第十八章-分子标记辅助选择育种ppt课件

《第十八章-分子标记辅助选择育种ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十八章-分子标记辅助选择育种ppt课件（74页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、第十八章第十八章 分子标记辅助选择育种分子标记辅助选择育种选择：选择：是指在一个群体中选择符合育种目标要是指在一个群体中选择符合育种目标要 求的求的基因型基因型我们还记得作物育种的任务吗？我们还记得作物育种的任务吗？按照人们的预定目标，采取相应的育种按照人们的预定目标，采取相应的育种程序和方法，诱发、创造和重组遗传变异，程序和方法，诱发、创造和重组遗传变异，选育出适应当地自然气候条件，符合社会、选育出适应当地自然气候条件，符合社会、生产需要，在遗传组成上相对稳定一致的优生产需要，在遗传组成上相对稳定一致的优良基因型，并繁育出足够数量个体（种子苗良基因型，并繁育出足够数量个体（种子苗木）供生产上

2、应用。木）供生产上应用。完成作物育种的任务主要取决于以下三个方面完成作物育种的任务主要取决于以下三个方面1.亲本，亲本中必须包括育亲本，亲本中必须包括育种目标所需的基因资源，种目标所需的基因资源，并且这种基因资源是可供并且这种基因资源是可供育种家方便利用的育种家方便利用的2.采用合理先进的育种方法，采用合理先进的育种方法，将优良基因重组在一起将优良基因重组在一起3.准确、可靠的鉴定技术，准确、可靠的鉴定技术，把优良基因型挑选出来并把优良基因型挑选出来并鉴定出它在一定的自然气鉴定出它在一定的自然气候条件、生产条件下的适候条件、生产条件下的适应能力和生产潜力应能力和生产潜力 在育种实践中经常可以看

3、到这种情形：在育种实践中经常可以看到这种情形：采用两个相同的亲本进行杂交，从同一杂交组合中有采用两个相同的亲本进行杂交，从同一杂交组合中有人选出了品种，而有些人则一无所获。人选出了品种，而有些人则一无所获。为什么为什么？道理很简单，每个亲本有许许多多性状，两个亲本杂道理很简单，每个亲本有许许多多性状，两个亲本杂交，其后代可出现成千上万种基因组合。如何将最好交，其后代可出现成千上万种基因组合。如何将最好的基因型挑选出来，这不仅取决于育种家的理论知识的基因型挑选出来，这不仅取决于育种家的理论知识和正确的育种方案，更重要的是育种家敏锐的眼光和和正确的育种方案，更重要的是育种家敏锐的眼光和育种经验。与

4、此同样重要的是还需要具备使优良基因育种经验。与此同样重要的是还需要具备使优良基因型充分表达的外界环境条件。型充分表达的外界环境条件。各种性状的选择鉴定主要靠当地天然环境条件各种性状的选择鉴定主要靠当地天然环境条件和多年多点试验，对病虫害和旱涝、盐碱抗性常靠和多年多点试验，对病虫害和旱涝、盐碱抗性常靠人工诱发鉴定和连续多代表型选择。而不同年份、人工诱发鉴定和连续多代表型选择。而不同年份、不同地点、不同田块甚至于同一田块中的不同部位，不同地点、不同田块甚至于同一田块中的不同部位，条件总不会完全相同，这势必影响实验的客观性、条件总不会完全相同，这势必影响实验的客观性、公正性可和可重复性。为提高选择效

5、率，加快育种公正性可和可重复性。为提高选择效率，加快育种进程，育种家们想方设法探究进程，育种家们想方设法探究基因型与表型基因型与表型之间的之间的关系，研究各种性状之间的相关，寻找准确可靠的关系，研究各种性状之间的相关，寻找准确可靠的鉴定方法和最佳选择方法。鉴定方法和最佳选择方法。近十年来，分子生物学技术的发展为植物近十年来，分子生物学技术的发展为植物育种提供了一种基于育种提供了一种基于DNA变异为基础的新型变异为基础的新型遗传标记，与形态标记、细胞学标记和生化遗传标记，与形态标记、细胞学标记和生化标记相比，是从标记相比，是从基因型选择基因型基因型选择基因型。RFLP RAPD SSR AFLP

