分子标记遗传图谱的构建（精）.doc

分子标记遗传图谱的构建检测出的每个分子标记反映的都是相应染色体座位上的遗传多态性状态。为了有效地分析利用分子标记所提供的遗传信息, 人们希望知道不同分子标记在染色体上的相对位置或排列情况, 也就是要构建分子标记的遗传连锁图谱。利用 DNA 标记构建遗传连锁图谱在原理上与传统遗传图谱的构建是一样的。其基本步骤包括: 选择适合作图的 DNA 标记; 根据遗传材料之间的 DNA 多态性,选择用于建立作图群体的亲本组合;建立具有大量 DNA 标记处于分离状态的分离群体或衍生系; 测定作图群体中不同个体或株系的标记基因型; 对标记基因型数据进行连锁分析, 构建标记连锁图。至今为止, 已构建了许多植物的高密度分子标记连锁图。本章侧重介绍利用 DNA 标记构建分子遗传连锁图谱的原理与方法。第一节作图群体的建立要构建 DNA 标记连锁图谱, 必须建立作图群体。建立作图群体需要考虑的重要因素包括亲本的选配、分离群体类型的选择及群体大小的确定等。一、亲本的选配亲本的选择直接影响到构建连锁图谱的难易程度及所建图谱的适用范围。一般应从四个方面对亲本进行选择,首先要考虑亲本间的 DNA 多态性。亲本之间的 DNA 多态性与其亲缘关系有着密切关系,这种亲缘关系可用地理的、形态的或同工酶多态性作为选择标准。一般而言, 异交作物的多态性高, 自交作物的多态性低。例如, 玉米的多态性极好, 一般自交系间配制的群体就可成为理想的 RFLP 作图群体; 番茄的多态性较差, 因而只能选用不同种间的后代构建作图群体;水稻的多态性居中,美国康乃尔大学 anksley 实验室 1988 年发表的 RFLP 连锁图谱是以籼稻和爪哇稻之间的杂交组合为基础构建的( ouch et al. 1988 ) 。在作物育种实践中,育种家常将野生种的优良性状转育到栽培种中,这种亲源关系较远的杂交转育, DNA 多态性非常丰富。第二,选择亲本时应尽量选用纯度高的材料,并进一步通过自交进行纯化。第三, 要考虑杂交后代的可育性。亲本间的差异过大, 杂种染色体之间的配对和重组会受到抑制, 导致连锁座位间的重组率偏低, 并导致严重的偏分离现象, 降低所建图谱的可信度和适用范围;严重的还会降低杂种后代的结实率,甚至导致不育,影响分离群体的构建。由于各种原因, 仅用一对亲本的分离群体建立的遗传图谱往往不能完全满足基因组研究和各种育种目标的要求,应选用几个不同的亲本组合,分别进行连锁作图, 以达到相互弥补的目的。第四,选配亲本时还应对亲本及其 F 1 杂种进行细胞学鉴定。若双亲间存在相互易位, 或多倍体材料( 如小麦) 存在单体或部分染色体缺失等问题, 那末其后代就不宜用来构建连锁图谱。二、分离群体类型的选择根据其遗传稳定性可将分离群体分成两大类:一类称为暂时性分离群体,如 F 2、F 3、 F 4、 BC 、三交群体等,这类群体中分离单位是个体,一经自交或近交其遗传组成就会发生变化, 无法永久使用。另一类称为永久性分离群体,如 RI、 DH 群体等, 这类群体中分离单位是株系,不同株系之间存在基因型的差异,而株系内个体间的基因型是相同且纯合的,是自交不分离的。这类群体可通过自交或近交繁殖后代, 而不会改变群体的遗传组成, 可以永久使用。构建 DNA 连锁图谱可以选用不同类型的分离群体, 它们各有其优缺点, 因此应结合具体情况选用。(一) F 2 代群体 F 2 群体是常用的作图群体, 迄今大多数植物的 DN A 标记连锁图谱都是用F 2 群体构建的。不论是自花授粉植物, 还是异花授粉植物, 建立 F 2 群体都是容易的, 这是使用 F 2 群体进行遗传作图的最大优点。但 F 2 群体的一个不足之处是存在杂合基因型。对于显性标记,将无法识别显性纯合基因型和杂合基因型。由于这种基因型信息简并现象的存在, 会降低作图的精度。而为了提高精度, 减小误差, 则必须使用较大的群体, 从而会增加 DNA 标记分析的费用。 F 2 群体的另一个缺点是不易长期保存,有性繁殖一代后,群体的遗传结构就会发生变化。为了延长 F 2 群体的使用时间,一种方法是对其进行无性繁殖,如进行组织培养扩繁。但这种方法不是所有的植物都适用,且耗资费工。另一种方法是使用 F 2 单株的衍生系( F 3 株系或 F 4 家系) 。将衍生系内多个单株混合提取 DNA ,则能代表原 F 2 单株的 DNA 组成。为了保证这种代表性的真实可靠,衍生系中选取的单株必须是随机的,且数量要足够多。这种方法对于那些繁殖系数较大的自花授粉植物(如水稻、小麦等)特别适用。(二) BC 1 群体 BC 1 (回交一代)也是一种常用的作图群体。 BC 1 群体中每一分离的基因座只有两种基因型,它直接反映了 F 1 代配子的分离比例,因而 BC 1 群体