标记辅助导入中不同背景选择方法的比较

模拟比较了随机选择、标记值选择及BLUP选择3种背景选择方法在标记辅助导入(利用标记辅助将供体群中的一个有利QTL等位基因导入到受体群中)的选择效果。前景选择是借助与目标基因连锁的两侧标记对目标基因进行间接选择。研究结果表明,在背景选择中,利用标记值选择能使受体基因组很快得到恢复,2个世代的回交就能恢复90%以上,4个世代的回交就能完全恢复。利用BLUP选择虽然不能使受体基因组迅速全部恢复,但能使特定的背景性状得到最大的遗传进展。

标记辅助导入中不同前景和背景选择方法的比较(英文)

标记辅助导入是分子遗传信息应用于动物育种的一个重要方面,其目的是在标记信息的辅助下将一个品种(供体)中的一个或多个优良基因导入另一个品种(受体),同时还要尽可能地保持受体群体原有的遗传背景。标记辅助导入的过程包括3个阶段,第一阶段是杂交,即供体与受体杂交产生F1代个体,第二阶段是回交,即F1个体以及后续各个世代的后代个体重复地与受体回交,以使受体的遗传背景得到恢复,第三阶段是横交,即重复回交后得到的个体彼此间交配,以便获得供体基因的纯合个体,使该基因在群体中固定。在回交和横交阶段,都要对参与交配的个体进行选择。在选择中,要分别进行前景选择和背景选择,前景选择是对供体基因的选择,选择携带有供体基因个体参加配种,从而使该基因在回交过程中不会丢失,并在横交过程中能尽快固定,背景选择是对受体遗传背景的选择,选择那些含有受体基因组比例较高的个体参加配种,从而加快恢复受体遗传背景的速度。本研究通过计算机模拟对不同的前景选择方法和不同的背景选择方法进行了比较。前景选择方法包括对受体基因的直接选择(假设该基因可以直接测定)、利用单个连锁标记的间接选择和利用两侧标记的间接选择3种,背景选择方法包括随机选择、基因组相似性选择、指数选择和标记辅助BLUP(MBLUP)选择4种。研究结果表明,对于前景选择来说,对供体基因的直接选择能保证该基因在回交的各个世代中保持一个稳定的频率(0.25)并在横交阶段迅速固定(2个世代),用两侧标记的间接选择也能得到类似的结果,但如果仅利用单个连锁标记进行选择,则会导致供体基因的频率在回交阶段中有所下降,并在横交阶段不能被固定。对于背景选择来说,如果最终的目的是要完全恢复受体的遗传背景,基因组相似性选择或标记指数选择是最好的选择方法,它们可使受体的遗传背景在回交3个世代后就恢复到98%以上,而随机选择或MBLUP选择需要至少5个世代的回交才能达到这个水平。但如果最终的目的只是要恢复受体的某些优良性状,则MBLUP选择是值得推荐的方法,它可使影响这些性状的受体基因频率在回交3个世代后就达到99%以上,而且还能在整个基因导入过程中给这些性状带来最大的遗传进展。虽然用标记指数选择也有相似的结果,但与之相比,MBLUP的成本要低得多,更具有实际可行性。

QTL基因型值对标记辅助导入的影响

在标记辅助导入QTL的过程中,利用指数法进行背景选择。研究结果表明基因型值的大小对于导入QTL的频率和两个背景QTL的频率以及受体遗传背景的恢复影响很小,对于两个背景性状来说,基因型值较大时要比较小时获得更大的遗传进展。对于前景性状来说,在横交阶段,基因型值较大时要比较小时获得更大的遗传进展;而在回交阶段,结果正好相反。

性状的遗传力对标记辅助导入效率的影响

分析性状的遗传力对标记辅助导入效率的影响,期望为实践中标记辅助导入提供参考。对于标记辅助导入1个QTL过程,采用两侧标记选择进行前景选择,MBLUP为背景选择,对于前景性状和2个背景性状给出3种遗传力水平,即0.20、0.10、0.15(低);0.50、0.30、0.40(中);0.80、0.50、0.70(高)。结果表明,导入QTL频率和前景性状遗传进展在遗传力为低、中、高之间差异很小,在横交阶段,中遗传力和高遗传力组的导入QTL频率和前景性状遗传进展略高于低遗传力组。