6、第一节第一节 遗传标记概述遗传标记概述一、遗传标记概念一、遗传标记概念 遗传标记遗传标记(Genetic markers):是指可以明确反映是指可以明确反映遗传多态性遗传多态性的生物特征。具有的生物特征。具有可遗传的、特殊的、易于识别的表现形式。可遗传的、特殊的、易于识别的表现形式。二、遗传标记应具备的条件：二、遗传标记应具备的条件：1.多态性高多态性高2.表现共显性，能够鉴别出纯合基因型和杂合基因型表现共显性，能够鉴别出纯合基因型和杂合基因型3.对主要农艺性状影响小对主要农艺性状影响小4.经济方便，容易观察记载经济方便，容易观察记载三、遗传标记种类三、遗传标记种类1.形态标记形态标记形态标记

7、：即植物的外部形态特征。指那些能够用肉形态标记：即植物的外部形态特征。指那些能够用肉眼明确观测的一眼明确观测的一 类外观特征性状。类外观特征性状。形态标记性状：形态标记性状：植株高矮、粒型、粒色、穗植株高矮、粒型、粒色、穗 形、白化、形、白化、变态叶、矮秆、紫鞘、卷叶等；变态叶、矮秆、紫鞘、卷叶等；也包括色素、生理特性、生殖特性、也包括色素、生理特性、生殖特性、抗病虫性等有关的一些特性。抗病虫性等有关的一些特性。2.细胞学标记细胞学标记(cytological markers)细胞学标记：细胞学标记：即植物细胞染色体的变异，即植物细胞染色体的变异，指能明确显示指能明确显示遗传多态性的细胞学特征

8、。遗传多态性的细胞学特征。染色体结构特征：染色体结构特征：包括染色体核型（染色体数目、结构、包括染色体核型（染色体数目、结构、随体有无、着丝粒位置等）和带型（随体有无、着丝粒位置等）和带型（C C带、带、N N带、带、G G带等）带等）的变化。的变化。核型特征：核型特征：是指染色体的长度、着丝粒位置和随体有无是指染色体的长度、着丝粒位置和随体有无等，由此可以反映染色体的缺失、重复、倒位和易位等，由此可以反映染色体的缺失、重复、倒位和易位等遗传变异。等遗传变异。带型特征：带型特征：是指染色体经特殊染色显带后，带的颜色深是指染色体经特殊染色显带后，带的颜色深浅、宽窄和位置顺序等，由此可以反映染色体

9、上常染浅、宽窄和位置顺序等，由此可以反映染色体上常染色质和异染色质的分布差异。色质和异染色质的分布差异。染色体数量特征：染色体数量特征：是指细胞中染色体数目的多少，染色体数量上的是指细胞中染色体数目的多少，染色体数量上的遗传多态性包括遗传多态性包括整倍性和非整倍性整倍性和非整倍性的变异。的变异。整倍性整倍性的变异：多倍体。的变异：多倍体。非整倍性非整倍性的变异：缺体、单体、三体、端着丝点染的变异：缺体、单体、三体、端着丝点染 色体等色体等3.生化标记：生化标记：指以基因表达的蛋白质产物为主的一类遗指以基因表达的蛋白质产物为主的一类遗传标记系统。传标记系统。主要包括贮藏蛋白、同工酶、等位酶等标记

10、。主要包括贮藏蛋白、同工酶、等位酶等标记。分析方法：分析方法：从植物组织从植物组织的蛋白粗提物中通过电的蛋白粗提物中通过电泳和组织化学染色法将泳和组织化学染色法将酶的多种形式转变成肉酶的多种形式转变成肉眼可辩的酶谱带型。眼可辩的酶谱带型。4.分子标记分子标记(molecular markers)分子标记：是分子标记：是DNA水平上的遗传多态性，表水平上的遗传多态性，表 现为核苷酸序列的任何差异。现为核苷酸序列的任何差异。DNA分子水平研究分子水平研究优点：优点：直接以直接以DNA的形式表现，在植物体的各个组织、各发育时的形式表现，在植物体的各个组织、各发育时期均可检测到，而且不受环境限制，不存

