植物制品代替

石油化工产品，创造特质油、药材、调味品和香料制品的原料植物，以及其他能源植物，从而极大程度提高它们 的利用范围。

第十七章：分子标记辅助选择育种

分子标记的利用：遗传图谱的构建；系统发育关系分析；种质资源分类；品种注册，专利保护；病毒鉴定；体细胞

杂种鉴定；MAS?? SSR 的基本原理：

? SSR 两端的序列多数是保守的单拷贝序列；

? 根据微卫星 DNA 两端的单拷贝序列，设计一对特异性引物，利用 PCR 技术，对每个座位的微卫星 DNA 序 列进行扩增； ? 电泳分离。

SSR 标记的主要特点有：

（1）数量丰富，广泛分布于整个基因组； （2）具有较多的等位性变异；

（3）共显性标记，可鉴别出杂合子和纯合子；（4）实验重复性好，结果可靠；

（5）由于创建新的标记时需知道重复序列两端的序列信息，因此对一些植物，其开发有一定困难，费用也较高。 一、主基因定位

基因定位（ Mapping of genes ）是指通过遗传作图的方法，确定基因与遗传标记之间的关系。 基因定位通常指的是主基因的定位。而微效基因的定位通常用专有名词 QTL 定位。主基因－－－质量性状基因 基因定位的原理

