變異能長期保存，表型檢測可以很多次重復(fù)表型準(zhǔn)確，是較理想的定位群體缺點(diǎn)：只能粗定位，不能精細(xì)定位第十五頁，共二十七頁，2022年，8月28日IF2群體的構(gòu)建有兩種方法：將F2的每個(gè)植株在F3代以及以后世代中進(jìn)行自由隨機(jī)授粉。具體就是將F3家系各取40粒種子種成兩行，每行20個(gè)單株。開花期每行取5株花粉混合授到另一行的5株上，兩行進(jìn)行相互授粉，每一家系收獲不少于20個(gè)果穗的種子混合構(gòu)成永久F2。將重組自交系隨機(jī)分成兩組，彼此一對一隨機(jī)交配得F1種子，分組和交配重復(fù)進(jìn)行3次所構(gòu)成群體的遺傳結(jié)構(gòu)類似于F2，故也稱為永久F2。其中每個(gè)F1組合相當(dāng)于1個(gè)F2單株的基因型第十六頁，共二十七頁，2022年，8月28日次級作圖群體精細(xì)定位作圖群體分類初級分離群體衍生系群體：從數(shù)量性狀初級定位群體進(jìn)一步選擇衍生出來的群體，包括NILs、RHLs和QIRs代換群體：這類群體與數(shù)量性狀初級定位群體沒有關(guān)聯(lián)，包括導(dǎo)Ils、SSSLs和CSSLs初級定位群體的不足精確度不高：通過初級定位，估計(jì)出的位置的置信區(qū)間一般都在10cM以上，如果想進(jìn)一步獲得較近的分子標(biāo)記或克隆基因則非常困難很難發(fā)現(xiàn)微效基因

第十七頁，共二十七頁，2022年，8月28日NILs群體回交的遺傳效應(yīng)NILs（NearIsogenicLines）群體：近等基因系材料，是通過輪回親本對非輪回親本的連續(xù)回交并保留目標(biāo)性狀的差異，因此近等基因系之間除了目標(biāo)性狀以外，其它性狀位點(diǎn)都相同。初級分離群體衍生系群體優(yōu)點(diǎn)：遺傳背景一致，可以較準(zhǔn)確、快速地獲得分子標(biāo)記可獲得基因間的上位性效應(yīng)缺點(diǎn)：構(gòu)建需要經(jīng)過一次雜交和多次回交，選育時(shí)間較長，工作量較大，不利于標(biāo)記工作的快速開展第十八頁，共二十七頁，2022年，8月28日RHLs（ResidualHeterozygousLines）：殘留異質(zhì)系，是在F2的連續(xù)自交過程中獲得的某個(gè)或某幾個(gè)性狀保留一個(gè)親本特征，而其它一些位點(diǎn)上保留了另一親本的特征，并在所研究的性狀位點(diǎn)上始終存在分離的一套特殊群體。QIRs（QTLIsogenicRecombinants）：QTL等基因系，是首先利用小群體采用初級定位方法完成QTL定位，然后利用大群體進(jìn)行精細(xì)定位。大群體中的每個(gè)個(gè)體在QTL位點(diǎn)均發(fā)生了一次重組，但在其它區(qū)域均一致。優(yōu)點(diǎn)：QTL等基因系容易構(gòu)建，并可以獲得低于1cM的分子標(biāo)記缺點(diǎn)：存在背景的干擾，而且不能檢測上位性效應(yīng)優(yōu)點(diǎn)：殘留異質(zhì)系也具有較為一致的遺傳背景，可以用于標(biāo)記輔助選擇缺點(diǎn)：不能估算上位性效應(yīng)第十九頁，共二十七頁，2022年，8月28日Ils（IntrogressiveLines）群體：導(dǎo)人系，是通過連續(xù)的回交和自交并結(jié)合標(biāo)記輔助選擇獲得的與輪回親本只有一個(gè)或極少數(shù)供體親本等位基因差異的導(dǎo)人片段群體。理想狀態(tài)下，整個(gè)近等基因?qū)讼蹈采w了供體親本的全基因組，每個(gè)品系帶有供體親本基因組不同的片段。理論上講，導(dǎo)人系的性狀值可與輪回親本的性狀值比較，兩個(gè)株系之間的性狀值的任何顯著差異都因?yàn)閷?dǎo)入株系的導(dǎo)入片段存在著差異。這一同源的近等基因?qū)讼怠?yōu)點(diǎn)：具有一致的遺傳背景，可以檢測基因間的上位性效應(yīng)，可使QTL定位的精確度大大提高，消除了未連鎖位點(diǎn)因分離而產(chǎn)生的遺傳“噪聲”和影響缺點(diǎn)：存在背景的干擾，而且不能檢測上位性效應(yīng)代換群體第二十頁，共二十七頁，2022年，8月28日SSSLs（SingleSegmentSubstitutionLines）

：單片段代換系，類似于近等基因系，也是通過多代回交獲得。優(yōu)點(diǎn)：除目標(biāo)QTL所在的染色體片段來自供體外，其它部分與受體完全相同，消除了遺傳背景的干擾，可用于單個(gè)QTL的精細(xì)定位。缺點(diǎn)：回交過程中，需要通過初級定位的QTL對目標(biāo)性狀進(jìn)行跟蹤輔助選擇，工作量較大且較繁瑣。CSSLs（ChromosomeSegmentSubstituteLines）

：染色體片段代換系是采用多個(gè)供體親本對受體親本進(jìn)行連續(xù)回交，建立一套覆蓋全基因組的、相互重疊的染色體片段代換系。當(dāng)代換系只代換來自供體親本的一個(gè)染色體片段，而基因組的其余部分均與受體親本相同時(shí)，則稱為單片段代換系第二十一頁，共二十七頁，2022年，8月28日水稻SSSL群體構(gòu)建過程第二十二頁，共二十七頁，2022年，8月28日雙親本雜交群體的缺點(diǎn)由于分離群體僅涉及兩個(gè)特定的材料，因此連鎖分析只涉及同一座位的兩個(gè)等位基因，雙親間具有差異基因座個(gè)數(shù)有限，若雙親等位基因一致，其效應(yīng)即使較大也不能被檢測到。同時(shí)在構(gòu)建分離群體時(shí)由于雜交和自交次數(shù)的限制，發(fā)生的重組次數(shù)有限，且等位基因不足，導(dǎo)致定位分辨率較低。QTL作圖的精度一般在10~30cM之間第二十三頁，共二十七頁，2022年，8月28日多親本雜交群體NAM(NestedAssociationMapping)群體MAGIC(Multi-parentsAdvancedGenerationInter-Crossing)群體第二十四頁，共二十七頁，2022年，8月28日NAM群體NAM（NestedAssociationMappingpopulation）群體：巢式關(guān)聯(lián)作圖群體，是由同一個(gè)公共親本與多個(gè)其它親本分別雜交，接著進(jìn)行不斷自交，而獲得一個(gè)龐大的作圖群體。優(yōu)點(diǎn)：其中一個(gè)親本固定，親本數(shù)目相對較少群體結(jié)構(gòu)比較好分析同時(shí)具有連鎖分析和關(guān)聯(lián)作圖的優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)：構(gòu)建群體耗時(shí)很長NAM群體的構(gòu)建過程第二十五頁，共二十七頁，2022年，8月28日MAGIC群體MAGIC群體構(gòu)建過程MAGIC（MultiparentAdvancedGenerationInter-Cross）群體：MA