11、在是否表达的问期均可检测到，而且不受环境限制，不存在是否表达的问题；题；数量多，遍及整个基因组，检测位点近乎无限，数量多，遍及整个基因组，检测位点近乎无限，DNA标记标记在数量上几乎是无限的；在数量上几乎是无限的；多态性高，自然界存在着许多等位变异，不需要专门创造多态性高，自然界存在着许多等位变异，不需要专门创造特殊的遗传材料；特殊的遗传材料；表现为表现为“中性中性”，即不影响目标性状的表达，与不良性状，即不影响目标性状的表达，与不良性状无必然的连锁；无必然的连锁；许多分子标记表现为共显性，能够鉴别出纯合基因型与杂许多分子标记表现为共显性，能够鉴别出纯合基因型与杂合基因型，提供完整的遗传信息。

12、合基因型，提供完整的遗传信息。DNA分子标记技术大致可分为三类：分子标记技术大致可分为三类：第一类：以电泳技术和分子杂交技术为核心的分子标记技术。第一类：以电泳技术和分子杂交技术为核心的分子标记技术。包括包括RFLPRFLP、DNADNA指纹技术（指纹技术（DNA Fingerprinting）等；）等；第二类：以第二类：以DNA聚合酶链式反应聚合酶链式反应(PCR，Polymerase Chain Reaction)为基础的分子标记技术。为基础的分子标记技术。包括包括RAPDRAPD、简单序列重复标记、简单序列重复标记SSRSSR、序标位、序标位STSSTS、序列、序列 特征化扩增区域特征化

13、扩增区域SCARSCAR等；等；第三类：以第三类：以 DNA测序为核心的分子标记技术。测序为核心的分子标记技术。如：如：SNPSNP标记、表达序列标签标记、表达序列标签ESTEST标记等；标记等；第二节第二节 分子标记技术类型及原理分子标记技术类型及原理一、一、RFLP限制性片段长度多态性限制性片段长度多态性(RFLP)是发展最早的分子标记技术。是发展最早的分子标记技术。RFLP是不同是不同物种、品种甚物种、品种甚至个体间至个体间DNA经经核酸限制性内核酸限制性内切酶酶切后产切酶酶切后产生的片段长度生的片段长度的差异的差异 这这种差异可以通种差异可以通过过DNA凝胶电泳凝胶电泳的方法直接观的方

14、法直接观察到。察到。用用DNA限制性内切酶消化限制性内切酶消化Southern杂交杂交 放射性自显影或酶学检测放射性自显影或酶学检测 DNA提取提取凝胶电泳分离，转移到滤膜上凝胶电泳分离，转移到滤膜上RFLPRFLP标记的原理标记的原理 植物基因组植物基因组DNADNA上的上的碱基替换、插入、缺失碱基替换、插入、缺失或重复等，造成某种限或重复等，造成某种限制性内切酶酶切位点的制性内切酶酶切位点的增加或丧失，从而产生增加或丧失，从而产生限制性片断长度多态限制性片断长度多态性。性。二、基于技术的分子标记二、基于技术的分子标记 聚合酶链式反应聚合酶链式反应(polymerase chain reac

15、tion，PCR)是体外快是体外快速扩增速扩增DNA的方法的方法。PCR反应包括三个步骤：反应包括三个步骤：变性：变性：在在94-9594-95使模板使模板DNADNA的双的双链变性成单链。链变性成单链。复性复性：两个引物分别与单链两个引物分别与单链DNADNA互补复性，复性的温度在互补复性，复性的温度在50-6050-60 延伸延伸：在引物的引导及：在引物的引导及TaqTaq酶的酶的作用下，于作用下，于7272合成模板合成模板DNADNA的互补的互补链链 这三个步骤称为一个循环，这三个步骤称为一个循环，PCR反应常有反应常有25-35个循环。个循环。1、RAPD标记的基本原理标记的基本原理