基因定位的基本原理是通过分析分子标记与表现型之间的连锁关系，确定基因在遗传图谱中的位置。 表型分析

对作图群体的基本要求：

作图群体是基因定位中不可缺少的试验材料。对作图群体的基本要求是： （1）双亲具有相对性状的差异；如抗和感

（2）双亲应具有较高程度的多态性，以便找到紧密连锁的分子标记； （3）作图群体的大小应符合要求；

（4）作图群体中相对性状的分离应符合孟德尔规律。 表型测定：

在基因定位中，目的基因的基因型是通过它的表现型来确定的，因此表现型测定是决定基因定位质量的关 键。表型测定要求：

（1）试验误差要小

（2）测定标准要统一 应以双亲和 F1 为对照，并统一标准； （3）表型测量要准确

（4）必须采取基因专一性的检测方法，如抗病鉴定中只能使用特定的菌种，而不能使用混合菌种等。 表型数据的整理：

原始的表现型数据都是通过一定的测量方法获得的，具有特定的单位，如长度、

重量、百分比等。由于质

量性状的特点，作图群体一般表现为不连续的分布，因此可以将作图群体分成若干个组。为了满足作图软件的需要，

分别用不同的数字代表不同组的表现型，并与标记基因型的数值相一致。 分子标记的分析 已定位标记的利用：

通过遗传图谱的构建，很多分子标记在染色体上的位置已经确定，因此只要找到与基因连锁的分子标记，

就可以确定基因在染色体上的位置。这类标记有 RFLP 标记和 SSR 标记等。

已定位标记的利用方法：通常是从现有的遗传图谱中，按一定距离均匀选取分子标记。

1）亲本多态性的分析，筛选出具有多态性的分子标记；

2）作图群体的标记基因型分析，找到与目的基因连锁的分子标记。 未定位标记的利用：

有些分子标记是随机标记，如 RAPD 和 AFLP 标记等， 这类标记通常没有确定在染色体上的位置，因此

每次使用都是随机的。利用随机标记只能以随机的方式，从大量的标记中筛选出与目的基因连锁的分子标记。

基因定位的目的：分子标记辅助选择，图位克隆 筛选与基因连锁的分子标记的方法：

1:混合池法（bulked segregation analysis，BSA）

混合池（bulk）分析是快速筛选出与目的基因连锁的分子标记的一种方法。

混合池的组成： “混合池”由作图群体中具有相同相对性状个体的 DNA 组成。在作图群体中，通常选择具有同

一相对性状的 10-20 个体的 DNA 组成一个混合池。这样，在一个作图群体中，两个相对性状各自组成一个混合池。

组成混合池的个体，应具有典型的表型。

理论上，两个不同相对性状的混合池除了目的基因的基因型不同外，其余基因型是相同的。

常用的分池方法有 2 种： 1. 表型分池

2. 标记基因型分池

（1）基于基因表现型的 BSA 法：根据目标性状的表现型对分离群体进行分组混合的。 在作图群体中，通常选择

具有同一相对性状的 10-20 个体的 DNA 组成一个混合池。组成混合池的个体，应具有典型的表型。这样，在一个

作图群体中，两个相对性状各自组成一个混合池。理论上，两个不同相对性状的混合池除了目的基因的基因型不同

外，其余基因型是相同的。

混合池法的基本原理：

在实际利用中，两个混合池通常与两个亲本一起做分子标记的分析（前提：两个亲本的带型有差异）

? 当两个混合池的带型无差异时，表明该标记与目的基因不连锁；

? 当两个混合池的带型有差异时，表明该标记与目的基因可能存在连锁关系。

（2）基于标记基因型的 BSA 法：根据目标基因两侧的分子标记的基因型对分离群体进行分组混合的。适应于目标

基因已定位在分子连锁图上，但其两侧标记与目标基因之间相距还较远，需要进一步寻找更为紧密连锁的标记的情

况。原理和上面的一样。

2:近等基因系法（near-isogenic lines，NIL）

近等基因系的建立：近等基因系的建立通常采用连续回交的方法进行。选择具有相对性状差异的两个亲本杂交，

然后用带有隐性性状的亲本作轮回亲本回交。在每一分离世代对目的基因加以选择，经过回交 7-8 代以上，才能选

育成近等基因系。近等基因系除目的性状外，其它性状应与轮回亲本相似。

NILs 的选育方法：连续回交－－近等基因系的建立通常采用连续回交的方法进行。

对性状的要求：选择具有相对性状差异的两个亲本杂交，然后用带有隐性性状的亲本作轮回亲本回交。

处理过程中的关键：在每一分离世代对目的基因加以选择，经过回交 7-8 代以上，才能选育成近等基因系。

最后：近等基因系除目的性状外，其它性状应与轮回亲本相似。

近等基因系分析法的原理：因为近等基因系除目的基因外，其它遗传背景与轮回亲本相似，因此利用近等基因

系寻找质量性状基因的分子标记的基本策略是：比较轮回亲本、NIL 及供体亲本三者的标记基因型，当 NIL 与供体

亲本具有相同的标记基因型，但与轮回亲本的标记基因型不同时，则该标记就可能与目标基因连锁。 遗传作图

筛选出与目的基因连锁的分子标记后，表明目的基因与该标记连锁。如果所用的分子标记已定位，则基因所在

的位置也已知道。如果所用的分子标记尚未定位，则基因所在的位置还不知道。在这种情况下，需要对连锁的分子 标记定位。 连锁分析：

基因定位的基本方法是确定表现型与已定位标记之间的连锁关系。把表现型和标记基因型都按统一的规定

转换为数值，并把它们整合在一个数据库中，通过 Mapmaker 软件，可以分析它们之间的连锁关系 精细定位 （fine mapping）：

在基因定位中，找到已定位的分子标记，只是完成了基因的粗定位，即只知道基因的大概位置，这对于基

因定位来说是不完善的。基因精细定位，就是在基因粗定位的基础上，进一步完善基因定位的工作。基因精细定位

的目标，对于不同的目的有不同的要求。对于分子标记辅助选择的目的而言，基因精细定位的目标是：

（1）基因两侧都要找到紧密连锁的分子标记；

（2）分子标记与基因之间的距离<5cM，或两标记之间的距离<10cM。 二、QTL 定位

QTL（quantitative trait locus）称为数量性状基因座位。由于这类基因控制数量性状，并且表现为微小效应，因此基

因定位的方法来定位。随着分子标记技术的不断发展，QTL 定位的方法也日趋成熟。 QTL 定位的基本步骤：

? 选择遗传标记； ? 选择亲本材料；

? 进行亲本间杂交，获得分离世代的 F2 个体；

? 检测分离群体中各个体的数量性状值和标记基因型； ? 分析标记基因型与数量性状值之间是否存在连锁关系，确定 QTLs 连锁群，并估计 QTL 效应。难以用主 思考题：

1. 影响现代作物育种成效的因素有哪些？

2. 植物分子育种的含义及发展方向。

3. 简述植物细胞工程的主要内容。

4. 简述遗传标记的种类、特点及用途

5. 简述 RFLP 的原理及程序

6. 简述 PCR 的原理及程序

7. 简述 SSR 的原理及程序

8. 简述分子连锁图谱的构建过程

9. 简述 BSA 的作用和原理

10. 基因定位的原理与步骤

11. MAS 的基本原理及其利用价值