标记辅助导入的原理与应用

标记辅助导入是分子遗传信息应用于动物育种的一个重要方面,其目的是在标记信息的辅助下将一个品种(供体)中的一个或多个优良基因导入另一个品种(受体),同时还要尽可能地保持受体群体原有的遗传背景。在标记辅助导入过程中,标记信息既可用于辅助前景选择,即对目标基因携带者的选择,以保证目标基因的正确导入,也可用于辅助背景选择,即对受体基因组的选择,以加快受体遗传背景的恢复。本文介绍了标记辅助导入的原理和基本方法,综述了目前已提出的不同前景选择和背景选择方法以及消除遗传累赘(与目标基因连锁的不利基因)的方法,同时列举了标记辅助导入在动物上的一些成功应用。

标记的等位基因频率对标记辅助导入效率的影响研究

本研究利用标记辅助最佳线性无偏预测(MBLUP)方法探讨了标记的4个等位基因具有不同频率时对标记辅助导入效率的影响。结果表明:利用MBLUP进行前景选择时,导入QTL频率不随供体中初始的标记等位基因频率的变化而变化,即使当供体中初始的标记等位基因频率很低时(0.5/0.25/0.2/0.05),仍然能获得很高的导入QTL频率(0.9954)。

标记密度对标记辅助导入效率的影响

为了分析不同标记密度对标记辅助导入一个数量性状基因座(QTL)有利等位基因效率的影响,试验采用两阶段选择策略,前景选择是利用与导入QTL紧密连锁的两侧标记进行间接选择,并将标记辅助最佳线性无偏预测(MBLUP)用于背景选择。结果表明:在回交阶段,不同标记间图距对导入QTL有利等位基因的频率和前景性状的遗传进展影响很小;而在横交阶段,缩小标记间图距可以提高导入QTL有利等位基因的频率和前景性状的遗传进展,但当标记间图距由10 cm缩小到2 cm时,导入QTL有利等位基因频率的变化幅度很小。背景QTL有利等位基因的频率和背景性状的遗传进展在不同标记密度之间基本没有差异,说明当标记间图距小于10 cm时标记辅助导入效率比较高,而且将MBLUP应用于背景选择是可行的。

标记辅助选择在动物育种中的应用

本文综述了标记辅助选择(M arker assisted selection,MAS)的原理和影响因素。理论与计算机模拟研究表明MAS比常规表型选择更有效,但在实际育种中还存在许多问题。有关遗传行为状态的不确定、缺失的标记基因型、来自QTL信息的错误、近亲交配、多基因选择反应的损失等方面的进一步研究,将有助于洞察MAS的最佳应用问题。

黄体(yellow^0)是果蝇小体重的一个标记

标记辅助选择(marker-assisted selection,MAS)是现代育种的一种重要手段,但是在研究中经常发现与数量性状基因座位(quantitative trait loci,QTL)连锁的标记效应不稳定,这使得MAS在动物育种中成功应用的报道很少,人们甚至怀疑MAS在实际应用中的效果.本研究首次利用模式生物果蝇来研究是否能够找到应用到MAS中的有效标记.采用F2设计将带有黄体(y0)标记(X染色体上yellow基因的一个隐性突变)的品系分别与3个不带此标记的品系进行正反杂交,结果发现F2代中,y0标记与小体重显著相关(P<0.001),而且这种相关不随遗传背景的改变而消失.标记效应在雌雄中分别达到了0.95σP(表型标准差)和0.68σP.以y0为标记,通过20代标记辅助导入(marker-assisted introgression,MAI),将y0所处的DNA区段导入到野生型品系中,结果使野生型雌雄体重分别降低了13%和7%(P<0.0001),从而成功建立了小体重果蝇品系,实验证明确实存在一个与y0紧密连锁的小体重QTL.利用y0标记和白眼(white)标记进行深度MAI,进一步将一个小于1.5cM的y0标记区段导入到野生型品系中,同样导致了野生型果蝇相同程度的体重降低.可见,果蝇的小体重QTL位于y0标记区段,遗传距离不超出1.5cM的范围.PCR和Southern杂交的结果显示,此标记处的y基因发生了缺失,可能影响了果蝇的正常生长发育.本实验充分证明,应用到MAS育种中的QTL有效标记是存在的,并且可以用于培育新的品系.