16、RAPD应用了应用了PCR反应反应的原理，以不同的基因组的原理，以不同的基因组DNA为模板，以单一的随为模板，以单一的随机寡聚核苷酸（长度多为机寡聚核苷酸（长度多为10个核苷酸）为引物而获个核苷酸）为引物而获得的一定扩增产物。由于得的一定扩增产物。由于不同基因组不同基因组DNA序列存在序列存在着差异，其不同区段上可着差异，其不同区段上可与引物同源互补的位点不与引物同源互补的位点不同，扩增产物的数量、大同，扩增产物的数量、大小也不同，因而表现出多小也不同，因而表现出多态性。这些态性。这些DNA片段鉴定片段鉴定后证明可以作为分子标记后证明可以作为分子标记的则称之为的则称之为RAPD标记。标记。2.

17、SSR标记的原理标记的原理 根据微卫星序列两根据微卫星序列两端互补序列设计引物，端互补序列设计引物，通过通过PCR反应扩增微反应扩增微卫星片段，由于核心卫星片段，由于核心序列串联重复数目不序列串联重复数目不同，从而表现出不同同，从而表现出不同个体在同一个微卫星个体在同一个微卫星座位上微卫星的长度座位上微卫星的长度多态性。多态性。三、基于三、基于DNA芯片技术的分子标记芯片技术的分子标记单核苷酸多态性单核苷酸多态性(singlenucleotide polymorphism，SNP)：是指不同个体基因组是指不同个体基因组DNA序列之间单个核苷酸的差异。序列之间单个核苷酸的差异。就两个序列的比较而

18、言，就两个序列的比较而言，可指同一位点的不同等位基因之间个可指同一位点的不同等位基因之间个别核苷酸的差异或只有小的插入、缺失等；别核苷酸的差异或只有小的插入、缺失等；就遗传群体而言，就遗传群体而言，指在基因组内特定核苷酸位置上存在两种指在基因组内特定核苷酸位置上存在两种不同的核苷酸且其出现频率大于不同的核苷酸且其出现频率大于1%（若出现频率低于（若出现频率低于1%，则视为点突变，是不可能作为标记的）。则视为点突变，是不可能作为标记的）。它又被称为第三代新型多态性标记。通常我们所说的它又被称为第三代新型多态性标记。通常我们所说的SNPs包括单碱基的转换、颠换以及单碱基的插入缺失（包括单碱基的转换

19、、颠换以及单碱基的插入缺失（Indel）目前，检测目前，检测SNP的最佳方法是新近发展起来的的最佳方法是新近发展起来的DNA芯片技术。芯片技术。DNA芯片又称生物集成模片、芯片又称生物集成模片、DNA阵列或寡核苷酸微芯片。阵列或寡核苷酸微芯片。第三节第三节 分子标记辅助选择分子标记辅助选择一、什么是分子标记辅助选择？一、什么是分子标记辅助选择？借助分子标记对目标性状基因型进行选择，这就是所谓的借助分子标记对目标性状基因型进行选择，这就是所谓的“分子分子标记辅助选择标记辅助选择”（marker-assisted selection，缩写为，缩写为MAS）。）。抗 感 杂 杂 杂 感 杂 抗 感

20、杂 抗 杂 杂 抗 感分离分离群体群体分子分子标记标记辅助辅助选择选择抗性抗性鉴定鉴定结果结果 广义而言，分子标记辅助选择不仅包括利用分广义而言，分子标记辅助选择不仅包括利用分子标记进行优异种质的鉴定筛选、（自交系）亲本子标记进行优异种质的鉴定筛选、（自交系）亲本间的亲缘关系分析、遗传多样性的保持和利用，而间的亲缘关系分析、遗传多样性的保持和利用，而且包括利用分子标记选择、转移、聚合目标基因等且包括利用分子标记选择、转移、聚合目标基因等育种的其它诸多环节，如植物系统发育关系分析、育种的其它诸多环节，如植物系统发育关系分析、品种注册、专利保护、体细胞杂种鉴定、新品种权品种注册、专利保护、体细胞杂

21、种鉴定、新品种权保护等。保护等。二、分子标记辅助选择的优越性二、分子标记辅助选择的优越性 在传统育种中，选择的依据通常是表现型而非基因型。在传统育种中，选择的依据通常是表现型而非基因型。这是因为人们无法直接知道个体的基因型，只能从表现型这是因为人们无法直接知道个体的基因型，只能从表现型加以推断，也就是说，加以推断，也就是说，传统育种是通过表现型间接对基因传统育种是通过表现型间接对基因型进行选择型进行选择的。理论上，利用分子标记可从的。理论上，利用分子标记可从DNA水平上直水平上直接鉴定基因型的差异，因此，避免了表现型推断基因型不接鉴定基因型的差异，因此，避免了表现型推断基因型不准确等缺点。准确

22、等缺点。MAS的优越性可以体现在以下方面：的优越性可以体现在以下方面：（1）克服性状表现型鉴定的困难：）克服性状表现型鉴定的困难：有些性状的表现型鉴定有些性状的表现型鉴定相当麻烦，在度量技术上难度较大、程序繁琐或因需要特相当麻烦，在度量技术上难度较大、程序繁琐或因需要特定的仪器和设备，费用太高。定的仪器和设备，费用太高。（2）允许早期选择：）允许早期选择：在育种中，某些性状表现出来需要特在育种中，某些性状表现出来需要特定的生长环境和一定生长周期。因此，在对这些性状鉴定定的生长环境和一定生长周期。因此，在对这些性状鉴定时必须考虑其表达的环境和等待一定生长时期，有时需要时必须考虑其表达的环境和等待

23、一定生长时期，有时需要异地加代和特异的环境条件等。用标记鉴定基因型，将不异地加代和特异的环境条件等。用标记鉴定基因型，将不需考虑（或等待）植株生长状况或环境条件，可以在早期需考虑（或等待）植株生长状况或环境条件，可以在早期对幼苗（甚至对种子）进行检测。对幼苗（甚至对种子）进行检测。（3）控制单一性状的多个（等位）基因的利用：）控制单一性状的多个（等位）基因的利用：在不在不同育种材料中，影响同一性状（如抗病、品质）的基同育种材料中，影响同一性状（如抗病、品质）的基因可能有多个，特别是在同一位点上存在不同（复）因可能有多个，特别是在同一位点上存在不同（复）等位基因，利用表型是很难鉴定出这些等位基因

24、的。等位基因，利用表型是很难鉴定出这些等位基因的。（4）允许同时选择多个性状：）允许同时选择多个性状：育种目标性状往往需要育种目标性状往往需要综合考虑，也就是说，当选单株或品系不仅要在单一综合考虑，也就是说，当选单株或品系不仅要在单一的抗病、抗虫、品质、产量等方面表现优良，而且在的抗病、抗虫、品质、产量等方面表现优良，而且在综合性状上应该比较优良，为此，需要对育种世代群综合性状上应该比较优良，为此，需要对育种世代群体的每个目标性状一一作鉴定筛选。体的每个目标性状一一作鉴定筛选。（5）可进行性状非破坏性评价和选择：）可进行性状非破坏性评价和选择：很多性状是在很多性状是在成熟前进行评价的，这往往带

25、来种子收获的困难。如成熟前进行评价的，这往往带来种子收获的困难。如对植株进行病虫害抗性的评价，涉及到接种、饲喂幼对植株进行病虫害抗性的评价，涉及到接种、饲喂幼虫等环节，对植株生长有较大影响，严重时往往造成虫等环节，对植株生长有较大影响，严重时往往造成收获到的后代种子减少，甚至收获不到种子。收获到的后代种子减少，甚至收获不到种子。（6）从育种进程考虑，可加快育种进程，提高育种效率：）从育种进程考虑，可加快育种进程，提高育种效率：针对有利基因为隐性的性状，如果将有利的隐性针对有利基因为隐性的性状，如果将有利的隐性等位基因从一个亲本导入到优良亲本中时，常规表型育等位基因从一个亲本导入到优良亲本中时，

26、常规表型育种往往是通过选择保留含有隐形基因的杂合基因型，作种往往是通过选择保留含有隐形基因的杂合基因型，作进一步回交，而杂合基因型鉴定通常是通过考察自交后进一步回交，而杂合基因型鉴定通常是通过考察自交后代分离状况来判断，而且当选择的是抗病性状时，还要代分离状况来判断，而且当选择的是抗病性状时，还要借助繁琐的接种鉴定等，这样会延迟育种进程。分子标借助繁琐的接种鉴定等，这样会延迟育种进程。分子标记辅助选择则不受上述限制条件的影响。记辅助选择则不受上述限制条件的影响。第四节第四节 分子标记辅助选择育种分子标记辅助选择育种一、分子标记辅助选择育种一、分子标记辅助选择育种 利用与目标性状基因紧密连锁的利

27、用与目标性状基因紧密连锁的DNA分子标记分子标记对目标性状进行基因型选择的一种现代育种方法。对目标性状进行基因型选择的一种现代育种方法。二、分子标记辅助选择育种的遗传基础二、分子标记辅助选择育种的遗传基础1.分子标记辅助选择的根据分子标记辅助选择的根据 借助分子标记对目标性状的基因型进行选择，主要是借助分子标记对目标性状的基因型进行选择，主要是根据与目标基因的紧密连锁的对分子标记基因型的检测来根据与目标基因的紧密连锁的对分子标记基因型的检测来推测、获知目标基因的基因型。推测、获知目标基因的基因型。2.应具备的主要条件应具备的主要条件（1）与目标基因紧密连锁的分子标记。）与目标基因紧密连锁的分子

28、标记。（2）进行分子标记辅助育种需要建立饱和的分子标记图谱）进行分子标记辅助育种需要建立饱和的分子标记图谱 并把目标基因定位于分子图谱上。并把目标基因定位于分子图谱上。（3）简便快捷的标记检测方法。）简便快捷的标记检测方法。3.分子标记辅助选择育种的基本程序：分子标记辅助选择育种的基本程序：第一步，第一步，目标基因的精细定位，要求目标基因有一个目标基因的精细定位，要求目标基因有一个 与其紧与其紧密连锁的分子标记，并且目标基因座位与分子标记座位之密连锁的分子标记，并且目标基因座位与分子标记座位之间的遗传距离小于间的遗传距离小于5cM；第二步，采用第二步，采用RFLP、RAPD、AFLP、SSR等

29、分子标记进行多态等分子标记进行多态性检测；性检测；第三步，利用计算机分析第三步，利用计算机分析多态性；多态性；第四步，第四步，应用应用RFLP、RAPD、AFLP、SSR等标记针对育种群体等标记针对育种群体进行分子标记辅助选择。进行分子标记辅助选择。4.什么是背景选择、前景选择？什么是背景选择、前景选择？前景选择前景选择(foreground selection)：标记辅助选择的主要方面是对目标基因的选择，有人称之标记辅助选择的主要方面是对目标基因的选择，有人称之为为前景选择前景选择。前景选择的可靠性主要取决于前景选择的可靠性主要取决于标记与目标基因间连锁的紧标记与目标基因间连锁的紧密程度密程

30、度。若只用一个标记对目标基因进行选择，则标记与目标。若只用一个标记对目标基因进行选择，则标记与目标基因间的连锁必须非常紧密，才能够达到较高的正确率。基因间的连锁必须非常紧密，才能够达到较高的正确率。背景选择背景选择 (background selection)：除了目标基因之外，对基因组中其他部分（即遗传背景）作选除了目标基因之外，对基因组中其他部分（即遗传背景）作选择。择。背景选择与前景选择不同的是选择的对象几乎包括了整个基因背景选择与前景选择不同的是选择的对象几乎包括了整个基因组，牵涉到一个全基因组选择的问题。组，牵涉到一个全基因组选择的问题。背景选择的作用则是为了加快遗传背景恢复成轮回亲

31、本基因组背景选择的作用则是为了加快遗传背景恢复成轮回亲本基因组的速度，以缩短育种年限。的速度，以缩短育种年限。玉米分子标记连锁图谱玉米分子标记连锁图谱(1-5)玉米分子标记连锁图谱玉米分子标记连锁图谱(6-10)（5）产量性状QTL分析单位点QTL分析 玉米产量性状玉米产量性状QTLQTL分布（分布（1-51-5染色体）染色体）玉米产量性状玉米产量性状QTLQTL分布分布 （6-106-10染色体）染色体）目标基因的标记筛选（目标基因的标记筛选（gene tagging）是进）是进行分子标记辅助选择（行分子标记辅助选择（MAS）育种的基础。）育种的基础。用于用于MASMAS育种的分子标记须具备

32、三个条件：育种的分子标记须具备三个条件：分子标记与目标基因紧密连锁分子标记与目标基因紧密连锁标记实用性强，重复性好，而且能够经标记实用性强，重复性好，而且能够经济简便地检测大量个体。济简便地检测大量个体。不同遗传背景选择有效。不同遗传背景选择有效。三、目标基因的标记筛选三、目标基因的标记筛选供体受体 RR Rr rr (1-p)2p(1-p)pMRmrMRmr目标基因与目标基因与DNA标记间的遗传距离位标记间的遗传距离位p亲本中亲本中DNA标记的带型标记的带型F 杂种中杂种中DNA标记的带型标记的带型在在F 分离群体中分子标记类型分离群体中分子标记类型即即MM,Mm,mmMM类型的分子标记所代

33、表的目标基类型的分子标记所代表的目标基因型及其频率因型及其频率利利用用MAS的的遗遗传传基基础础（以（以RFLP为为例）例）M抗性标记抗性标记 R抗性基因抗性基因m感病标记感病标记 r感病基因感病基因第五节第五节 分子标记辅助分子标记辅助选选择育种的策略择育种的策略受体亲本受体亲本 供体亲本供体亲本A(无优质基因无优质基因)(含优质基因含优质基因A)受体亲本受体亲本 供体亲本供体亲本B(无优质基因无优质基因)(含优质基因含优质基因B)F1(含优质基因含优质基因A)F1(含优质基因含优质基因B)复杂杂种复杂杂种(分离群体分离群体)受体亲本受体亲本 供体亲本供体亲本C(无优质基因无优质基因)(含优

34、质基因含优质基因C)中选杂种个体中选杂种个体 F1 (含优质基因含优质基因A和和B)(含优质基因含优质基因C)复杂杂种复杂杂种(分离群体分离群体)中选杂种个体中选杂种个体 受体亲本受体亲本(含优质基因含优质基因A、B和和C)新育成的优质品种新育成的优质品种 (受体亲本遗传背景受体亲本遗传背景+优质基因优质基因A、B和和C)回交回交12代，标记辅助选择代，标记辅助选择自交自交标记辅助选择标记辅助选择标记辅助选择标记辅助选择分子标记辅助选择抗病基因分子标记辅助选择抗病基因Xa21的育种策略的育种策略 利用分子标记辅助选择奖利用分子标记辅助选择奖IRBB21中抗病基因中抗病基因Xa21导导入到优良恢

35、复系明恢入到优良恢复系明恢63，目的在于不改变明恢，目的在于不改变明恢63的配合力的配合力和重要农艺性状的前提下，增强其对白叶枯病的抗性和重要农艺性状的前提下，增强其对白叶枯病的抗性明恢明恢63 IRBB21（Xa21）明恢明恢63F1明恢明恢63BC1F1 （MAS筛选筛选Xa21一侧具有交换的阳性单株）一侧具有交换的阳性单株）明恢明恢63BC2F1 （MAS筛选筛选Xa21另一侧具有交换的阳性单株）另一侧具有交换的阳性单株）BC3F1 （MAS选择背景同明恢选择背景同明恢63的单株）的单株）BC3F2 （Xa21）（选）（选Xa21纯合，背景与明恢纯合，背景与明恢63完全一致的单株）完全一

36、致的单株）明恢明恢63（Xa21）（改良明恢）（改良明恢63第六章第六章 分子设计育种分子设计育种我想让你长什么样就长什么样我想让你长什么样就长什么样一、分子设计育种的概念一、分子设计育种的概念 它以生物信息学为平台，以基因组学和蛋白组学等它以生物信息学为平台，以基因组学和蛋白组学等若干个数据库为基础，综合作物育种学流程中的作物遗若干个数据库为基础，综合作物育种学流程中的作物遗传、生理、生化、栽培、生物统计等所有学科的有用信传、生理、生化、栽培、生物统计等所有学科的有用信息，根据具体作物的育种目标和生长环境，在计算机上息，根据具体作物的育种目标和生长环境，在计算机上设计最佳方案，然后开展作物育

37、种试验的分子育种方法。设计最佳方案，然后开展作物育种试验的分子育种方法。分子设计育种分子设计育种二、分子设计育种的特点二、分子设计育种的特点1.能提高效率，能够定向育种能提高效率，能够定向育种 与常规育种方法相比，作物分子设计育种首先在计算机与常规育种方法相比，作物分子设计育种首先在计算机上模拟实施，考虑的因素更多、更周全，因而所选用的亲本上模拟实施，考虑的因素更多、更周全，因而所选用的亲本组合、选择途径等更有效，更能满足育种的需要，可以极大组合、选择途径等更有效，更能满足育种的需要，可以极大地提高育种效率。地提高育种效率。2.是一个结合多学科的系统工程是一个结合多学科的系统工程 分子设计育种

38、在未来实施过程中将是一个结分子设计育种在未来实施过程中将是一个结合分子生物学、生物信息学、计算机学、作物遗合分子生物学、生物信息学、计算机学、作物遗传学、育种学、栽培学、植物保护、生物统计学、传学、育种学、栽培学、植物保护、生物统计学、土壤学、生态学等多学科的系统工程。土壤学、生态学等多学科的系统工程。3.能够实现由表现型选择到基因型选择能够实现由表现型选择到基因型选择 传统的杂交育种都是育种专家根据育种材料及其后代传统的杂交育种都是育种专家根据育种材料及其后代的的“外貌外貌”（即表型性状），在田间直接选择的。（即表型性状），在田间直接选择的。分子育种是通过分子技术对育种的目标基因和目标性分子

39、育种是通过分子技术对育种的目标基因和目标性状进行转移和选择，进而培育出优良的新品种，通俗说法状进行转移和选择，进而培育出优良的新品种，通俗说法就是在分子水平上进行育种操作。就是在分子水平上进行育种操作。使用分子育种技术可以不受外界环境条件的影响，在使用分子育种技术可以不受外界环境条件的影响，在实验室内直接对控制目标性状的基因进行选择，它代表着实验室内直接对控制目标性状的基因进行选择，它代表着作物育种的发展方向。作物育种的发展方向。三、作物分子设计育种相关基础研究现状及发展趋势三、作物分子设计育种相关基础研究现状及发展趋势 近年来，主要作物的基因组学研究，特别是拟南芥、近年来，主要作物的基因组学

40、研究，特别是拟南芥、玉米、水稻和小麦基因组学研究取得了巨大成就，基因定玉米、水稻和小麦基因组学研究取得了巨大成就，基因定位和位和QTL作图研究为分子设计育种奠定了良好基础，计算作图研究为分子设计育种奠定了良好基础，计算机技术在作物遗传育种领域的广泛应用为分子设计育种提机技术在作物遗传育种领域的广泛应用为分子设计育种提供了有效的手段。供了有效的手段。1.生物信息学遗传信息数据库中的数据呈生物信息学遗传信息数据库中的数据呈“爆炸式爆炸式”增长增长 欧洲生物信息研究所欧洲生物信息研究所EMBL数据库数据库美国国家生物技术信息中心美国国家生物技术信息中心GeneBank数据库数据库日本国立遗传学研究所日本国立遗传学研究所DDBJ 数据库数据库